半導(dǎo)體二極管參數(shù)的測量

1、半導(dǎo)體二極管參數(shù)的測量第1頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二2二極管的主要參數(shù)（1）最大整流電流指管子長期工作時，允許通過的最大正向平均電流。（2）反向電流指在一定溫度條件下，二極管承受了反向工作電壓、又沒有反向擊穿時，其反向電流值。（3）反向最大工作電壓指管子運行時允許承受的最大反向電壓。 應(yīng)小于反向擊穿電壓。第2頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二（4）直流電阻指二極管兩端所加的直流電壓與流過它的直流電流之比。良好的二極管的正向電阻約為幾十到幾k；反向電阻大于幾十k到幾百k。（5）交流電阻 r二極管特性曲線工作點Q附近電壓的變化量與相應(yīng)電流變化量之

2、比。（6）二極管的極間電容勢壘電容與擴(kuò)散電容之和稱為極間電容。在低頻工作時，二極管的極間電容較小，可忽略；在高頻工作時，必須考慮其影響。第3頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二二、測量原理和常規(guī)測試方法PN結(jié)的單向?qū)щ娦允沁M(jìn)行二極管測量的根本依據(jù)。1模擬式萬用表測量二極管（1）正、反向電阻的測量通常小功率鍺二極管正向電阻值為300500，反向電阻為幾十千歐，硅管正向電阻值為1k或更大些，反向電阻在500k以上（大功率二極管的數(shù)值要小得多）。正反向電阻的差值越大越好。第4頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二（2）極性的判別根據(jù)二極管正向電阻小，反向電阻大的

3、特點可判別二極管的極性。在測得阻值較小的一次測量中，如果用模擬萬用表來測，與黑表筆相接一端為二極管正極，另一端為負(fù)極。若用數(shù)字萬用表則相反。第5頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二（3）管型的判別硅二極管的正向壓降一般為0.60.7V，鍺二極管的正向壓降一般為0.10.3V，通過測量二極管的正向?qū)妷海涂梢耘袆e被測二極管的管型。方法：1.5VR1KV第6頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二2數(shù)字式萬用表測量二極管一般數(shù)字萬用表上都有二極管測試檔，實際測量的是二極管的直流壓降。3用晶體管圖示儀測量二極管直接顯示二極管的伏安特性曲線。第7頁，共35頁，2

4、022年，5月20日，1點33分，星期二4發(fā)光二極管的測量（1）用模擬式萬用表判別發(fā)光二極管用歐姆檔測量其正向和反向電阻。（2）發(fā)光二極管工作電流的測量6.8kRP6VR100 mA圖4.15 發(fā)光二極管的測量圖第8頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二4.2.5 半導(dǎo)體三極管參數(shù)的測量 半導(dǎo)體三極管是內(nèi)部含有兩個PN結(jié)、外部具有三個電極的半導(dǎo)體器件。一、三極管的主要參數(shù)1直流電流放大系數(shù)定義為集電極直流電流 與基極直流 之比。2交流電流放大系數(shù)三極管在有信號輸入時，定義為集電極電流的變化量 與基極電流的變化量 之比。第9頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期

5、二3穿透電流基極b開路，集電極c與發(fā)射極e間加反向電壓時的集電極電流 。硅管的 在幾微安以下。4反向擊穿電壓 是基極b開路，集電極c與發(fā)射極e間的反向擊穿電壓。5集電極最大允許電流 是 值下降到額定值的1/3時所允許的最大集電極電流。第10頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二6集電極最大允許功耗 是集電極上允許消耗功率的最大值。 、 、 值由器件手冊可查得， 、 、 可以用晶體管圖示儀進(jìn)行測量。第11頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二二、測量原理和常規(guī)測試方法1模擬萬用表測量三極管可判斷b、c、e，并估測電流放大倍數(shù)。（1）基極的判定利用PN結(jié)的單向?qū)?/p>

6、電性進(jìn)行判別。假設(shè)一個基極，分別測兩個PN結(jié)的正向電阻和反向電阻。基極判斷出來后，還可以判斷管型。第12頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二第13頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二具體步驟用模擬萬用表紅黑表筆分別測量三極管任意兩個腳，每兩個腳正反都測量一次。如果有且只有兩個腳間的電阻無論正反向都無窮大，那么這兩個腳一定是集電極和發(fā)射極，剩下的那個腳就是基極b。第14頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二（2）發(fā)射極和集電極的判別判別發(fā)射極和集電極的依據(jù)是：發(fā)射區(qū)的雜質(zhì)濃度比集電區(qū)的雜質(zhì)濃度高，因而三極管正常運用時的值比倒置運用時要大得

7、多。第15頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二萬用表ER0測試步驟如圖 (a)所示：三極管基極集電極間接100k電阻。與模擬萬用表相連。結(jié)論：顯示電阻值小，三極管處于放大狀態(tài)。黑表筆接的為c紅表筆接的為e黑紅(a)判斷c、e的測量接線圖100k第16頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二（3）電流放大倍數(shù)的估測測量集電極和發(fā)射極間的電阻（對NPN，黑筆接集電極，紅筆接發(fā)射極；PNP的相反），用手捏著基極和集電極，觀察表針擺動幅度的大小，表針擺動越大，值越大。2用數(shù)字萬用表測量三極管一般數(shù)字萬用表都有測量三極管的功能，將晶體管插入測試孔就可以讀出值。3用晶體

