晶体管开关特性、限幅器与钳位器.doc

实验二　晶体管开关特性、限幅器与钳位器 1．实验目的 （1）（） 2．（1）2－1(+V1)变为反向偏置(-V2)时，二极管并不立即截止，而是出现一个较大的反向电流，并维持一段时间ts（称为存贮时间）后，电流才开始减小，再经tf（称为下降时间）后，反向电流才等于静态特性上的反向电流I0，将trr＝ts＋tftrr与二极管的结构有关，PN 结面积小，结电容小，存贮电荷就少，ts就短，同时也与正向导通电流和反向电流有关。 当管子选定后，减小正向导通电流和增大反向驱动电流，可加速电路的转换过程。 　 （）2－2-V2和+V1之间变化）的矩形脉冲电压Vi激励信号，就能使晶体管从截止状态进入饱和导通，再从饱和进入截止。可见晶体管T的集电极电流 ic和输出电压Vo的波形已不是一个理想的矩形波，其起始部分和平顶部分都延迟了一段时间，其上升沿和下降沿都变得缓慢了，如图2－2 ic上升到0.1ICS，所需时间定义为延迟时间td，而ic从0.1 ICS增长到0.9 ICS的时间为上升时间tr，从Vi开始跃降到ic下降到0.9ICS的时间为存贮时间 tS,而iC从0.9ICS下降到0.1ICS的时间为下降时间tf，通常称ton＝td＋trtoff＝tS＋tf 图 2-1 晶体二极管的开关特性 图2-2 晶极三极管的开关特性 改善晶体三极管开关特性的方法是采用加速电容Cb和在晶体管的集电极加二极管D箝位，如图2－3Cb是一个近百PF的小电容，当vi正跃变期间，由于Cb的存在，Rb1相当于被短路，Vi几乎全部加到基极上，使T迅速进入饱和，td和tr大大缩短。当Vi负跃变时，Rb1再次被短路，使T迅速截止，也大大缩短了ts和tf，可见Cb仅在瞬态过程中才起作用，稳态时相当于开路，对电路没有影响。Cb既加速了晶体管的接通过程又加速了断开过程，故称之为加速电容，这是一种经济有效的方法，在脉冲电路中得到广泛应用。 箝位二极管D的作用是当管子T由饱和进入截止时，随着电源对分布电容和负截电容的充电，Vo逐渐上升。因为VCC＞ECEC后，二极管D导通，使Vo的最高值被箝位在EC，从而缩短Vo波形的上升边沿，而且上升边的起始部分又比较陡，所以大大缩短了输出波形的上升时间tr。 （） 图2-3 改善三极管开关特性的电路 图2-4 二极管开关特性实验电路 3. 实验内容 　　在实验板合适位置放置元件，然后接线。 　 （）2－4E为偏置电压（0～2Vvi为频率f＝100KHz、幅值VP-P=6V方波信号，E调至0V，用双踪示波器观察和记录输入信号vi和输出信号vO的波形，并读出存贮时间tS和下降时间tf的值。 ② 改变偏值电压E（由0变到2V），观察输出波形vO的ts和tf的变化规律，记录结果进行分析。 （） 按图2－5vi为100kHz方波信号，晶体管选用9013。 ① 将B点接至负电源－Eb－Eb0～－4VvO波形的td、tr、ts和tf变化规律。 将B点换接在接地点，在Rb1上并30PF的加速电容Cb，观察Cb对输 出波形的影响，然后将Cb更换成300PF，观察并记录输出波形的变化情况。 图 2-5 三极管开关特性实验电路 图2-6 二极管限幅器 ③去掉Cb，在输出端接入负载电容CL＝30PFRL＝1KΩRL，接入限幅二极管D， 观察并记录输出波形的变化情况。 （）vi为f＝10KHzVP-P＝4VE＝2V1V，0V，－1VvO，并列表记录。 （4）vi为f＝10KHzE＝1V0V、－1V－3V（）vi为正弦波，f＝10KHzVP-P在0～5VvO的变化情况，并列表记录。 图 2-7 二极管箝位器 图 2-8 三极管限幅器 4. 实验报告 　 （）（）（）（）（） 6．附录：使用万用电表电阻档测量晶体管 指针式万用电表（500型）的“电阻档”，可测量元件的电阻值。其原理为：万用表内部电池作为测量电源，流过被测元件的电流使指针偏转，根据欧姆定律制作表盘的“电阻档”刻度，因此可以根据表盘刻度直接读出被测器件的电阻值。当被测电阻的阻值为零时，指针偏转最大（满度）。万用表Ω×1～Ω×1K档使用内部的1.5V电池，Ω×10K档使用内部的9V电池。由图2.9可以看出，万用表的黑表笔连接内部电池的正极，红表笔连接内部电池的负极，使用时应该注意。使用指针式万用电表测量半导体器件，是借用万用电表内部的电池作为测量电源，根据指针偏转的情况判断晶体管的某些参数。由于“电阻档”不是专门为测量晶体管而设计的，所