2晶体管性能测试及开关特性研究

1、实验实验2 2 晶体管性能测试及开关特性研究晶体管性能测试及开关特性研究 一一. .实验目的实验目的 o1. 掌握使用万用表测量二极管和三极管的方法。 o2. 掌握三极管工作在截止、放大、饱和状态的 测量。 o3. 学习二极管和三极管开关特性的测量方法。 o4. 学习提高二极管和三极管开关速度的措施。 o5. 学习示波器对脉冲信号参数指标的测量。 o 实验仪器：双踪示波器，交流毫伏表，函数 发生器，直流稳压电源，万用表，数字电子 电路实验平台。 o 实验元器件：半导体三极管9013、9012； 二极管 1N4001、1N4148、1N5819；发光二 极管； 电阻 51 k、1k、220。 二

2、二.实验仪器及器材实验仪器及器材 三三.预习要求预习要求 o 1了解半导体二极管及三极管的工作原理及基本 特性。 o 2熟悉半导体二极管的开关特性及影响开关速度 的原因。 o 3掌握半导体三极管工作状态的判定方法，计算 实验电路输出电压大小。 o 4了解半导体三极管的开关特性及提高开关速度 的措施。 o 5掌握三极管组成开关电路的主要性能指标的测 试方法。 1. 二极管极性的判定及伏安特性测量二极管极性的判定及伏安特性测量 （1） 用数字万用表判定用数字万用表判定1N4001、1N4148及发光二极管的及发光二极管的 极性。极性。 （2） 用数字万用表测量用数字万用表测量1N4001、1N41

3、48及发光二极管的及发光二极管的 正向导通电压并记录。正向导通电压并记录。 四四.基本实验基本实验 数字万用表欧姆档 红表笔 黑表笔 图1 （3） 按图按图1 所示电路连线，按照表所示电路连线，按照表1调节直流电压调节直流电压Ui从从 04V变化，逐点测量二极管压降及电流（测量电阻两端变化，逐点测量二极管压降及电流（测量电阻两端 压降压降UR，ID=UR/R），记录并填入表），记录并填入表1中，画出二极管的中，画出二极管的 正向正向V-A特性曲线；特性曲线； 改变二极管的极性，按照表改变二极管的极性，按照表1调节直流电压调节直流电压Ui从从 05V变化，测量二极管两端电压及电流，记录数据填入变

4、化，测量二极管两端电压及电流，记录数据填入 表表1，并画出二极管的反向，并画出二极管的反向V-A特性曲线。特性曲线。 1N4001 R220 UD D UR + + D I w 1K R +5V i U + Vi(V)-5.0-3.0-1.0 -0.7 0.00.71.0 2.0 3.0 4.0 VD(V) VR(V) 表1 2. 三极管管脚判定及测量电流放大系数三极管管脚判定及测量电流放大系数 (1) 用数字万用表判定三极管用数字万用表判定三极管9013、9012的管型为的管型为 NPN还是还是PNP。 (2) 用用数字数字万用表测量其电流电大系数万用表测量其电流电大系数值并记录。值并记录。

5、 e b c 三极管 3. 三极管工作状态的测量三极管工作状态的测量 (1) 实验电路按图实验电路按图2 所示连线。所示连线。 (2) 在输入电压在输入电压ui分别取分别取0V、 1.5V、5V时，分别测量三极管时，分别测量三极管 的发射结电压的发射结电压UBE、输出电压、输出电压UO 的值，并计算的值，并计算IB、IC的值，并判的值，并判 定三极管的状态。定三极管的状态。 图2 R 51k R 1k cc (+5V)V C B i u uo 9013 4. 二极管开关特性的测试二极管开关特性的测试 （1）按图）按图3 连接电路。图中二极管选用连接电路。图中二极管选用1N4001 （2）将输出

6、幅值为）将输出幅值为+5V -5V、频率为、频率为100kHz的对称方波信的对称方波信 号号ui施加到电路中，用示波器同时观察施加到电路中，用示波器同时观察ui和和uo的波形，并测量的波形，并测量 二极管的开通时间二极管的开通时间ton和关断时间和关断时间toff，记录之。，记录之。 （3）将图中二极管换成肖特基二极管）将图中二极管换成肖特基二极管1N5819，重复上述实，重复上述实 验过程。验过程。 图3 ui D 1k R uo 5. 三极管开关特性的测量三极管开关特性的测量 （1）按图）按图4 连接好电路。连接好电路。 （2）将输出幅值为）将输出幅值为0+5V、频、频 率为率为100kH

7、z的对称方波信号的对称方波信号ui 连接到电路中，用示波器同时连接到电路中，用示波器同时 观察观察ui和和uo的波形，并测量三极的波形，并测量三极 管的开通时间管的开通时间ton和关断时间和关断时间toff， 记录之。记录之。 图4 R 51k R 1k cc (+5V)V C B i u uo 9013 1.在图在图3 所示电路中，在不改变二极管型号的条件所示电路中，在不改变二极管型号的条件 下，通过改变电阻下，通过改变电阻R的大小观察对二极管开关速度的影的大小观察对二极管开关速度的影 响，自拟实验步骤并测试。响，自拟实验步骤并测试。 2. 在图在图4电路中，若要提高三极管的开关速度，一般可

8、电路中，若要提高三极管的开关速度，一般可 通过在三极管基极电阻两端并联加速电容通过在三极管基极电阻两端并联加速电容C实现，也可实现，也可 以通过降低三极管的饱和深度实现，即在三极管以通过降低三极管的饱和深度实现，即在三极管B、C两两 端并联一肖特基二极管。试分析提高开关速度的原因，端并联一肖特基二极管。试分析提高开关速度的原因， 设计实验电路进行验证。设计实验电路进行验证。 五五.提高实验内容提高实验内容 六六. 创新实验内容创新实验内容 在图在图4所示的电路中，外加加速电容和嵌位肖特基所示的电路中，外加加速电容和嵌位肖特基 二极管可以提高其开关速度，但该电路的带负载能力比二极管可以提高其开关

9、速度，但该电路的带负载能力比 较差，试设计开关速度快、带负载能力强的反相逻辑电较差，试设计开关速度快、带负载能力强的反相逻辑电 路。请自行设计电路实验内容和测试方法。路。请自行设计电路实验内容和测试方法。 七七.实验报告要求实验报告要求 1. 画出实验电路图，写出实验操作步骤。画出实验电路图，写出实验操作步骤。 2. 根据实验项目，整理实验数据并填入表格。根据实验项目，整理实验数据并填入表格。 3. 用坐标纸画出测量的特性曲线。用坐标纸画出测量的特性曲线。 4. 存储示波器观察到的实验波形并记录主要数据。存储示波器观察到的实验波形并记录主要数据。 5. 实验结论及体会。实验结论及体会。 6. 回答思考题。回答思考题。 八八. 思考题思考题 1. 简述用数字万用表判别二极管是硅管还是锗管的方法。简述用数字万用表判别二极管是硅管还是锗管的方法。 2. 为什么用万用表档位不同测出二极管的正向导通电阻不为什么用万用表档位不同测出二极管的正向导通电阻不 同。同。 3. 在图在图 所示的电路中，当所示的电路中，当Vi=5V时，三极管饱和，此时允时，三极管饱和，此时允 许最大流入的电流是多少？（假设输出低电平最大值为许最大流入的电流是多少？（假设输出低电平最大值为 0.4V） 4. 在图在图 所示的电路中，当所示的电路中，当Vi=0V时，三极管截止，如要保时，三极管截止