電子信息科學(xué)與技術(shù)畢業(yè)論文晶體管特性曲線描繪儀

1、蘇州大學(xué)文正學(xué)院畢業(yè)論文論文題目：晶體管特性曲線描繪儀學(xué)生姓名：學(xué)生學(xué)號(hào)：0817419052專業(yè)班級(jí)：電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院名稱：文正學(xué)院指導(dǎo)老師：2012年5月5號(hào)目錄緒 論.1前 言.2第1章 555定時(shí)器，晶體管特性簡(jiǎn)介.3 1.1 555定時(shí)器.3 1.2 晶體管的特性 1.2.1 晶體管的鋸齒波 1.2.2 晶體管的階梯波第2章 晶體管特性曲線描繪儀設(shè)計(jì)和電路 2.1 設(shè)計(jì)思路及電路方框圖 2.2 無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 2.3 積分電路 2.4 階梯波產(chǎn)生器 2.5 2.6 2.7第3章 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理 3.1 3.2第4章 總結(jié)參考文獻(xiàn)致謝【摘要】晶體管特性描繪儀是一種用示波管顯示半

2、導(dǎo)體器件的各種特性曲線，并可測(cè)量其靜態(tài)參數(shù)的測(cè)試儀器。它功能強(qiáng)，操作方便，對(duì)于從事半導(dǎo)體管機(jī)理的研究及半導(dǎo)體在無線電 領(lǐng)域的應(yīng)用，是必不可少的測(cè)試工具。晶體管測(cè)量?jī)x器是以通用電子測(cè)量?jī)x器技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ)，以半導(dǎo)體器件為測(cè)量對(duì)象的電子儀器。用它可以測(cè)試晶體三極管（npn型和pnp型）的共發(fā)射極，共基極電路的輸入特性，輸出特性：測(cè)試各種反向飽和電流和擊穿電壓，還可以測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管，穩(wěn)壓管，二極管，單結(jié)晶體管，可控硅等器件的各種參數(shù)。儀器的測(cè)試結(jié)果一致性好、精度高，與專業(yè)測(cè)試設(shè)備xj4810在小電流低電壓范圍內(nèi)的測(cè)試結(jié)果非常接近，成本低，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在特定的條件下，可以代替專業(yè)測(cè)試儀器在廣大電子工作

3、者中得于應(yīng)用，提高電子設(shè)計(jì)與制作水平?！娟P(guān)鍵字】晶體管特性 共發(fā)射極 共基極 場(chǎng)效應(yīng)管 穩(wěn)壓管 二極管 單結(jié)晶體管 可控硅【abstract】transistor characteristics depicting instrument is a kind of crt display a variety of semiconductor devices characteristic curve, and can measure the static parameter test instrument. its strong function, convenient operation, en

4、gaged in the semiconductor tube mechanism and semiconductor in radio applications, it is essential to test tool.transistor measuring apparatus is a universal electronic measurement instrument for technical basis, with a semiconductor device for measuring object electronic instrument. it can be used

5、to test three crystal triode ( npn and pnp ) of the common emitter, common base circuit input characteristics, output characteristics:test a variety of reverse saturation current and breakdown voltage, but also can measure the field effect transistor, voltage regulator tube, a diode, a single transi

6、stor, scr and other devices of various parameters. apparatus for testing results of good consistency, high precision, and professional testing equipment xj4810 in small current low voltage range test results are very close, low cost, has the practical application value. under certain conditions, can

7、 replace the professional testing equipment in the vast number of electronic workers in the application，improvement of electronic design and production levels.【keywords】transistor characteristics common emitter common base field effect transistor voltage regulator tube diode unijunction transistor s

8、ilicon controlled rectifier前言了解晶體管的直流特性最直觀有效的方法是用晶體管特性曲線描繪儀，能夠很好了解一個(gè)晶體管的非線性特性、恒流特性、飽和特性、放大倍數(shù)、耐壓等。但是傳統(tǒng)的晶體管特性曲線描繪儀體積大、重量重、功耗大、價(jià)格高，限制了它的應(yīng)用。要描繪晶體管的特性曲線，需要對(duì)被測(cè)晶體管加上兩種電壓:一是要在晶體管的集電極加上工作電壓，但這個(gè)工作電壓不是固定的直流電壓，而是一個(gè)按一定頻率變化的鋸齒波電壓;而對(duì)于晶體管的基極，則需要加上一個(gè)與集電極所加鋸齒波頻率相同的階梯波，這個(gè)階梯波代表著對(duì)晶體管的基極所加的級(jí)差相等的基極電壓。加在集電極上的鋸齒波電壓與加在晶體管基極上

