晶體管特性圖示儀ppt

章節(jié)目錄**11最后一頁上一頁下一頁目

錄退出晶體管特性圖示儀簡介晶體管特性圖示儀的應(yīng)用第7章晶體管特性圖示儀本章要點(diǎn)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(yīng)管**12最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.1晶體管特性圖示儀簡介**13最后一頁上一頁下一頁目

錄退出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(dǎo)體器件特性的儀器。它可以直接觀測器件的靜態(tài)特性曲線和參數(shù)；它還可以迅速比較2個(gè)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(yīng)晶體管及光電耦合器件的特性與參數(shù)。7.1.1晶體管特性圖示儀的組成及框圖原理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(fā)生器、工作于X—Y方式的示波器、測試轉(zhuǎn)換開關(guān)以及附屬電路等組成的儀器。測試時(shí)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(fā)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(guān)及附屬電路的作用是為了測試晶體管與參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電路的轉(zhuǎn)換。**14最后一頁上一頁下一頁目

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目

錄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(jié)構(gòu)框圖27頁22頁1退

出

5**1下面分析基極階梯信號源、集電極電壓發(fā)生器各部分電路的工作原理。（1）階梯波發(fā)生器?階梯波電壓產(chǎn)生的基本方法如圖7-2a負(fù)脈沖出現(xiàn)時(shí)開關(guān)管VT1截止，VT1輸出階梯波電壓U1

；當(dāng)負(fù)脈沖過去，VT1導(dǎo)通，輸出電壓U0=0，結(jié)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(fù)周期等于一級階梯的持續(xù)時(shí)間τ。利用VT1的開關(guān)作用，使UP脈沖的寬度tD可調(diào)。通常用占空比來定量脈沖的寬度：最后一頁上一頁下一頁目

錄退出6*1圖7-2階梯波電*壓形成方法(a)(b)最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7占空比=

×100％式(3-1)占空比在(10～40％)連續(xù)可調(diào)。很顯然，當(dāng)占空比為100％時(shí)，脈沖階梯波就變成了一般階梯波。**18最后一頁上一頁下一頁目

錄退出圖7-3階梯波產(chǎn)生電路?階梯波產(chǎn)生電路**19最后一頁上一頁下一頁目

錄退出如圖7-3所示波形合成法階梯波產(chǎn)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(jīng)脈沖形成電路得到100Hz的脈沖電壓，將此脈沖電壓加到三個(gè)觸發(fā)器組成的分頻器(即為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器)，則其輸出即是T1:T2:T3＝1:2:4的三個(gè)方波電壓。再將三個(gè)方波電壓分別加到開關(guān)管VT1、VT2、VT3的基極。當(dāng)方波電壓為0V時(shí)，開關(guān)管截止；當(dāng)方波電壓為負(fù)半周時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通。則三個(gè)開關(guān)管中的電流波形與加到三個(gè)開關(guān)管基極的方波電壓波形類似。**110最后一頁上一頁下一頁目

錄退出IC1、IC2、IC3方波波形的周期比為1:2:4。接在三個(gè)開關(guān)管集電極的電阻為RCl:RC2:RC3=4:2:1三個(gè)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(lián)在VT4管集電極的電阻RC4，將階梯電流轉(zhuǎn)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(gè)不同周期的方波T1、T2、T3相加而得。此時(shí)Tl

:T2:T3=l:2:4，幅度為U1:U2:U3=1:2:4。**111最后一頁上一頁下一頁目

錄退出圖7-4最后一頁階梯波*合成波形*112上一頁下一頁目

錄退出?階梯波放大電路**113最后一頁上一頁下一頁目

錄退出階梯波放大器實(shí)際上是一個(gè)電壓——電流轉(zhuǎn)換電路；它的作用是將階梯波電壓轉(zhuǎn)換成為不受負(fù)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(shí)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。圖7-5階梯波放大電路**114最后一頁上一頁下一頁目

錄退出把放大器A1當(dāng)作一理想運(yùn)算放大器(即A1=∞)，根據(jù)對理想運(yùn)算放大器的分析，其輸出電壓為：式3-2**115最后一頁上一頁下一頁目

錄退出式3-3式3-5**116最后一頁上一頁下一頁目

錄退出U

=

（R

+R

）I0

3

L

0根據(jù)上面的公式我們可以得到：式3-4設(shè)運(yùn)算放大器的輸入阻抗為無窮大，由輸出電路得將U2代入3-2式得：從上式可知，I0與負(fù)載RL無關(guān)，式中負(fù)號表示輸入電壓Ui為正階梯波時(shí)，輸出電流為負(fù)階梯波。R

