雙極電晶體模型及電路

零件
電晶體 2N3904 一枚；
電阻 4.7M、1M、470k、100k、47k、4.7k、3.3k、1k、270W 各一枚；
精密電阻 1k 一枚。
目的
了解雙極電晶體（bipolar junction transistor， BJT）之簡(jiǎn)易模型，並測(cè)試射極隨耦器
（emitter follower）之特性。
相關(guān)知識(shí)
1. 雙極電晶體之簡(jiǎn)易模型；
2. 電晶體之電流增盔（b）；
3. 射極隨耦器。
預(yù)習(xí)問(wèn)題
1. 何謂NPN電晶體？何謂PNP電晶體？如何判定電晶體是何種型？
2. 參考補(bǔ)充資料（一）及電子元件資料，查出2N3904的接腳，並簡(jiǎn)單敘述一下，
如何用電表辨別電晶體的三隻接腳及判定電晶體是否是好的？
3. 在程序2中，要利用實(shí)驗(yàn)五中程序＜3＞動(dòng)態(tài)二極體特性曲線測(cè)試方法量測(cè)BE接
面的特性，請(qǐng)複習(xí)實(shí)驗(yàn)五，並畫出動(dòng)態(tài)特性曲線的電路配置圖。
4. 用Pspice模擬程序4的電路，看會(huì)得到甚麼結(jié)果？
程序
＜1＞認(rèn)識(shí)雙極電晶體
雙極電晶體是一個(gè)三隻腳的元件，基本上是由兩個(gè)很接近且極性相反的pn接面串接
構(gòu)成，它的三隻腳分別接到電晶體的射極（emitter，簡(jiǎn)寫E）、基極（base，B）與
集極（collector，C）。基極的摻雜（doping）和其它兩極不同，由此可將BJT分為
npn及pnp（三個(gè)字母分別表示E、B、C三極的摻雜種類）兩類。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)裡我們
所要測(cè)試的是一個(gè)npn電晶體。
1. 如何辨識(shí)電晶體的三隻腳？如何判定手邊的電晶體是死是活？
要辨識(shí)電晶體的三隻接腳，方法有二：（1）查data book，你會(huì)發(fā)現(xiàn)2N3904的
接腳如下圖：

應(yīng)用電子學(xué)實(shí)驗(yàn)講義（I）

（2）假如你對(duì)上面的答案沒信心，可以自己用數(shù)位電表測(cè)，同時(shí)你也可以知道電
晶體的死活。在說(shuō)明怎麼測(cè)前，讓我們先看一下BJT的結(jié)構(gòu)：它有點(diǎn)像兩個(gè)方向相
反的二極體連在一起但又不十分像（希望你做完這個(gè)實(shí)驗(yàn)後，能夠知道他們有何不
同），如下頁(yè)圖：

我們可以利用上面這個(gè)不太像的模型來(lái)測(cè)電晶體的極性及好壞。
用DMM的二極體（ ）檔（即ohm檔中之2k檔），此檔會(huì)輸出1mA的電流給待
測(cè)元件，電表顯示的剛好是待測(cè)元件兩端的電壓差（此數(shù)值也剛好是電阻以kW為
單位之讀值，你知道為什麼嗎？）。用此檔測(cè)每對(duì)電晶體的腳（共有幾種可
能？），當(dāng)正極（紅色）接到B極而負(fù)極（黑色）接到C或E極時(shí)（ for npn
transistor only！），電表會(huì)顯示1mA通過(guò)一二極體的電壓降，約0.6~0.7V。其它接
法均不導(dǎo)通。
如何分辨E和C極呢？由於E和C極的構(gòu)造並不對(duì)稱，由上法所量得的電壓降並
不相同，BC接面的電壓降比BE的電壓降小一點(diǎn)點(diǎn)（只要你的電表有三位有效數(shù)字
即可看出）。
記錄下你測(cè)得不同接面的電壓降？你能分辨出E和C極嗎？和前面查data book
所得相同嗎？
＜2＞BE和BC接面二極體
這裡我們要看看BE和BC各兩極間，是不是真的如同上面所說(shuō)的，是兩個(gè)二極體。
1. 先將C極浮接（即float，什麼都不接），利用實(shí)驗(yàn)五中程序＜3＞動(dòng)態(tài)二極體特性
曲線測(cè)試方法量測(cè)BE接面的特性，畫出你所得的特性曲線？調(diào)整訊號(hào)產(chǎn)生器的DC
offset，看能不能找出反向崩潰電壓。
2. 將E極浮接，對(duì)BC二極重複上面步驟。BE和BC兩個(gè)接面，那一個(gè)崩潰電壓較小？

應(yīng)用電子學(xué)實(shí)驗(yàn)講義（I）

問(wèn)題與討論
1. 由程序＜3＞之結(jié)果，畫出b、VCE和VBE對(duì)IC圖，我們提出來(lái)的簡(jiǎn)易模型好不好？
b是不是和IC有關(guān)？
2. 比較並解釋程序＜4＞步驟1和2中所得之Vout。
3. （BONUS！)解釋程序＜4＞之3的結(jié)果。
4. 解釋程序＜4＞之4的結(jié)果。
5. 有一個(gè)黑盒子，有三隻腳接出來(lái)。黑盒子中可能是一對(duì)背對(duì)背連接的二極體或是一個(gè)電晶體，如右圖?，F(xiàn)在只給你兩個(gè)三用電表，你能否決定黑盒子裡是什麼？怎麼做？