实验晶体管功率增益和噪声系数的测量

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1、晶体管基极电阻的测量晶体管基极电阻rbb’(器件物理中常用rb表示是晶体管的重要参数之一。它的存在对晶体管的噪声特性、功率增益和发射区电流分布都有不良的影响，在研制和生产中总是要求rbb’尽可能小，对低噪声晶体管尤其如此。测量rbb’通常有两种方法。第一种是“基极输入信号法”。它是将高频信号加在被测晶体管的基极和发射极之间，然后测出输出短路时共发射极输入阻抗的实部，在T和re<

2、高。第二种方法称为“反向注入信号法”[1]。它是将高频信号加在被测管收集极和基极之间，而令发射极对交流开路，然后测出发射极电压Ve，并与基极已知串联电阻Rb的电压Vb比较。此法简单，可在频率不太高的条件下测量。此外，还有电桥零电压法[2]。当被测管时，测量rbb’就要采用分布参数电路[3]。本实验的目的是掌握测量基极电阻的反向注入信号法，了解基极电阻测量值随频率变化的规律。一、实验原理反向注入信号法测rbb’的原理见图1。测试在高频小信号下进行，已知基极串联电阻Rb与rbb’作对比。收集极c接输出电压为V2的高频信

3、号源Eg。在V2作用下，可得发射极高频电压Ve、基极高频电压Vb及rbb’上的电压Vb’。图2是晶体管高频应用时，其内部作用机理的等效电路。rbb’表示基极与基区之间的等效电阻（在结构上由内基区电阻、外基区电阻和电极接触电阻组成），rce为基区宽度调变引起的等效反馈电阻。由图1和图2可导出（见本实验附录）式(1)式中,,,,选择测试频率，使这样，图27.2中的Cc和rc可从图中去掉，并使反向注入信号满足恒流条件，式(1)可化简为(2)当取发射极电流时，，选Rb，使RB比rc大很多；对平面管，远大于几十千欧：在测试频

4、率地为几兆赫，对为几个微微法以上的晶体管，式(2)的虚部可以忽略，可进一步简化为把代入上式，得(3)图3为的测量值随频率变化的示电图。随频率升高，开始下降较快，往后几乎不变，取此时的值。图4是测试的实际电路图。其中为高频信号源，mV为高频微伏表，mA为直流电流表。二、实验内容1.在不同频率下测量Ve和Vb。2.作(Ve/Vb)-1~f关系曲线。3.求出rbb’值。三、实验步骤1.调整被测晶体管的工作点Vb和Ie，取Ie=1mA2.接通高频信号源及高频微伏表电源，按说明书要求调整仪器。3.从信号源“75负载输出”输出

5、的信号按图27.4接到被测晶体管的收集极与地之间，输出电压保持1V。4.高频微伏表的灵敏度调整好以后，将其探头接到开关S1与地之间。5.在fT/20

6、4期，P47,1980.附录式（27.1）的导出参阅图5，设Za<

7、C1、gce、RB和所代表的意义见式(27.1)后面的符号说明。考虑到在正常工作电流、工作电压和工作频率范围下，，成立，式(6)可简化为（7）适当选择和测试频率，使上式的虚部小于实部1/5，就可忽略虚部，得（8）这就是式(27.3).应该指出，上式是假设反向注入的全部流经整个而得到的，但这一假设实际上不完全成立，特别是对于硅外延平面管。因为按平面管的几何结构，整个的一侧都是以收集结空间电荷区的基区一侧的边界为界面，由于收集结这一分布结电容的影响，收集疆界面的任何一处都有流回基极的反向注入电流通过。也就是说，中的这一

8、部分并未流经整个，而是只流过的一部分就到了基极，这样就使测出的偏小。尽管目前测尚无一普遍适用的完善方法，但本实验介绍的方法对器件的研制和使用仍然有一定的指导作用。晶体管功率增益和噪声系数的测量晶体管的功率增益定义为输出功率和输入功率之比,它表征晶体管功率放大的能力,是功率晶体管的主要参数.在输入、输出阻抗匹配条件下测量的功率增益为晶体管最大功率增益。晶体管的