晶体管特征频率的测量.PDF

晶体管特征频率的测量 一、 目的 1、通过实验进一步了解特征频率 fT 的物理意义并掌握其测量方法。 2 、通过实验了解 fT 随偏流、偏压的变化情况。 二、 原理 晶体管有高频管和低频管之分，一般来说低频管只能用在 3MC 以下的频率范围；而高频 管则可以用到几十或者几百 MC 的高频范围，有时称超过 75MC 的管子为超高频晶体管。如 果使用频率超过了晶体管的频率范围，则晶体管的放大特性就显著地变坏，甚至无法使用。 晶体管放大特性的变坏，是由于讯号频率超过某一值以后，晶体管的电流放大系数开始下降 而造成的。晶体管的共射极电流放大系数β与信号频率 f 间的关系为： β0 β （10-1） f 1+j f β 式中β 为低频是的电流放大系数，f 为共射极的截止频率（也就是共射极电流放大系数β 0 β 1 下降到 β 或 0.707β 的频率）。图 10-1 画出了晶体管发射极电流放大系数β随频率的变化 0 0 2 曲线。由图可见，在频率比较低时，β基本不随频率变化，它的数值被定义为β0 。当频率比 较高时，β值随频率 f 升高而下降。如果讯号频率超过发射极截止频率 fβ，晶体管的共射极β 电流放大系数β就比低频时的β 小的多。但是，f 并不是晶体管所能使用的最高频率，因为 0 β f 下的β值（即 0.707β ）仍比 1 大的多，所以晶体管此时还是有电流放大作用的。晶体管的 β 0 实际使用频率可以比 fβ高。 图 10-2 由 10-1 式可见，当频率远大于 f ( 比如f2f 就可以认为 ff ) ，时有 β β β f•β=f•β0=常数 (10-2) 因为 fT 是β等于 1 的 f 值，因此上式中的常数就是 fT 。所以 β•f=fT (10-3) 比较确切地反映了晶体管的频率特性。当频率低于 fT 时，电流放大系数β1 ，晶体管有 电流放大作用；当ffT ，β1 ，没有电流放大作用，所以特征频率 fT 是晶体管可以起电流放 大作用的最高频率的限度，是共射极电路设计的一个重要依据。 fT 作为晶特管的频率参数的另一个优点是测量比较方便。由公式（10-3）可以看出，我 们并不需要去测量β=1 时的频率来测量 f ，而只要在比 f 高几倍（如比 fβ高两倍以上）任一 T β 频率 f 时测量β值，然后求出β与 f 的积就可以了。例如某一晶体管的 f 为 100MC，而β=20 。 T 0 如果我们需要测出该 fT 时，我们不必直接测出β=1 时的 f 值，而只需要在高于 10MC （从公 式（10-1）可以求得fβ为 5MC ）的某一频率下测出对应的β值就可以了。 fT 也被称为“增益宽带乘积”。因为β反映了晶体管对电流的增益作用，f 代表了从低频 起到某一频率 f 的频带宽度。所以β和 f 的乘积就代表了增益带宽乘积。例如某一电路中要 求晶体管的β大于 10 ，带宽是 0~60MC，则该晶体管的特征频率