JT-1型晶體管特性圖示儀

1、3.6 JT1型晶體管特性圖示儀JT1型晶體管特性圖示儀是一種可直接在示波管熒光屏上觀察各種晶體管的特性曲線的專用儀器。通過儀器的標尺刻度可直接讀被測晶體管的各項參數(shù)；它可用來測定晶體管的共集電極、共基極、共發(fā)射極的輸入特性、輸出特性、轉(zhuǎn)換特性、參數(shù)特性；可測定各種反向飽和電流 ICBO、ICEO、IEB0和各種擊穿電壓 BUCBO、BUCEO、BUEBO等；還可以測定二極管、穩(wěn)壓管、可控硅、隧道二極管、場效應(yīng)管及數(shù)字集成電路的特性，用途廣泛。一、主要技術(shù)指標（l）Y軸編轉(zhuǎn)因數(shù)：集電極電流范圍：0.011000毫安度，分十六檔，誤差±3；集電極電流倍率：分×2、×

2、1、×0.l三檔，誤差±3；基極電壓范圍：0.010.5V度，分六檔，誤差±3；基極電流或基極源電壓：0.05V度，誤差±3；外接輸入：0.1V度，誤差±3；（2）X軸偏轉(zhuǎn)因數(shù)：集電極電壓范圍：0.0120V度，分十一檔，誤差±3；基極電壓范圍：0.010.5V度，分六檔，誤差±3；基極電流或基極源電壓：0.5V度，誤差±3；外接輸入： 0.1V度，誤差±3。（3）基極階梯信號：階梯電流范圍：0.001 200mA度，分十七檔；階梯電壓范圍：0.010.2V級，分五檔；串聯(lián)電阻：1022K，分 24檔；每

3、族級數(shù)：412連續(xù)可變；每秒級數(shù)：100或200，共3檔；階梯作用：重復(fù)、關(guān)、單族，共三檔；極性：正、負兩檔；誤差±5（4）集電極掃描信號：峰值電壓：020V、0200V兩檔，正、負連續(xù)可調(diào)；電流容量： 020V時為10A（平均值），0200V時為1A（平均值）；功耗限制電阻：0100K，分17檔，誤差±5；（5）電源：交流 220V ±10，50Hz±20Hz。功耗：260VA環(huán)境溫度：10 40相對濕度：80二、儀器原理框圖和工作原理圖3.6.2 JT1型晶體管特性圖示儀原理框圖基極電流源單元測試電源單元放大單元測試臺顯示單元CBE1 儀器原理框圖如

4、圖3.6.2所示。圖中虛線框中“測試臺”上插有被測三極管。下面以使用本儀器測試“晶體二極管伏安特性”和“晶體三極管輸出特性”為例，介紹儀器的工作原理。2 二極管伏安特性的測試原理流過二極管的電流I與二極管兩端電壓U的函數(shù)關(guān)系稱為“二極管伏安特性”。本儀器通過顯示“伏安特性曲線”來定量顯示被測二極管的“伏安特性”。由圖3.7.2（a）二極管伏安特性曲線（正向區(qū)）可知，當我們將二極管兩端的電壓U由0逐漸增大時，二極管中的電流I會按照“二極管方程”的規(guī)律逐漸增大。二極管方程： 式中：在環(huán)境溫度為300K時，UT26mV 。將這一過程重復(fù)進行稱為“電壓掃描”。根據(jù)特性曲線所在的象限，用本儀器“X軸作用

5、”和“Y軸作用”的“移位”旋鈕調(diào)整掃描的原點在示波器屏幕的左下角或右上角。當測量二極管正向特性曲線時，由于曲線位于第一象限，所以應(yīng)將原點調(diào)整至屏幕左下角。（而反向特性曲線位于第三象限，應(yīng)將原點調(diào)整至右上角，并將掃描電壓極性選擇為“”。）二極管兩端的電壓U的值經(jīng)“X軸放大器”放大后，控制示波器光點在X軸方向的運動。當電壓由0逐漸增大時，光點從最左邊的原點處向右水平移動，光跡的長度與電壓值成正比。同時，用流過二極管的電流I的值（需變換成電壓）經(jīng)“Y軸放大器”放大后，來控制示波器光點在Y軸方向的運動。當電流由0 逐漸增大時，光點由最下邊的原點處向上垂直運動，光跡的長度與電流成正比。兩者的共同作用就會