9、的階梯波電壓在每一時(shí)刻相對(duì)應(yīng)，每一級(jí)階梯波在示波器的屏幕上描繪出一條曲線，多級(jí)階梯波則描繪出多條曲線。由于兩個(gè)脈沖波的頻率較快，利用人眼的視覺暫留特性，最終人們看到的是一簇代表在不同基極電流下的ic-vc特性曲線，也就是所謂的晶體管特性曲線，其線條數(shù)與階梯波的級(jí)數(shù)相同。晶體管特性曲線描繪儀是測(cè)試晶體管特性的專用儀器，使用該儀器可以將晶體管在各種工作電壓下的工作特性用曲線的形式顯示在屏幕上，從而為設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)工作電路提供可靠的依據(jù)。本文提出的晶體管特性曲線描繪儀能很好解決上述問題，除特定的功能，如大電流、高電壓外，其它與專用的晶體管特性曲線描繪儀基本一樣，能測(cè)量npn、pnp晶體管和場(chǎng)效應(yīng)管的輸

10、入、輸出特性曲線等，能在屏幕上直接顯示放大倍數(shù)，通過擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量和器件分選。在一般場(chǎng)合，大量應(yīng)用的是中小功率晶體管，對(duì)大功率晶體管也可以了解其小電流特性，由于其成本低、精度高，可望像萬用表那樣在廣大電子工作者中得到廣泛的應(yīng)用。第一章 555定時(shí)器，晶體管特性簡(jiǎn)介 科技的日新月異，人們對(duì)生活中的使用工具也有了大的需求。晶體管特性曲線描繪儀也被廣泛使用與各類行業(yè)。因此很多問題也就暴露了出來，舊式的描繪儀體積大、重量重、功耗大、價(jià)格高，限制了它的應(yīng)用。所以我們急需改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種功能相對(duì)齊全，便于攜帶，價(jià)格適中的晶體管特性曲線描繪儀。555定時(shí)器在這類電路中就起到了很大的作用。1.1 555定

11、時(shí)器 555定時(shí)器是一種集模擬、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路，其應(yīng)用極為廣泛。它不僅用于信號(hào)的產(chǎn)生和變換，還常用于控制和檢測(cè)電路中。定時(shí)器有雙極型和cmos兩種類型的產(chǎn)品，它們的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，沒有本質(zhì)的區(qū)別。一般說來，雙極型定時(shí)器的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，電源電壓范圍為5-6v，最大負(fù)載電流可達(dá)200ma。而cmos定時(shí)器的電源電壓范圍為3-18v，最大負(fù)載電流在4ma以下，它具有功耗低、輸入阻抗高等優(yōu)點(diǎn)。555定時(shí)器成本低，性能可靠，只需要外接幾個(gè)電阻、電容，就可以實(shí)現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測(cè)量及自動(dòng)控制等

12、方面。555 定時(shí)器的內(nèi)部電路框圖和外引腳排列圖分別如圖所示。它內(nèi)部包括兩個(gè)電壓比較器，三個(gè)等值串聯(lián)電阻，一個(gè) rs 觸發(fā)器，一個(gè)放電管 t 及功率輸出級(jí)。它提供兩個(gè)基準(zhǔn)電壓 和。圖1.1 555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)555定時(shí)器的內(nèi)部電路由分壓器、電壓比較器c1和c2、簡(jiǎn)單sr鎖存器、放電三極管t以及緩沖器g組成,三個(gè)5k的電阻串聯(lián)組成分壓器，為計(jì)較器c 、c提供參考電壓。當(dāng)控制電壓端（5）懸空時(shí)（可對(duì)地接上0.01f左右的濾波電容），比較器c1和c2的基準(zhǔn)電壓分別為vcc和。v是比較器c的信號(hào)輸入端，稱為閾值輸入端；v是比較器c的信號(hào)輸入端，稱為觸發(fā)輸入端。如果控制電壓端（5）外接電壓v ，則比

