1、1 1 1 1 1目錄退出下一頁上一頁最后一頁1章節目錄7.1晶體管特性圖示儀簡介7.2晶體管特性圖示儀的應用7.3實訓2 2 2 2 2目錄退出下一頁上一頁最后一頁2第7章 晶體管特性圖示儀本章要點 晶體管特性圖示儀的組成及原理框圖 晶體管特性曲線的測量方法 用晶體管特性圖示儀測量二極管、三極管和場效應管3 3 3 3 3目錄退出下一頁上一頁最后一頁37.1 晶體管特性圖示儀簡介晶體管特性圖示儀是利用電子掃描的原理，在示波管的熒光屏上直接顯示半導體器件特性的儀器。它可以直接觀測器件的靜態特性曲線和參數；它還可以迅速比較2個同類晶體管的特性，以便于挑選配對。它還可以用它來測試場效應晶體管及光電

2、耦合器件的特性與參數。4 4 4 4 4目錄退出下一頁上一頁最后一頁4n7.1.1 晶體管特性圖示儀的組成及框圖原理1晶體管特性圖示儀的組成 晶體管特性圖示儀主要是由階梯波信號源、集電極掃描電壓發生器、工作于XY方式的示波器、測試轉換開關以及附屬電路等組成的儀器。測試時階梯信號源為被測晶體管提供偏置電壓；集電極掃描電壓發生器用于供給所需的集電極掃描電壓；示波器用于顯示晶體管特性曲線；開關及附屬電路的作用是為了測試晶體管與參數，實現電路的轉換。5 5 5 5 5目錄退出下一頁上一頁最后一頁52晶體管特性圖示儀的框圖 2.晶體管特性圖示儀的原理框圖如圖7-1所示。 圖7-1 晶體管特性圖示儀結構框

3、圖 22頁27頁6 6 6 6 6目錄退出下一頁上一頁最后一頁6（1）階梯波發生器q 階梯波電壓產生的基本方法 如圖7-2a負脈沖出現時開關管VT1截止，VT1輸出階梯波電壓U1 ；當負脈沖過去，VT1導通，輸出電壓U0=0，結果就可以形成脈沖階梯波電壓U0，如圖7-2b所示。 UT1是形成階梯波電壓的同步信號，Up的重復周期等于一級階梯的持續時間。利用VT1的開關作用，使UP脈沖的寬度tD可調。通常用占空比來定量脈沖的寬度： 下面分析基極階梯信號源、集電極電壓發生器各部分電路的工作原理。7 7 7 7 7目錄退出下一頁上一頁最后一頁7圖7-2階梯波電壓形成方法 (a) (b)8 8 8 8

4、8目錄退出下一頁上一頁最后一頁8占空比= 100 式 (3-1)占空比在(1040)連續可調。很顯然，當占空比為100時，脈沖階梯波就變成了一般階梯波。 重復周期脈沖寬度Dt9 9 9 9 9目錄退出下一頁上一頁最后一頁9圖7-3 階梯波產生電路q 階梯波產生電路1010101010目錄退出下一頁上一頁最后一頁10如圖7-3所示波形合成法階梯波產生電路電路中，100Hz的正弦全波整流電壓與集電極掃描電壓同步。經脈沖形成電路得到100Hz的脈沖電壓，將此脈沖電壓加到三個觸發器組成的分頻器(即為二進制計數器)，則其輸出即是T1:T2:T31:2:4的三個方波電壓。再將三個方波電壓分別加到開關管VT

5、1、VT2、VT3的基極。當方波電壓為0V時，開關管截止；當方波電壓為負半周時，開關管導通。則三個開關管中的電流波形與加到三個開關管基極的方波電壓波形類似。1111111111目錄退出下一頁上一頁最后一頁11IC1、IC2、IC3方波波形的周期比為1:2:4。接在三個開關管集電極的電阻為RCl:RC2:RC3=4:2:1三個方波電流的振幅比為IC1:IC2:IC3=1:2:4。電流合成管VT4的集電極電流IC4=IC1+IC2+IC3。由串聯在VT4管集電極的電阻RC4，將階梯電流轉變成階梯波電壓的形式輸出。其波形變換如圖7-4所示，利用三個不同周期的方波T1、T2、T3相加而得。此時Tl :