6、使示波器的光點在在屏面上顯示出二極管的伏安特性曲線，并可根據(jù)示波管上的刻度定量讀出電壓、電流的數(shù)據(jù)。測試二極管伏安特性曲線時，儀器工作原理如圖3.6.3（b）所示。圖3.6.3 二極管測試電路原理（1）將“測試選擇”開關(guān)扳向中間（“關(guān)”），被測二極管插入測試臺左側(cè)“E”和“C”插孔中，這時二極管沒有加電；當其它選項調(diào)節(jié)好后，再將“測試選擇”扳向“晶體管A”側(cè)，進行加電測量。（2）測試二極管時，基極“階梯信號”不起作用。加在被測二極管上的電壓由“集電極掃描信號”單元提供?！凹姌O掃描信號”單元輸出的是頻率為100Hz的脈動直流電壓，波形如 的正電壓或 的負電壓，由“極性”旋鈕控制，可選“”或“”

7、；電壓的峰值由“峰值電壓范圍”選擇，可選“020伏”或“0200伏”，再由“峰值電壓”旋鈕細調(diào)，可產(chǎn)生上述范圍之間的任意值。注意：測量半導(dǎo)體器件一般選擇“020”，而“0200”用來測試器件的反向擊穿電壓?！肮南拗齐娮琛贝B在電路中起保護作用，避免過大電流流過被測管。測量二極管時，調(diào)節(jié)JT-1的“集電極掃描單元”的控制旋鈕，使“極性”為“”，“峰值電壓范圍”為“020V”，“峰值電壓”先旋為“0”，正式測量時加大到所需值。 “功耗限制電阻”在測量大電流二極管時可選幾或幾十，小電流管可選幾十至幾K。（3）“X軸作用”用來選擇X軸放大器的測量對象和X軸放大器放大倍數(shù)，當扳至“集電極電壓”0.1“

8、伏度”時，輸入的測量對象是測試臺“C”、“E”之間的電壓即二極管兩端的電壓值U，X軸方向每格代表0.1伏。（4）“Y軸作用”用來選擇Y軸放大器的測量對象和Y軸放大器的放大倍數(shù)，當扳至“集電極電流”1“毫安度”，輸入的測量對象是“電流采樣電阻”兩端的電壓值與流過二極管的電流值對應(yīng)，Y軸方向每格代表1毫安?！半娏鞑蓸与娮琛钡淖饔檬菍⒓姌O電流I轉(zhuǎn)換為示波器所需的電壓值。（5）如上所述設(shè)置好測量條件后，將測試臺的“測試選擇”開關(guān)扳向“晶體管A”側(cè)，并將峰值電壓由0逐漸加大，便可觀測到二極管的伏安特性曲線的正向區(qū)；如果要觀察二極管的反向區(qū)曲線，可將二極管反插或?qū)ⅰ凹姌O掃描信號”的“極性”扳向“”。并

9、將掃描原點移至右上角。圖3.6.4 三極管輸出特性曲線3 三極管輸出特性測量用圖3.6.4所示的“三極管輸出特性曲線”可描述出三極管的集電極輸出特性。由三極管的輸出特性曲線可以測得三極管的電流放大倍數(shù)、飽和壓降UCES 、集電極輸出電阻rce 和集電極擊穿電壓BVCE0 ，因此是十分有用的。圖3.6.5 基極階梯信號在測試三極管輸出特性時，首先要保持被測三極管的基極電流IB為某個固定不變的值（例如20A），以集電極電壓UCE作為變量，從0逐漸增大，逐點記錄集電極電流IC的值，繪出UCE和IC關(guān)系曲線，得到在此IB條件下（本例IB=20A）的一條輸出特性曲線；然后，改變IB的值，重復(fù)以上的操作可

10、繪出另一IB條件下的輸出特性曲線。由于UCEIC曲線是以IB為條件繪出的，所以IB被稱為“參變量”。在本儀器中，上述測量步驟是連續(xù)、重復(fù)進行的，輸入基極的電流IB是一種階梯形掃描電流，波形如圖3.6.5所示，由0開始，以某個固定值（例如10A，儀器標志為：“0.01mA級”）逐級增大，圖中每族曲線為4級。以每一級IB為參變量繪一條輸出特性曲線（對應(yīng)每級IB，集電極電壓掃描一次），這樣將會得到以IB為“參變量”的輸出特性曲線族（實際上所謂的“輸出特性曲線”都是指輸出特性曲線族）。將集電極電壓UCE輸入X軸放大器放大后，控制示波管的水平掃描；將集電極電流IC經(jīng)取樣電阻變換為電壓后，送Y軸放大器，控

