微电子器件（Ⅳ）

实验四：晶体管开关时间的测量

作者：Saint
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一、实验原理：

图1

如图1所示，如果在晶体管基极输入一脉冲信号Vi，则基极和集电极电流波型如图所示。

故由图可读出其延迟时间Td、上升时间Tr、存储时间Ts和下降时间Tf。

晶体管开关时间参数一般是按照集电极电流iC的变化来定义：

延迟时间td：从脉冲信号加入到iC上升到0.1ICS。
上升时间tr ：从0.1ICS上升到0.9 ICS。
存储时间ts ：从脉冲信号去除到iC下降到0.9 ICS。
下降时间tf：从0.9 ICS下降到0.1 ICS。
其中td + tr即开启时间、 ts + tf即关闭时间 。

二、实验目的：
掌握晶体管开关特性测量原理。并能熟练地运用仪器其对双极晶体管的开关时间进行测试。

三、实验内容：
掌握晶体管开关特性测量原理，用如下实验装置图2观察晶体管输入输出波型，读出各参数。

改变外电路偏置，研究电路偏置对开关时间的影响。

图2

四、实验器材（设备、元器件）：
双踪示波器、脉冲发生器、直流稳压电源、测试盒、普通NPN晶体管

五、实验步骤：
1、实验操作：
a.用如下实验装置观察晶体管输入输出波型，读出各参数。
b.比较高频管与低频管的开关参数。
c.改变外电路偏置，研究电路偏置对开关时间的影响。

2、实验数据处理
a.记录双踪示波器上观察到的输入脉冲与输出电压波型;
b.测量高频管与低频管的开关参数即延迟时间Td 、上升时间Tr、存储时间Ts和下降时间Tf 。

六、实验数据及结果分析：

1.实验数据：

2.实验部分截图

1、输出波形：

2、波形放大处理，测量开关参数（Ec=6V  Eb=5V偏置条件）：

七、实验结论：

改变偏置，电流大时对非平衡载流子抽取加快，存储时间ts下降，反之增加。

八、总结及心得体会：
晶体管开关时间是衡量晶体管开关速度特性的重要参数。

晶体管开关作用优点如下：控制大功率、直接工作在整流380V市电上的晶体管功率开关，以及简单和优化的基极驱动造就的高性能。

本实验的使我掌握了晶体管开关时间的物理性质和测量原理方法，理解了双极晶体管开关特性的基本参数。

九、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
1.建议增加设备精度，特别是脉冲发生器精度，以便于提高实验质量。

2.建议增加设备套数，以提高实验效率。

3.测试开关特性时也可加入温度变量一起探究温度对晶体管开关特性的影响。