1、R2取為固定值的電阻，可改變R3來調(diào)節(jié)電流幅值/級。因此R3是步進(jìn)可變的mA/級選擇開關(guān)。為使輸出電流I0與RL無關(guān)，應(yīng)使I0應(yīng)為：**117最后一頁上一頁下一頁目

錄退出，

選擇從上式可知，I0與負(fù)載RL無關(guān)，式中負(fù)號表示輸入電壓Ui為正階梯波時(shí)，輸出電流為負(fù)階梯波。R

1、R2取為固定值的電阻，可改變R3來調(diào)節(jié)電流幅值/級。因此R3是步進(jìn)可變的mA/級選擇開關(guān)。**118最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（2）集電極掃描電壓發(fā)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(zhuǎn)換開關(guān)所組成的。市電交流220V電壓經(jīng)電源變壓器降壓后全波整流而得到的100Hz單向脈動(dòng)電壓。它與基極階梯信號同時(shí)由50Hz電源而得到，能夠保證兩者之間同步工作。利用開關(guān)改變掃描電壓的正負(fù)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(diào)整是通過改變電源變壓器次級繞組的抽頭來實(shí)現(xiàn)的，可以適應(yīng)晶體管對集電極電壓不同大小的要求。**119最后一頁上一頁下一頁目

錄退出3．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**120最后一頁上一頁下一頁目

錄退出用圖7-6的電路進(jìn)行測繪。調(diào)整EB，確定一個(gè)iB值為IB0，這樣每固定一個(gè)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

CE—i

c的值，描繪出一條iB為IB0固定值的i

CE＝f

(uCE)的曲線；然后逐個(gè)改變iB值為IB1、IB2、IB3、IB4……，每固定一個(gè)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。**121最后一頁上一頁下一頁目

錄退出上面采用的方法是逐點(diǎn)逐點(diǎn)測量的。用晶體管圖示儀，如圖7-1將S5接通“+”（NPN型管時(shí)）用集電極掃描電壓代替可調(diào)直流電源Ec，S1接通“+”用一個(gè)階梯波電壓發(fā)生器，代替提供基極電流的可調(diào)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(dòng)態(tài)測量電路。**122最后一頁上一頁下一頁目

錄退出圖7-7晶體管圖示儀的等效電路**123最后一頁上一頁下一頁目

錄退出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(dòng)從零增至最大值，然后又降至零；階梯波基極電流與集電極掃描電壓都是由50Hz交流電得來的，可以實(shí)現(xiàn)集電極掃描電壓與階梯波基極電流保持同步，即TB＝nTc(n為正整數(shù))，如圖7-8所示，階梯波電壓每一級的時(shí)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(dòng)變化。**124最后一頁上一頁下一頁目

錄退出圖7-8輸出特性曲線的形成**125最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（2）測量晶體三極管的輸入特性原理**126最后一頁上一頁下一頁目

錄退出三極管的輸入特性體現(xiàn)在發(fā)射結(jié)電壓Ube與電流Ib之間的關(guān)系上。基極和發(fā)射極之間相似于一個(gè)正向偏置的二極管，所以其伏安特性也與二極管相似，當(dāng)集電極與發(fā)射

極之間的電壓Uce變化時(shí)，曲線的左右位置也不相同。根據(jù)三極管的輸入特性的性質(zhì)，測量時(shí)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(shí)熒光屏上可顯示三極管的兩、三根輸入特性曲線。在實(shí)際測量時(shí)，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。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(shí)，一般只顯示曲線即可。實(shí)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軸輸入端；uBE加至X軸輸入端(示波器內(nèi)X放大器需反相一次)，集電極回路加全波整流電壓。當(dāng)uCE＝0V，屏幕上的光點(diǎn)在uX和uy的作用下產(chǎn)生跳躍移動(dòng)，即從0—l—2—3……8，各點(diǎn)連接起來即構(gòu)成如圖7-9a所示的輸入特性曲線。當(dāng)uCE的峰值為Um時(shí)，在uX、uy階梯變化的同時(shí)，集電極掃描電壓uCE由0-Um-0變化，如圖7-9b使亮點(diǎn)在各級

水平方向往返移動(dòng)，例如在1點(diǎn)，亮點(diǎn)沿l--1運(yùn)動(dòng)，接著隨uy跳到2點(diǎn)，繼續(xù)下去，得到圖中的圖形。左側(cè)一條

由斷續(xù)亮點(diǎn)連接起來的曲線是uCE=0入特性，右測一條

由斷續(xù)亮點(diǎn)所形成的曲線是uCE＝Um(例如2V)時(shí)的曲線。**127最后一頁上一頁下一頁目

錄退出(a)

(b)圖7-9三極管輸入特性曲線**128最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.1.2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**129最后一頁上一頁下一頁目