11、制示波管的垂直掃描，便可在示波管屏面上產(chǎn)生“輸出特性曲線”。根據(jù)示波管屏面的方格，可以定量測得三極管的有關(guān)參數(shù)。用JT-1測試晶體管輸出特性曲線時，工作原理見圖3.6.2 。（1）“測試選擇”位于“關(guān)”，將被測三極管插入測試臺左邊插座，三極管的管腳要插正確。以下為設(shè)置測試條件，根據(jù)測試要求設(shè)置。（2）“集電極掃描信號”：“峰值電壓范圍”選“020V”；“極性”選“”；“功耗限制電阻”位于“500”；“峰值電壓”位于0，測試時，再逐漸加大至所需值。（3）“基極階梯信號”：“極性”選“”；“階梯作用”選“重復(fù)”；“級秒”選“200”；“階梯選擇”的“mA級”選0.01（即輸出為階梯電流，每級階梯為

12、10A）；“級族”用來設(shè)置一族曲線的條數(shù)，即階梯電流的級數(shù)，一般可根據(jù)顯示的穩(wěn)定情況，選410級，級數(shù)較大會造成顯示閃動，觀察不方便。以下為波形的顯示設(shè)置，相當與設(shè)置示波器的“量程范圍”。如果設(shè)置不當，可能造成波形顯示不全或顯示太小。應(yīng)根據(jù)波形顯示的情況設(shè)置。（4）“Y軸作用”“mA度”置于“集電極電流”，“毫安伏度”為1，表示Y軸的測試對象是“集電極電流”，量程是每度（1方格）代表1mA。在測試時，如果顯示的波形超出屏幕范圍，應(yīng)增大該值。（5）“X軸作用”“伏度”置于“集電極電壓”，1。表示測試的對象是集電極電壓，量程是每度1伏。在測試時，應(yīng)根據(jù)顯示情況調(diào)節(jié)。例如測量“飽和壓降”UCES時，

13、應(yīng)旋至0.1V ，而測試“擊穿電壓”BVCE0時，應(yīng)置于10或20V ，這樣才能測試準確。圖3.6.4是測試所得的“三極管輸出特性曲線”示意圖。圖中的虛線方格就是儀器示波管屏面的方格。為簡化起見，同時表示出“飽和壓降”UCES和“集電結(jié)反向擊穿電壓”BUCE0 ， X軸的量程的設(shè)置：左邊為1度伏，右邊為10度伏，真正測試時，不可能同時得到這種結(jié)果，請明確。而且，UCE和IC兩個“座標軸”也不會顯示在屏幕上，應(yīng)在記錄實驗結(jié)果時，由測試者對應(yīng)方格添畫上。由圖3.6.4可以得到如下的參數(shù)：共射直流電流放大系數(shù)：測試條件為IC = 4mA，UCE = 3V。由曲線圖上找到IC = 4mA時，對應(yīng)曲線I

14、B = 40A。所以，；共射交流電流放大系數(shù)：測試條件為IC = 4mA，UCE = 3V。由曲線圖上找到在IC = 4mA附近的是IC = 3mA，對應(yīng)曲線IB = 30A。所以：ICIB（43）mA（4030）A100；飽和壓降UCES ：UCES1V ；基極開路時，集電極、發(fā)射極間的擊穿電壓BUCE0 ：“基極階梯信號”扳向“零電流”逐漸增加集電極掃描峰值電壓，至特性曲線劇增為止。擊穿處的UCE就是BUCE0 。本例中BUCE0 63V三、面板介紹及操作說明（一）面板介紹JT1型晶體管圖示儀面板圖見圖3.6.1。圖 3.6.1 JT-1型晶體管特性圖示儀現(xiàn)將面板上各旋鈕和開關(guān)的名稱和功能

