仿真分析半导体三极管特性训练

仿真测试1

图1.38　三极管电流放大测试电路

1.测试任务

三极管电流分配关系和电流放大能力的测试。

2.任务要求

按测试步骤完成所有测试内容。

3.测试器材

Multisim 2010仿真平台。

4.任务实施步骤

为简要说明三极管工作特性，忽略一些次要因素，以NPN型三极管为例进行测试分析。

（1）按图1.38所示完成连线，其中RB为200 kΩ，RC为1 kΩ，三极管为9 013，UBB=8 V，UCC=20 V。

（2）改变可变电阻RB的阻值，使基极电流IB为不同的值，用万用表测出相应的集电极电流IC和发射极电流IE，电流方向如图1.38所示。测量结果列于表1.3中。

表1.3　三极管各极电流测量值

将表1.3中数据进行比较分析、讨论。

5.任务完成结论

（1）根据表1.3的测试结果可以看出，三极管的电流_________（IB/IC/IE）对电流________（IB/IC/IE）有明显的控制作用；基极电流___________（远大于/约等于/远小于）集电极和发射极电流；集电极电流_______（远大于/约等于/远小于）发射极电流。

（2）三极管各极电流关系是：IE=IB___IC（+/-），即3个电流之间的关系符合______________________定律。

（3）综合上述，要使三极管能起到正常的放大作用，发射结必须加__________偏置，集电结必须加_____________偏置（正向/反向）。

仿真测试2

1.测试任务

（1）三极管输入特性曲线的测试。

（2）三极管输出特性曲线的测试。

2.任务要求

按测试步骤完成所有测试内容，并撰写测试报告。

3.测试器材

Multisim 2010仿真平台。

4.任务实施步骤

（1）BJT的输入特性曲线的仿真测试。(www.xing528.com)

① 按图1.39画好仿真电路。

图1.39　三极管输入特性曲线仿真测试电路

② 在基极回路中串入的1MΩ（即0.001 Ω）电阻的作用是取样，称为取样电阻。由于1MΩ电阻的阻值对于BJT的发射结的阻值来说很小，因此可以忽略1MΩ电阻上的压降，可以认为电压U2完全加到了BJT的发射结上，此时电路中的电流则为U2完全作用于BJT的发射结所产生的电流。当U2变化时，1MΩ电阻上电压的变化完全可以反映BJT的输入回路中电流随其外加电压变化而变化的特性，即BJT的输入特性。

③ 对图1.39所示电路中的节点3进行直流扫描，可间接得到BJT的输入特性曲线。

启动Simulate菜单中Analysis下的DC Sweep，弹出DC Sweep Analysis对话框，设置节点3为输出节点，并设置合适的分析参数如下：

Source1中，Source为vv2；Start value为0 V；Stop value为0.8V；Increment为0.001 V。

Output variables：选择节点3的电压，即1MΩ电阻上的电压，即基极电流iB作为输出变量，再单击Plot during simulation。

最后单击DC Sweep Analysis对话框上Simulate按钮，可以得到扫描分析结果，各小组记录测试结果。

④ 图1.39所示为三极管2N2923输入特性的扫描分析结果，其中横坐标表示三极管基极电压的变化，纵坐标表示1MΩ电阻上电压的变化，即三极管的基极电流的变化。将纵坐标电压的变化转换为电流的变化（1 nV电压对应于1 mA电流），即可得到三极管2N2923实际的输入特性曲线。

（2）三极管输出特性曲线的仿真测试。

① 按图1.40画好仿真电路。

图1.40　三极管输出特性曲线仿真测试电路

② 在集电极回路中串入的1MΩ电阻的作用是取样。

③ 对图1.40所示电路中的节点5进行直流扫描，可间接得到三极管的输出特性曲线。

④ 启动Simulate菜单中Analysis下的DC Sweep，弹出DC Sweep Analysis对话框，设置节点5为输出节点，并设置合适的分析参数如下：

Source1中，Source为vv1（因为vv1表示集电极和发射极之间的电压，即UCE，在三极管输出特性曲线中以此作为横轴，故选择vv1为Source1）； Start value为0 V；Stop value为3 V；Increment为0.01 V（该值越小显示的曲线越平滑）。

Source2中，Source为ii1（ii1表示三极管基极电流，改变基极电流才能测试一组输出特性曲线，故选择ii1为Source2）；Start value为0 A；Stop value为0.000 1 A；Increment为0.000 02 A。

Output variables：单击5，再单击Plot during simulation。

最后单击DC Sweep Analysis对话框上的Simulate按钮，可以得到三极管的输出特性曲线。各小组记录测试结果。

5.任务完成结论

（1）根据以上测试结果可以看出，三极管输入特性曲线与晶体二极管的特性曲线相似，有一个大约有________V的死区电压，当电流超过一定数值后，电压与电流间基本成_________（线性/非线性）的关系。

（2）从输出特性曲线可以知道，当输入电流IB保持不变时，UCE从0开始增大时，集电极电流IC______________（增加很快/增加很慢/基本不变），随后当UCE继续增加时，集电极电流IC___________（增加很快/增加很慢/基本不变）。

（3）在一定的条件下，当UCE一定时，基极电流IB的增大，会引起集电极电流IC成比例地_______（增加/减小），其比值的大小即为晶体管的交流电流放大倍数β。可见，晶体管具有基极_____________（小电流/大电流）控制集电极________________（较小变化/较大变化）的能力。