8、管特性圖示儀測量三極管第17頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二4.4 集成電路參數(shù)的測試4.4.1 TTL與非門外部特性測試 外部特性，是指通過集成電路芯片引腳反映出來的特性。TTL與非門的外部特性主要有電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性、電源特性和傳輸延遲特性等。第18頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二1. 空載導(dǎo)通電源電流 （對應(yīng)有空載導(dǎo)通功耗 ） 是指輸入端全部懸空（相當(dāng)于輸入全1），與非門處于導(dǎo)通狀態(tài)時，電源提供的電流。將空載導(dǎo)通電源電流乘以電源電壓就得到空載導(dǎo)通功耗，即 。 一般，TTL與非門的典型值為30幾毫瓦，通常要求 。第19頁，共35

9、頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二mA74LS2012456CC714圖4.20 ICCL測試圖測試方法如圖4.20所示（以74LS20二輸入與非門為例）。測試時，輸入端懸空，輸出空載， 毫安表指示電流值則為 。第20頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二2.空載截止電源電流 （對應(yīng)空載截止功耗 ）指輸入端接低電平，輸出端開路時電源提供的電流。測試方法如圖4.21所示。 將空載截止電源電流乘以電源電壓就得到空載截止功耗。即。 一般要求 。第21頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二測試方法如圖4.2所示（以74LS20二輸入與非門為例）。圖4.2

10、1 ICCH測試圖245174LS20614mACC7圖中第腳接地，輸出端懸空，毫安表指示的數(shù)值即為ICCH 。第22頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二 又稱低電平輸入短路電流，是輸入端短路測得的電流。測試方法如圖4.22所示。通常典型與非門的值為1.4mA。245CC1474LS2067mA1圖4.22 I1S測試圖3.輸入短路電流第23頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二4.電壓傳輸特性測試TTL與非門的電壓傳輸特性是指輸出電壓 隨輸入電壓 變化的曲線。電壓傳輸特性的測量電路如圖4.23所示。通常典型TTL與非門電路要求 （典型值為3.5V） 、

11、、。 圖4.23 電壓傳輸特性測試電路1uiCC1424574LS2067u0V第24頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二5 .扇出系數(shù) 扇出系數(shù)是指輸出端最多能帶同類門的個數(shù)，它反映了與非門的最大負(fù)載能力。 為 時允許灌入的最大灌入負(fù)載電流，IIS 是低電平輸入短路電流。一般 。測試電路如圖4.24所示。第25頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二圖4.24 扇出系數(shù)測試電路7mAI0maxCC RL 1k1460245174LS20V第26頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二6.平均傳輸延遲時間平均傳輸延遲時間 是衡量TTL集成門電

12、路開關(guān)速度快慢的動態(tài)參數(shù)，根據(jù)平均傳輸延遲時間 的不同把TTL集成電路分為中速TTL和高速TTL。傳輸延遲是由于二極管、三極管開關(guān)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換和負(fù)載電容、寄生電容的充、放電都需要一定時間造成的，最終使輸出電壓波形比輸入電壓波形滯后。一般平均傳輸延遲時間 取截止延遲時間和導(dǎo)通延遲時間的平均值即 ， 、 可用示波器測量。 第27頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二4.4.2 CMOS或非門參數(shù)測試包括COMS集成門的電壓傳輸特性、輸入特性、輸出特性、電源特性和傳輸延遲特性等的測試方法。1.輸出高電平 和輸出低電平CMOS輸出高電平 是指在一定電源電壓下（輸入端接 時），輸出端開路

13、時的輸出電平。輸出低電平 是指輸入端接地時，輸出端開路時的輸出電平。第28頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二圖4.25 CMOS集成門輸出高低電平的測試電路DD=10V 10V一般地：第29頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二2.開門電平 和關(guān)門電平開門電平 是指輸出由高電平轉(zhuǎn)換為臨界低電平（一般取0.1 ）所需要的最小輸入高電平。關(guān)門電平 是指輸出由低電平轉(zhuǎn)換為臨界高電平（一般取0.9 ）所需要的最大輸入低電平。第30頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二DD=10V10VVRP測試時，若 ，則對應(yīng)于 的 為 ；對應(yīng)于 的 為 。圖4.26 開關(guān)門電平測試電路第31頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二3.靜態(tài)功耗CMOS靜態(tài)功耗測試電路與TTL靜態(tài)功耗測試電路相同。4.傳輸特性曲線 CMOS器件傳輸特性可用圖4.26電路測量。第32頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二CMOS器件傳輸特性測量圖CC=10V10VVRP第33頁，共35頁，2022年，5月20日，1點33分，星期二測試時調(diào)節(jié)輸入電壓電位器RP，選擇若干個電壓值；