15、按單元分別介紹如下：1顯示控制單元該包括用于顯示被測管特性曲線的示波管及顯示控制旋鈕?！皹顺吡炼取保寒斝o順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)到兩端時，分別呈黃、紅兩色，紅色供平時觀察用，黃色供攝影時用?！拜x度”：調(diào)節(jié)圖線亮度?！熬劢埂?、“輔助聚焦”：調(diào)節(jié)掃描線的清晰度。2集電極掃描單元當測試晶體三極管時，“集電極掃描信號”相當于加在被測晶體管的集電極電源（VCC或EC）。是將220V電網(wǎng)電壓經(jīng)“調(diào)壓變壓器”加到“集電極掃描發(fā)生器”中，整流后形成全波整流的掃描電壓，因此，其幅度可調(diào)。脈動頻率為100Hz，通過“功耗電阻”加到被測管上。“峰值電壓范圍”開關(guān)：分“020V”（10A），“0200V”（1A）兩檔。用

16、于調(diào)節(jié)峰值電壓的輸出范圍?！胺逯惦妷骸闭{(diào)節(jié)旋鈕用來調(diào)節(jié)集電極掃描電壓的峰值，使之在上述兩檔范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)（改變）。切換“峰值電壓范圍”檔時應(yīng)先把本旋鈕調(diào)到零值，確定“峰值電壓范圍”后，再按需要電壓逐漸增加，以免擊穿被測晶體管?！皹O性”選擇開關(guān)用來轉(zhuǎn)換集電極掃描電壓的極性，以適應(yīng)測量不同類型的三極管。對NPN型晶體管應(yīng)提供正向集電極掃描電壓，故選擇“極性”為“”，對PNP型晶體管應(yīng)選擇“極性”為“”?！肮南拗齐娮琛边x擇開關(guān)，共分17檔，電阻范圍0100K串接在被測三級管的集電極回路中，限制集電極功耗，保護被測三極管，應(yīng)根據(jù)被測管的額定功耗和所加峰值電壓的大小選擇其電阻值。3基階梯信號單元產(chǎn)生被

17、測晶體管所需的基極信號。由“階梯波發(fā)生器”（包括“階梯形成電路”和“階梯放大器”）輸出階梯波電流。表3.6.1接法NPN管PNP管發(fā)射極接地基極接地“階梯選擇”開關(guān)用于選擇基極輸入信號的類型和大小。其基極電流共17檔，可在0.01200mA階范圍內(nèi)來選擇基極電流，以適應(yīng)測試不同功率的晶體管的需要。置于“電壓”位置時，通過分壓，可供給被測管基極以階梯波電壓，分5檔，可在0.010.2V級之間選擇基極電壓。這時，“串聯(lián)電阻”串接在被測管的輸人回路中，配合被測管的輸入特性可確定被測管的最佳轉(zhuǎn)換特性，將輸入的電壓變化轉(zhuǎn)化為線性的電流變化?！皹O性”開關(guān)：可改變階梯信號的正負極性。對三極管不同類型接法按表

18、3.6.1 ?！凹壸濉毙o，調(diào)節(jié)階梯信號的級數(shù)，從4到12連續(xù)可調(diào)?！半A梯作用”扳鍵分重復(fù)、關(guān)、單族三檔。a“重復(fù)”位置：這時階梯波發(fā)生器處在連續(xù)工作狀態(tài)，輸出周期性的階梯信號，一般特性曲線測試時都應(yīng)置于“重復(fù)”位置。b“關(guān)”位置：階梯信號停止輸出。c“單族”位置：將扳鍵中從中間位置每接下一次，輸出一族階梯波，屏上短時間顯示一組曲線這個工作位置適合快速的過載測量，利用它的一次瞬間作用來觀測被測管的各種極限特性。“零電流”和“零電壓”扳鍵：在中間位置時，階梯信號接到三極管基極。在“零電流”位置時，被測管基極處于開路狀態(tài)，可測ICEO特性。在“零電壓”位置時，被測管基極與發(fā)射扳成短路狀態(tài)，可測IC

