在家实测V-I曲线：拒绝虚假图表
Tech note: making your own V-I plots at home
在撰写新书《The Secret Life of Circuits》时，我受够了市面上那些凭空捏造的电子图表。为了追求真实，我亲手搭建了测试环境，利用Rohde & Schwarz NGU401源表（SMU）和FastLog模式，配合矿物油冷却和脉冲电源，成功捕捉了从微安到安培级的真实V-I曲线。无论是1N4148二极管的非理想指数特性，还是BS170 MOSFET在击穿区的微妙表现，实测数据都揭示了教科书模型之外的真相。这篇文章将带你走进我的实验室，看看如何用几块钱的二手设备和一点编程技巧，在家就能复现那些昂贵的工程数据。
大多数图表要么是临摹古籍，要么是根据记忆草绘，充其量只能说是“基于真实事件改编”罢了。
- adrian_b
没错，为了提前堵住那些 inevitable 的评论：我们过去确实有更专门的设备，叫“曲线追踪仪”（curve tracers），就是专门用来画 V-I 图的。它们现在基本上绝迹了，因为源表（SMU）也能干同样的活。
那些古老的曲线追踪仪，比如广泛使用的 Tektronix 576 或 577，能完成一些任务，而要实现这些任务，你得用比文中所示贵得多的 SMU。
例如，它们能测到 1500 V 或 1600 V 这样的高电压，用来观察功率晶体管或二极管的击穿特性；它们还能在短脉冲期间施加极高的功率，比如配合大电流夹具时可达 1000 W，从而观察高达 200 A 电流下的 V/I 特性。
一般来说，V/I 特性中最有趣的部分往往在高电压区（观察击穿行为）或大电流区（观察双极型晶体管的饱和压降、FET 的最小电阻，以及增益随电流增大而下降的情况）。
一段展示曲线追踪仪使用的视频：
还有几张用同款设备拍的好图：
https://www.pa4tim.nl/meetapparatuur/tektronix-576-de-koning...
- marshray
好文章。
看了 ONSemi 的 BS170 数据手册，很明显，“漏源击穿电压”（Drain−Source Breakdown Voltage）这个规格仅适用于“VGS = 0, ID = 100 uA DC”的条件。
如果实测器件的曲线与教科书上展示的不同，难道不会给设计者带来麻烦吗？
其实没你想象的那么严重，因为：(a) 实测曲线仍在标称参数范围内，(b) 许多基本参数在单个器件之间（或同一器件随时间漂移时）的差异甚至更大。
看看图表中使用的 V_GS 值：[2.34, 2.5, 2.63, 2.71 V]。它们相差 0.4 V。但数据手册给出的 V_GS(th)（即开始导通所需的 V_GS 阈值）范围却是 0.8 到 3.0 V！
甚至连曲线的斜率（g_fs）都没有给出范围。数据手册只给出了单个工作点下的“典型”值。
因此，设计者不能依赖这个参数来确定电路的行为，只能参考其大致范围和趋势。你不能光用一个裸晶体管就指望得到一个行为可预测的振荡器或放大器。
任何可制造的电路都必须确保这些变化完全被负反馈所主导。这就是为什么实际电路中，每个晶体管的每个引脚上往往都挂着由电阻和电容组成的网络。