6、T2:T3=l:2:4，幅度為U1:U2:U3=1 : 2:4。1212121212目錄退出下一頁上一頁最后一頁12圖7-4 階梯波合成波形 1313131313目錄退出下一頁上一頁最后一頁13q 階梯波放大電路 階梯波放大器實際上是一個電壓電流轉換電路；它的作用是將階梯波電壓轉換成為不受負載變化影響的恒定階梯波電流。 圖7-5是一種電壓一電流變換電路，A1為對稱輸入、單端輸出的主放大器電路。接在反饋電路中的放大器A2，實際接成電壓跟隨器形式，即U3=U 。電壓跟隨器A2的輸入阻抗很高，能減少反饋電阻對輸出階梯電流的影響，起著緩沖或隔離級的作用。 1414141414目錄退出下一頁上一頁最后一

7、頁14圖7-5 階梯波放大電路1515151515目錄退出下一頁上一頁最后一頁15把放大器A1當作一理想運算放大器(即A1=)，根據對理想運算放大器的分析，其輸出電壓為： 212i120)1 (URRURRU式3-2RRIRRURRRURRRU210L1021132112式3-31616161616目錄退出下一頁上一頁最后一頁16 設運算放大器的輸入阻抗為無窮大，由輸出電路得U0 = （R3+RL）I0 式3-5 根據上面的公式我們可以得到：)(i)(211132121L1211120RRRRR)RRRRRRURRRRRI)()1 (210L112i120RRIRRRRURRU式3-4 將U2

8、代入3-2式得：1717171717目錄退出下一頁上一頁最后一頁17 從上式可知，I0與負載RL無關，式中負號表示輸入電壓Ui為正階梯波時，輸出電流為負階梯波。R 1、R2取為固定值的電阻，可改變R3來調節電流幅值/級。因此R3是步進可變的mA/級選擇開關。 31i20RRURI0)(2121RRRR2211,RRRR為使輸出電流I0與RL無關，應使 I0應為：選擇，1818181818目錄退出下一頁上一頁最后一頁18 從上式可知，I0與負載RL無關，式中負號表示輸入電壓Ui為正階梯波時，輸出電流為負階梯波。R 1、R2取為固定值的電阻，可改變R3來調節電流幅值/級。因此R3是步進可變的mA/

9、級選擇開關。1919191919目錄退出下一頁上一頁最后一頁19（2）集電極掃描電壓發生器作用是供給測試電路所需的集電極掃描電壓。 由電源變壓器、全波整流電路和極性轉換開關所組成的。 市電交流220V電壓經電源變壓器降壓后全波整流而得到的100Hz單向脈動電壓。 它與基極階梯信號同時由50Hz電源而得到，能夠保證兩者之間同步工作。 利用開關改變掃描電壓的正負極性，用來以滿足對集電極不同電壓極性的要求，如PNP型或NPN型晶體管； 集電極掃描電壓大小的調整是通過改變電源變壓器次級繞組的抽頭來實現的，可以適應晶體管對集電極電壓不同大小的要求。 2020202020目錄退出下一頁上一頁最后一頁203

10、晶體管特性圖示儀的原理 （1）測量晶體三極管的輸出特性原理 圖7-6 晶體三極管輸出特性測量及波形2121212121目錄退出下一頁上一頁最后一頁21用圖7-6的電路進行測繪。調整EB，確定一個iB值為IB0，這樣每固定一個iB值，然后每改變Ec測量u CE，測量i c，讓u CE從零逐步變到某固定值，測出一組u CEi c的值，描繪出一條i B為IB0固定值的i CEf (uCE)的曲線；然后逐個改變iB值為IB1、IB2、IB3、IB4，每固定一個iB，再改變EC就可以得另一條曲線；最后，可得到被測晶體管的輸出特性曲線，如圖7-6的波形圖。2222222222目錄退出下一頁上一頁最后一頁2