13、較器c、c的基準(zhǔn)電壓就變?yōu)関和。比較器c、c的輸出控制sr鎖存器和放電三極管t的狀態(tài)。放電三極管t為外接電路提供放電通路，在使用定時(shí)器時(shí)，該三極管的集電極（7腳）一般都要外接上拉電阻。為直接復(fù)位輸入端，當(dāng)為低電平時(shí)，不管其他輸入端的狀態(tài)如何，輸出端v即為低電平。當(dāng)v, v時(shí)，比較器c輸出低電平，比較器c輸出高電平，簡(jiǎn)單sr鎖存器q端置0，放電三極管t導(dǎo)通，輸出端v為低電平。當(dāng)v, v時(shí)，比較器c輸出高電平，比較器c2輸出低電平，簡(jiǎn)單sr鎖存器q端置1，放電三極管t截止，輸出端v為高電平。當(dāng)v時(shí)，簡(jiǎn)單sr鎖存器r=1,s=1,鎖存器狀態(tài)不變，電路保持原狀態(tài)不變。電路功能綜合上述分析，可得555定

14、時(shí)器功能表，如下表所示。輸入輸出閾值輸入（v）觸發(fā)輸入（v）復(fù)位（）輸出（v）放電管t0111010不變導(dǎo)通截止導(dǎo)通不變由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器用555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器如圖1.2所示。圖1.2 用555組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 （a）電路 （b）簡(jiǎn)化電路沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)v處于高電平（v），如果接通電源后q=0，v=0，t導(dǎo)通，電容通過三極管t放電，使v=0，v保持低電平不變。如果接通電源后q=1，放電三極管就會(huì)截止，電源通過電阻r向電容c充電，當(dāng)v上升到時(shí)，由于r=0，s=1，鎖存器置0，v為低電平。此時(shí)放電三極管t導(dǎo)通，電容c放電，v保持低電平不變。因此，電路通電后在沒有觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路只

15、有一種穩(wěn)定狀態(tài)v=0。若觸發(fā)輸入端施加觸發(fā)信號(hào)（v ），電路的輸出狀態(tài)由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，放電三極管t截止。此后電容c充電，當(dāng)c充電至v= 時(shí)，電路的輸出電壓v由高電平翻轉(zhuǎn)為低電平，同時(shí)t導(dǎo)通，于是電容c放電，電路返回到穩(wěn)定狀態(tài)。電路的工作波形如圖1.3所示。圖1.3 工作波形如果忽略t的飽和壓降，則v從零電平上升到的時(shí)間，即為輸出電壓v的脈寬t t=rc31.1rc 通常r的取值在幾百歐至幾兆歐之間，電容取值為幾百皮法到幾百微法。這種電路產(chǎn)生的脈沖寬度可從幾個(gè)微秒到數(shù)分鐘，精度可達(dá)0.1。由圖2.4可知，如果在電路的暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間內(nèi)，加入新的觸發(fā)脈沖（如圖2.4中的虛線所示

16、），則該脈沖對(duì)電路不起作用，電路為不可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。1.2 晶體管特性晶體管的電流放大系數(shù)與工作頻率有關(guān)。若晶體管超過了其工作頻率范圍，則會(huì)出現(xiàn)放大能力減弱甚至失去放大作用。晶體管的頻率特性參數(shù)主要包括特征頻率ft和最高振蕩頻率fm等。1、特征頻率ft 晶體管的工作頻率超過截止頻率f或f時(shí)，其電流放大系數(shù)值將隨著頻率的升高而下降。特征頻率是指值降為1時(shí)晶體管的工作頻率。通常將特征頻率ft小于或等于3mhz的晶體管稱為低頻管，將ft大于或等于30mhz的晶體管稱為高頻管，將ft大于3mhz、小于30mhz的晶體管稱為中頻管。2、最高振蕩頻率fm 最高振蕩頻率是指晶體管的功率增益降為1時(shí)所

17、對(duì)應(yīng)的頻率。通常，高頻晶體管的最高振蕩頻率低于共基極截止頻率f，而特征頻率ft則高于共基極截止頻率f、低于共集電極截止頻率f。 1.2.1晶體管的鋸齒波要描繪晶體管的特性，要在晶體管的集電極加上工作電壓，這個(gè)工作電壓不是固定的直流電壓，而是一個(gè)按一定頻率變化的鋸齒波電壓。如圖2.1（中） 1.2.2晶體管的階梯波 加在基極上的，則需要一個(gè)與集電極所加鋸齒波頻率相同的階梯波，這個(gè)階梯波代表著對(duì)晶體管的基極所加的級(jí)差相等的基極電壓。如圖2.2（右）第2章 晶體管特性曲線描繪儀設(shè)計(jì)和電路2.1 設(shè)計(jì)思路及電路方框圖如圖所示是555晶體管特性曲線描繪儀電路，描繪晶體管特性，要有兩種電壓，一是加在b極上的階梯波，用于產(chǎn)生不同的ib，二是c極上的鋸齒波，其周期與階梯波相