錄退出**11．電源及示波管顯示部分控制旋鈕測試之前的調(diào)整2．X軸部分“電壓／度”旋鈕是四種偏轉(zhuǎn)作用的開關(guān)。集電極電壓UCE；基極電壓UBE；當(dāng)旋鈕置于

位置時(shí)，可使屏幕X軸代表基極電流或電壓量程旋鈕；當(dāng)旋鈕置于“外接”時(shí)，X軸系統(tǒng)處于外接收狀態(tài)，輸入靈敏度為0.05V/div。外輸入端位于儀器左側(cè)面。（2）“增益”電位器最后一頁上一頁下一頁目

錄退出303．Y軸部分（1）“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(dāng)旋鈕置于

(該檔稱為基極電流或基極源電壓)位置時(shí)，可使屏幕Y軸代表基極電流或電壓。當(dāng)旋鈕置于“外接”時(shí)，Y軸系統(tǒng)處于外接收狀態(tài)，外輸入端位于儀器左側(cè)面。（2）“增益”電位器（3）“移位”旋鈕**131最后一頁上一頁下一頁目

錄退出4．顯示部分“變換”選擇開關(guān)用來同時(shí)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(zhuǎn)測時(shí)的操作?！啊汀卑存I開關(guān)可使X、Y放大器的輸入端同時(shí)接地，以便確定零基準(zhǔn)點(diǎn)?！靶?zhǔn)”按鍵開關(guān)是用來校準(zhǔn)X軸和Y軸的放大器增益。開關(guān)按下時(shí)，在熒光屏有刻度的范圍內(nèi)，亮點(diǎn)應(yīng)自左下角準(zhǔn)確地跳至右上角，否則，應(yīng)調(diào)節(jié)X軸或Y軸的增益電位器來校準(zhǔn)。以便達(dá)到校正10div的目的。**132最后一頁上一頁下一頁目

錄退出5．集電極電源“峰值電壓范圍”選擇開關(guān)用來選擇集電極電源的最大值。當(dāng)電壓由低擋換向高擋時(shí)，觀察半導(dǎo)體特性時(shí)，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(xiǎn)絲。AC檔能使集電極電源變?yōu)殡p向掃描，使屏幕同時(shí)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(diào)節(jié)“峰值電壓％”旋鈕，使集電極電源在確定的峰值電壓范圍內(nèi)連續(xù)變化。如選擇“100V的峰值電壓范圍”，調(diào)節(jié)“峰值電壓%”旋鈕，使集電極電源在0~100V連續(xù)變化。面板上的標(biāo)稱值作近似值使用，精確讀數(shù)應(yīng)由X軸偏轉(zhuǎn)靈敏度讀測**133最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（3）“+，—”極性選擇開關(guān)按下此選擇開關(guān)集電極電源極性為負(fù)，彈起時(shí)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(yīng)調(diào)節(jié)

“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(jìn)行電容平衡調(diào)節(jié)而言的。當(dāng)Y軸為較高電流靈敏度時(shí)，調(diào)節(jié)“電容平衡”、

“輔助電容平衡”兩旋鈕使儀器內(nèi)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(diào)節(jié)。**134最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（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(yīng)置于低電阻擋；測量其反向特性卻應(yīng)置于高阻擋**135最后一頁上一頁下一頁目

錄退出6．階梯信號“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?！按?lián)電阻”開關(guān)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(dāng)“電壓-電流／級”旋鈕置于電壓擋時(shí)，本開關(guān)才起作用。“級／簇”旋鈕用于調(diào)節(jié)階梯信號一個(gè)周期的級數(shù)，可在1~10級之間連續(xù)調(diào)節(jié)?！罢{(diào)零”旋鈕用于調(diào)節(jié)階梯信號起始級電平，正常時(shí)該級為零電平。**136最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（5）“+，—”極性選擇開關(guān)“+，—”極性選擇開關(guān)用于確定階梯信號的極性。（6）“重復(fù)-關(guān)”按鍵開關(guān)當(dāng)“重復(fù)-關(guān)”按鍵開關(guān)彈起時(shí)，階梯信號重復(fù)出現(xiàn)，用做正常測試；當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，階梯信號處于待觸發(fā)狀態(tài)。（7）“單簇按”開關(guān)“單簇按”開關(guān)與“重復(fù)-關(guān)”按鍵開關(guān)配合使用。當(dāng)階梯信號處于調(diào)節(jié)好的待觸發(fā)狀態(tài)時(shí)，按下該開關(guān)，指示燈亮，階梯信號出現(xiàn)一次，然后又回至待觸發(fā)狀態(tài)。**137最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7．測試臺(tái)部分圖7-9