11、2上面采用的方法是逐點逐點測量的。用晶體管圖示儀，如圖7-1將S5接通“+”（NPN型管時）用集電極掃描電壓代替可調直流電源Ec，S1接通“+”用一個階梯波電壓發生器，代替提供基極電流的可調直流電源EB，S2接中間位置，S3接UCE，S4接IC位置，S6接測量位置，S7接測量位置，得到如圖7-7所示的等效電路，也稱為動態測量電路。2323232323目錄退出下一頁上一頁最后一頁23圖7-7晶體管圖示儀的等效電路 2424242424目錄退出下一頁上一頁最后一頁24 階梯波電壓加入到基極回路，通過RB形成基極階梯電流IB。集電極掃描電壓的變化使uCE可以自動從零增至最大值，然后又降至零；階梯波基

12、極電流與集電極掃描電壓都是由50Hz交流電得來的，可以實現集電極掃描電壓與階梯波基極電流保持同步，即TBnTc(n為正整數)，如圖7-8所示，階梯波電壓每一級的時間正與集電極掃描電壓變化一次相同，測繪輸出特性所需的uCE和iB就能同步地自動變化。2525252525目錄退出下一頁上一頁最后一頁25圖7-8輸出特性曲線的形成2626262626目錄退出下一頁上一頁最后一頁26（2）測量晶體三極管的輸入特性原理三極管的輸入特性體現在發射結電壓Ube與電流Ib之間的關系上。基極和發射極之間相似于一個正向偏置的二極管，所以其伏安特性也與二極管相似，當集電極與發射極之間的電壓Uce變化時，曲線的左右位置

13、也不相同。根據三極管的輸入特性的性質，測量時uBE用掃描電壓，uCE用階梯波電壓，示波器的X軸作為uBE軸，Y軸作為iB軸，此時熒光屏上可顯示三極管的兩、三根輸入特性曲線。在實際測量時，仍采用全波整流電壓作為集電極掃描電壓，而用階梯波提供基極電流。2727272727目錄退出下一頁上一頁最后一頁27 如圖7-1將S1接“+”（NPN型管），S2接中間位置，S3接UBE，S4接IB，S5接“+” （NPN型管），S6接測量，S7接測量，取Uce 為掃描電壓，uBE用作階梯波電壓，測試時，一般只顯示曲線即可。 實際測量中，取樣電阻RB兩端得到的電壓(正比于iB，即iB的取樣電壓)加到示波器的Y軸輸

14、入端；uBE加至X軸輸入端(示波器內X放大器需反相一次)，集電極回路加全波整流電壓。當uCE0V，屏幕上的光點在uX和uy的作用下產生跳躍移動，即從0l238，各點連接起來即構成如圖7-9a所示的輸入特性曲線。當uCE的峰值為Um時，在uX、uy階梯變化的同時，集電極掃描電壓uCE由0-Um-0變化，如圖7-9b使亮點在各級水平方向往返移動，例如在1點，亮點沿l-1運動，接著隨uy跳到2點，繼續下去，得到圖中的圖形。左側一條由斷續亮點連接起來的曲線是uCE=0入特性，右測一條由斷續亮點所形成的曲線是uCEUm(例如2V)時的曲線。2828282828目錄退出下一頁上一頁最后一頁28圖7-9三極

15、管輸入特性曲線 (a) (b)2929292929目錄退出下一頁上一頁最后一頁29n7.1.2 晶體管特性曲線的測量方法圖7-8 XJ4810晶體管圖示儀面板圖 3030303030目錄退出下一頁上一頁最后一頁301電源及示波管顯示部分 控制旋鈕測試之前的調整2X軸部分（1） “電壓度”旋鈕是四種偏轉作用的開關。集電極電壓UCE；基極電壓UBE；當旋鈕置于 位置時，可使屏幕X軸代表基極電流或電壓量程旋鈕；當旋鈕置于“外接”時，X軸系統處于外接收狀態，輸入靈敏度為0.05V/div。外輸入端位于儀器左側面。 （2）“增益”電位器3131313131目錄退出下一頁上一頁最后一頁313Y軸部分（1）

