實(shí)驗(yàn)晶體管功率增益和噪聲系數(shù)的測量

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1、晶體管基極電阻的測量晶體管基極電阻rbb’(器件物理中常用rb表示是晶體管的重要參數(shù)之一。它的存在對(duì)晶體管的噪聲特性、功率增益和發(fā)射區(qū)電流分布都有不良的影響，在研制和生產(chǎn)中總是要求rbb’盡可能小，對(duì)低噪聲晶體管尤其如此。測量rbb’通常有兩種方法。第一種是“基極輸入信號(hào)法”。它是將高頻信號(hào)加在被測晶體管的基極和發(fā)射極之間，然后測出輸出短路時(shí)共發(fā)射極輸入阻抗的實(shí)部，在T和re<

2、高。第二種方法稱為“反向注入信號(hào)法”[1]。它是將高頻信號(hào)加在被測管收集極和基極之間，而令發(fā)射極對(duì)交流開路，然后測出發(fā)射極電壓Ve，并與基極已知串聯(lián)電阻Rb的電壓Vb比較。此法簡單，可在頻率不太高的條件下測量。此外，還有電橋零電壓法[2]。當(dāng)被測管時(shí)，測量rbb’就要采用分布參數(shù)電路[3]。本實(shí)驗(yàn)的目的是掌握測量基極電阻的反向注入信號(hào)法，了解基極電阻測量值隨頻率變化的規(guī)律。一、實(shí)驗(yàn)原理反向注入信號(hào)法測rbb’的原理見圖1。測試在高頻小信號(hào)下進(jìn)行，已知基極串聯(lián)電阻Rb與rbb’作對(duì)比。收集極c接輸出電壓為V2的高頻信

3、號(hào)源Eg。在V2作用下，可得發(fā)射極高頻電壓Ve、基極高頻電壓Vb及rbb’上的電壓Vb’。圖2是晶體管高頻應(yīng)用時(shí)，其內(nèi)部作用機(jī)理的等效電路。rbb’表示基極與基區(qū)之間的等效電阻（在結(jié)構(gòu)上由內(nèi)基區(qū)電阻、外基區(qū)電阻和電極接觸電阻組成），rce為基區(qū)寬度調(diào)變引起的等效反饋電阻。由圖1和圖2可導(dǎo)出（見本實(shí)驗(yàn)附錄）式(1)式中,,,,選擇測試頻率，使這樣，圖27.2中的Cc和rc可從圖中去掉，并使反向注入信號(hào)滿足恒流條件，式(1)可化簡為(2)當(dāng)取發(fā)射極電流時(shí)，，選Rb，使RB比rc大很多；對(duì)平面管，遠(yuǎn)大于幾十千歐：在測試頻

4、率地為幾兆赫，對(duì)為幾個(gè)微微法以上的晶體管，式(2)的虛部可以忽略，可進(jìn)一步簡化為把代入上式，得(3)圖3為的測量值隨頻率變化的示電圖。隨頻率升高，開始下降較快，往后幾乎不變，取此時(shí)的值。圖4是測試的實(shí)際電路圖。其中為高頻信號(hào)源，mV為高頻微伏表，mA為直流電流表。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.在不同頻率下測量Ve和Vb。2.作(Ve/Vb)-1~f關(guān)系曲線。3.求出rbb’值。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.調(diào)整被測晶體管的工作點(diǎn)Vb和Ie，取Ie=1mA2.接通高頻信號(hào)源及高頻微伏表電源，按說明書要求調(diào)整儀器。3.從信號(hào)源“75負(fù)載輸出”輸出

5、的信號(hào)按圖27.4接到被測晶體管的收集極與地之間，輸出電壓保持1V。4.高頻微伏表的靈敏度調(diào)整好以后，將其探頭接到開關(guān)S1與地之間。5.在fT/20

6、4期，P47,1980.附錄式（27.1）的導(dǎo)出參閱圖5，設(shè)Za<

7、C1、gce、RB和所代表的意義見式(27.1)后面的符號(hào)說明?？紤]到在正常工作電流、工作電壓和工作頻率范圍下，，成立，式(6)可簡化為（7）適當(dāng)選擇和測試頻率，使上式的虛部小于實(shí)部1/5，就可忽略虛部，得（8）這就是式(27.3).應(yīng)該指出，上式是假設(shè)反向注入的全部流經(jīng)整個(gè)而得到的，但這一假設(shè)實(shí)際上不完全成立，特別是對(duì)于硅外延平面管。因?yàn)榘雌矫婀艿膸缀谓Y(jié)構(gòu)，整個(gè)的一側(cè)都是以收集結(jié)空間電荷區(qū)的基區(qū)一側(cè)的邊界為界面，由于收集結(jié)這一分布結(jié)電容的影響，收集疆界面的任何一處都有流回基極的反向注入電流通過。也就是說，中的這一

8、部分并未流經(jīng)整個(gè)，而是只流過的一部分就到了基極，這樣就使測出的偏小。盡管目前測尚無一普遍適用的完善方法，但本實(shí)驗(yàn)介紹的方法對(duì)器件的研制和使用仍然有一定的指導(dǎo)作用。晶體管功率增益和噪聲系數(shù)的測量晶體管的功率增益定義為輸出功率和輸入功率之比,它表征晶體管功率放大的能力,是功率晶體管的主要參數(shù).在輸入、輸出阻抗匹配條件下測量的功率增益為晶體管最大功率增益。晶體管的