XJ4810晶體管特性圖示儀實(shí)物圖**138最后一頁上一頁下一頁目

錄退出圖7-10

XJ4810晶體管特性圖示儀測試臺(tái)面板圖**139最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（1）“左”、“右”選擇開關(guān)“左”選擇開關(guān)按下時(shí)，接通左邊的被測管?！坝摇边x擇開關(guān)按下時(shí)，接通右邊的被測管。（2）“二簇”選擇開關(guān)“二簇”選擇開關(guān)按下時(shí)，圖示儀自動(dòng)交替接通左、右兩只被測管，可同時(shí)觀測到兩管的特性曲線，以便對它們進(jìn)行比較。（3）“零電壓”、“零電流”開關(guān)“零電壓”、“零電流”開關(guān)按下時(shí)，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。**140最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.2晶體管特性圖示儀的應(yīng)用**141最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.2.1使用晶體管特性圖示儀的注意事項(xiàng)1．使用時(shí)要正確選擇階梯信號在測量三極管的輸出特性時(shí)，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(yīng)根據(jù)實(shí)際測量三極管的參數(shù)來確定其大小?！凹姌O功耗電阻”的選用當(dāng)測量晶體管的正向特性時(shí)，選用低阻檔；當(dāng)測量反向特性時(shí)，選用高阻檔。集電極功耗電阻過小時(shí)，集電極電流就過大；若集電極功耗電阻過大，就達(dá)不到應(yīng)該有的功耗。3．“峰值電壓范圍”的選用當(dāng)電壓由低的電壓范圍轉(zhuǎn)換到高的電壓范圍時(shí)，一定注意先將“峰值電壓%”旋鈕調(diào)至0，以防損壞晶體管。4．測試大功率晶體管和極限參數(shù)、過載參數(shù)時(shí)應(yīng)采用單簇階梯信號，以防過載而損壞晶體管。5．在測試MOS型場效應(yīng)管時(shí)一定注意不要懸空柵極，以免因柵極感應(yīng)電壓而擊穿場效應(yīng)管。6．測試完應(yīng)該特別注意的問題應(yīng)將“峰值電壓范圍”置于（0~10V）檔，“峰值電壓調(diào)節(jié)”調(diào)至0位，“階梯信號選擇”開關(guān)置于“關(guān)”位置，“功耗電阻”置于最大位置。**142最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.2.2測量晶體二極管特性曲線1．測量穩(wěn)壓二極管2CW19的穩(wěn)壓特性曲線面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”AC

0~10V“峰值電壓”適當(dāng)“功耗電阻”5kΩX軸：集電極電壓：5V/divY軸：集電極電流：1mA/div階梯信號“重復(fù)-關(guān)”按鈕置于“關(guān)”**143最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（2）管子連接及顯示圖形圖7-13穩(wěn)壓二極管特性測量**144最后一頁上一頁下一頁目

錄退出2.測量硅整流二極管2CZ82C的特性曲線**145最后一頁上一頁下一頁目

錄退出面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”0~10V“峰值電壓”適當(dāng)“極性”正（+）“功耗電阻”250ΩX軸：集電極電壓：0.1V/divY軸：集電極電流：10mA/div階梯信號“重復(fù)-關(guān)”按鈕置于“關(guān)”（2）管子的連接及顯示圖形圖7-14二極管正向特性測量圖**146最后一頁上一頁下一頁目

錄退出3．整流二極管2DP5C反向電流測試面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”0~10V“峰值電壓”適當(dāng)“功耗電阻”1kΩX軸：集電極電壓：1V/divY軸：反向漏電流：IR

0.2μA/div倍率拉出×0.1階梯信號“重復(fù)-關(guān)”按鈕置于“關(guān)”**147最后一頁上一頁下一頁目

錄退出（2）管子連接及顯示圖形圖7-15二極管反向特性測量**148最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.2.3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面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”0~10V“峰值電壓”適當(dāng)極性正（+）“功耗電阻”250ΩX軸：集電極電壓：1V/divY軸：集電極電流：1mA/div**149最后一頁上一頁下一頁目

錄退出階梯信號“重復(fù)-關(guān)”按鈕置于“重復(fù)”，極性正（+）階梯選擇20μA/級（2）管子連接及顯示圖形圖7-16三極管輸出特性測量**150最后一頁上一頁下一頁目

錄退出2．NPN型3DK2晶體三極管的hfe測試**151最后一頁上一頁下一頁目

錄退出面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”0~10V極性正（+）“峰值電壓”適當(dāng)“功耗電阻”250ΩX軸：基極電流Y軸：集電極電流：1mA/div階梯信號“重復(fù)-關(guān)”按鈕置于“重復(fù)”，極性正（+）階梯選擇20μA/級（2）管子連接及顯示圖形圖7-17三極管hfe的測量**152最后一頁上一頁下一頁目

錄退出7.2.4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面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”0~10V“峰值