16、“電流度”旋鈕“電流度”旋鈕：測量二極管反向漏電流IR及三極管集電極電流IC的量程旋鈕。當旋鈕置于 (該檔稱為基極電流或基極源電壓)位置時，可使屏幕Y軸代表基極電流或電壓。當旋鈕置于“外接”時，Y軸系統處于外接收狀態，外輸入端位于儀器左側面。（2）“增益”電位器 （3）“移位”旋鈕3232323232目錄退出下一頁上一頁最后一頁324顯示部分 （1）“變換”選擇開關用來同時變換集電極電源和階梯信號的極性，以簡化NPN型管與PNP管轉測時的操作。（2）“”按鍵開關可使X、Y放大器的輸入端同時接地，以便確定零基準點。（3）“校準”按鍵開關是用來校準X軸和Y軸的放大器增益。開關按下時，在熒光屏有刻度

17、的范圍內，亮點應自左下角準確地跳至右上角，否則，應調節X軸或Y軸的增益電位器來校準。以便達到校正10div的目的。3333333333目錄退出下一頁上一頁最后一頁335集電極電源（1）“峰值電壓范圍”選擇開關用來選擇集電極電源的最大值。當電壓由低擋換向高擋時，觀察半導體特性時，必須先將“峰值電壓”旋鈕旋至0，換檔后再按需要的電壓逐漸增加，否則易擊穿被測晶體管或燒毀保險絲。AC檔能使集電極電源變為雙向掃描，使屏幕同時顯示出被測二極管的正、反方向特性曲線。（2）“峰值電壓”旋鈕 調節“峰值電壓”旋鈕，使集電極電源在確定的峰值電壓范圍內連續變化。如選擇“100V的峰值電壓范圍”，調節“峰值電壓%”旋

18、鈕，使集電極電源在0100V連續變化。面板上的標稱值作近似值使用，精確讀數應由X軸偏轉靈敏度讀測3434343434目錄退出下一頁上一頁最后一頁34（3）“+，”極性選擇開關 按下此選擇開關集電極電源極性為負，彈起時為正。（4）“電容平衡”、“輔助電容平衡”旋鈕為了盡量減小電容性電流，在測試之前，應調節“電容平衡旋鈕。輔助電容平衡是針對集電極變壓器次級繞組對地電容的不對稱，而再次進行電容平衡調節而言的。當Y軸為較高電流靈敏度時，調節“電容平衡”、“輔助電容平衡”兩旋鈕使儀器內部容性電流最小，使熒光屏上的水平線基本重疊為一條。一般情況下無需調節。3535353535目錄退出下一頁上一頁最后一頁3

19、5（5）“功耗限制電阻”旋鈕 “功耗限制電阻”旋鈕用來改變集電極回路電阻的大小。測量被測管的正向特性，應置于低電阻擋；測量其反向特性卻應置于高阻擋3636363636目錄退出下一頁上一頁最后一頁366階梯信號 （1）“電壓-電流極”旋鈕即階梯信號選擇旋鈕，用于確定每級階梯的電壓值或電流值。（2） “串聯電阻”開關用于改變階梯信號與被測管輸入端之間所串接的電阻大小，但只有當“電壓-電流級”旋鈕置于電壓擋時，本開關才起作用。（3）“級簇”旋鈕用于調節階梯信號一個周期的級數，可在110級之間連續調節。（4）“調零”旋鈕用于調節階梯信號起始級電平，正常時該級為零電平。3737373737目錄退出下一頁

20、上一頁最后一頁37（5）“+，”極性選擇開關 “+，”極性選擇開關用于確定階梯信號的極性。（6）“重復-關”按鍵開關 當“重復-關”按鍵開關彈起時，階梯信號重復出現，用做正常測試；當開關按下時，階梯信號處于待觸發狀態。（7）“單簇按”開關“單簇按”開關與“重復-關”按鍵開關配合使用。當階梯信號處于調節好的待觸發狀態時，按下該開關，指示燈亮，階梯信號出現一次，然后又回至待觸發狀態。3838383838目錄退出下一頁上一頁最后一頁387測試臺部分 圖7-9 XJ4810晶體管特性圖示儀實物圖 3939393939目錄退出下一頁上一頁最后一頁39圖7-10 XJ4810晶體管特性圖示儀測試臺面板圖

21、4040404040目錄退出下一頁上一頁最后一頁40（1）“左”、“右”選擇開關“左”選擇開關按下時，接通左邊的被測管。“右”選擇開關按下時，接通右邊的被測管。（2）“二簇”選擇開關“二簇”選擇開關按下時，圖示儀自動交替接通左、右兩只被測管，可同時觀測到兩管的特性曲線，以便對它們進行比較。（3）“零電壓”、“零電流”開關“零電壓”、“零電流”開關按下時，分別將被測管的基極接地、基極開路，后者用于測量ICEO、BUCEO等參量。 4141414141目錄退出下一頁上一頁最后一頁417.2 晶體管特性圖示儀的應用n7.2.1 使用晶體管特性圖示儀的注意事項1 使用時要正確選擇階梯信號 在測量三極管

22、的輸出特性時，階梯電流就不能太小，否則，不能顯示出三極管的輸出特性。階梯電流更不能過大，這樣容易損壞管子。應根據實際測量三極管的參數來確定其大小。 2“集電極功耗電阻”的選用當測量晶體管的正向特性時，選用低阻檔；當測量反向特性時，選用高阻檔。集電極功耗電阻過小時，集電極電流就過大；若集電極功耗電阻過大，就達不到應該有的功耗。4242424242目錄退出下一頁上一頁最后一頁423“峰值電壓范圍”的選用當電壓由低的電壓范圍轉換到高的電壓范圍時，一定注意先將“峰值電壓%”旋鈕調至0，以防損壞晶體管。4測試大功率晶體管和極限參數、過載參數時應采用單簇階梯信號，以防過載而損壞晶體管。5在測試MOS型場效

23、應管時一定注意不要懸空柵極，以免因柵極感應電壓而擊穿場效應管。6測試完應該特別注意的問題 應將“峰值電壓范圍”置于（010V）檔，“峰值電壓調節”調至0位，“階梯信號選擇”開關置于“關”位置，“功耗電阻”置于最大位置。4343434343目錄退出下一頁上一頁最后一頁43n7.2.2 測量晶體二極管特性曲線 1測量穩壓二極管2CW19的穩壓特性曲線（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍”AC 010V “峰值電壓”適當 “功耗電阻”5k X軸：集電極電壓：5V/div Y軸：集電極電流：1mA/div 階梯信號“重復-關”按鈕置于“關”4444444444目錄退出下一頁上一頁最后一頁44（2）管子

24、連接及顯示圖形圖7-13 穩壓二極管特性測量 4545454545目錄退出下一頁上一頁最后一頁452.測量硅整流二極管2CZ82C的特性曲線（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V “峰值電壓”適當 “極性”正（+） “功耗電阻”250 X軸：集電極電壓：0.1V/div Y軸：集電極電流：10mA/div 階梯信號“重復-關”按鈕置于“關”4646464646目錄退出下一頁上一頁最后一頁46（2）管子的連接及顯示圖形圖7-14二極管正向特性測量圖4747474747目錄退出下一頁上一頁最后一頁473整流二極管2DP5C反向電流測試 （1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V “

25、峰值電壓”適當 “功耗電阻”1k X軸：集電極電壓：1V/div Y軸：反向漏電流：IR 0.2A/div 倍率 拉出0.1 階梯信號“重復-關”按鈕置于“關” 4848484848目錄退出下一頁上一頁最后一頁48（2）管子連接及顯示圖形圖7-15 二極管反向特性測量 4949494949目錄退出下一頁上一頁最后一頁49n7.2.3測量晶體三極管的輸出特性曲線1測量NPN型3DK2晶體三極管的輸出特性（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V “峰值電壓”適當 極性 正（+） “功耗電阻”250 X軸：集電極電壓：1V/div Y軸：集電極電流：1mA/div5050505050目錄退出

26、下一頁上一頁最后一頁50階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性 正（+） 階梯選擇 20A/級（2）管子連接及顯示圖形圖7-16 三極管輸出特性測量 5151515151目錄退出下一頁上一頁最后一頁512NPN型3DK2晶體三極管的hfe測試（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V 極性 正（+） “峰值電壓”適當 “功耗電阻”250 X軸：基極電流 Y軸：集電極電流：1mA/div5252525252目錄退出下一頁上一頁最后一頁52 階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性 正（+） 階梯選擇 20A/級 （2）管子連接及顯示圖形圖7-17 三極管hfe的測量 100.2CI）

27、Am（0IB）mA（CBE5353535353目錄退出下一頁上一頁最后一頁53n7.2.4測量晶體三極管的輸入特性曲線 1測量NPN型3DG6晶體三極管的輸入特性（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V “峰值電壓”6V 極性 正（+） “功耗電阻”500 X軸：集電極電壓：0.05V/div Y軸：“電流/度”旋鈕置：基極電壓或基極源電壓5454545454目錄退出下一頁上一頁最后一頁54 階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性 正（+） 階梯選擇 20A/級（2）管子連接及顯示圖形 圖7-18 NPN型三極管的輸入特性測量 V02BE（V）CBEiB（uA）1004020555

28、5555555目錄退出下一頁上一頁最后一頁552測量PNP型3AX31晶體三極管的輸入特性（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V “峰值電壓”適當 極性 正（-） “功耗電阻”500 X軸：基極電壓：0.05V/div Y軸：基極電流或基極源電壓：1mA/div 階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性 正（-） 階梯選擇 20A/級5656565656目錄退出下一頁上一頁最后一頁56圖7-19 PNP型三極管的輸入特性測量 5757575757目錄退出下一頁上一頁最后一頁57n7.2.5測量場效應管漏極特性曲線 測量N溝道耗盡型管3DJ7漏極特性（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范

29、圍” 010V “峰值電壓”適當 極性正（+） “功耗電阻”1k X軸：集電極電壓：1V/div Y軸：集電極電流：0.5mA/div5858585858目錄退出下一頁上一頁最后一頁58 階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性 負（-） 階梯選擇 0.2V/級（2）管子連接及顯示圖形 圖7-20 場效應管的特性曲線測量 5959595959目錄退出下一頁上一頁最后一頁59n7.2.6測量場效應管轉移特性曲線 測量場效應管2G700C的轉移特性曲線（1）面板旋鈕的位置 “峰值電壓范圍” 010V “峰值電壓”10V 極性 正（+） “功耗電阻”10k X軸：集電極電壓：2V/div Y軸：集

30、電極電流：0.01mA/div 階梯信號“重復-關”按鈕置于“關” 6060606060目錄退出下一頁上一頁最后一頁60（2）管子連接及顯示圖形 CBEV0GS（V）iD（mA）1243624圖7-21 場效應管的轉移特性曲線測量 6161616161目錄退出下一頁上一頁最后一頁617.3 實訓1測量二極管（1）實訓目的 熟悉二極管的參數。 能正確熟練使用晶體管圖示儀對二極管各項參數進行測試。（2）實訓儀器設備 晶體管圖示儀1臺/組。 整流二極管、穩壓二極管、普通二極管，6只/組。 常用工具1套/組。6262626262目錄退出下一頁上一頁最后一頁62（3）測試項目 二極管正向特性的測試及反向特性的測試。 穩壓二極管反向擊穿電壓及穩壓值的測試。（4）測試連接圖圖7-22 測試二極管的連