19、BS、ICES特性。 “級秒”扳鍵用來選擇脈沖重復(fù)速度，形成電路的三種工作狀態(tài),可選擇100（上）、100（下）和200級秒三種階梯信號中的任意一種。當選擇100級秒時，熒光屏顯示閃動，觀察不方便，但被測管的管耗較?。贿x擇200級秒時，熒光屏顯示穩(wěn)定，但被測管管耗比100級秒時大一倍?！半A梯調(diào)零”旋鈕：在測試前，應(yīng)先把階梯信號的起始級調(diào)到零電位，在熒光屏上看到基極階梯信號后，觀察在“零電壓”位置時光點的位置，復(fù)位后調(diào)節(jié)“階梯調(diào)零”旋鈕，使階梯信號的起始級光點也位于該處。4“X軸作用”控制單元用于選擇X軸的顯示對象和控制顯示量程。“X軸作用伏度”開關(guān)：共分19檔，四種顯示對象。（熒光屏上一大格為

20、1度）其中：“集電極電壓”占 11檔，可從0.1V度20V度范圍內(nèi)變化，用于在X軸方向顯示集電極電壓。“基極電壓”占6檔，變化范圍0.010.5伏度，將X軸用于顯示基極電壓。當被測管的基極電壓為 X軸變量時，此開關(guān)應(yīng)放在這些檔位。伏度表示法同上?！盎鶚O電流或基極源電壓”：當X軸用于顯示被測管的基極電流或基極電壓時，開關(guān)置此檔位置，究竟是電流還是電壓，以及每級讀數(shù)大小都是“階梯選擇”開關(guān)的位置來決定。熒光屏上顯示的都是每度1級?！巴饨印保寒擩Tl與其它儀器配合使用時，信號由儀器背板上的X（）、 X（）端接入，其靈敏度為 0.1V度?！?X軸移位”：使被測曲線沿水平方向移動。5“Y軸作用”控制單元

21、用于選擇Y軸的顯示對象和控制顯示量程。“Y軸作用”毫安伏度開關(guān)：共分24檔，4種轉(zhuǎn)換作用。其中“集電極電流”占16檔，變化范圍0.011000毫安度?！盎鶚O電壓”：占6檔，0.01一5伏度。當被測管的基極電壓為Y軸變量時，開關(guān)置這些檔位?！盎鶚O電流或基極源電壓”：當被測管的基極電流或基極源電壓為Y軸變量時，開關(guān)置此檔。“外接”同上。“倍率”開關(guān)：有×2、×1、×0.1三檔用來擴大（×2）或縮?。?.1）集電極電流檔倍率?！癥軸移位”：使被測曲線沿垂直方向移位。6晶體管測試臺被測管與圖示儀的連接是通過測試臺來實現(xiàn)的。晶體管插座有A、B兩組，分兩種：一種為四

22、芯插座供測小功率管用，一種為三個接線柱，配上附件供測大功率管用?！皽y試選擇”開關(guān)：分“晶體管A”、“關(guān)”和“晶體管B”三檔，測試時，此開關(guān)扳至測試管位置。“接地選擇開關(guān)”：有“發(fā)射極接地”和“基極接地”兩檔。用于選擇被測晶體管的工作方式是“共射”還是“共基”。X軸和Y軸的“放大器校正”開關(guān)：用于測試前的儀器自校。把兩開關(guān)先扳至“ 0”位置，使光點移至熒光屏右上方坐標頂點，然后扳至“10度”，光點應(yīng)回到熒光屏左下方的坐標頂點。若不如此，應(yīng)調(diào)整內(nèi)部放大器的放大倍數(shù)。（二）操作使用說明1“顯示部分”調(diào)節(jié)同一般示波器。2測試前的準備工作：根據(jù)管型和所測特性，把各旋鈕開關(guān)放在正確位置上。將“集電極掃描信號”的“峰值電壓”調(diào)到0，“基極階梯信號調(diào)至最小位置”，“功耗電阻”調(diào)至較大阻值（1K以上）。將測試開關(guān)置“關(guān)”位置。調(diào)節(jié)“階梯調(diào)零”：將兩個“放大器校正”開關(guān)扳至“0”位置，調(diào) X和Y軸位移，使光點位于標尺的左下角頂點。將“Y軸作用”開關(guān)和“X軸作用”開關(guān)均置于“基極電流或基極源電壓”位置。將“階梯選擇”置于0.2V度，正極性， 熒光屏上即可出現(xiàn)一排45°的等間隔光點。調(diào)節(jié)“階梯調(diào)零”旋鈕，使左面第一個光點與標尺刻度左下角頂點重合即可。三、晶體管特性測試方法根據(jù)被測管管型和所需測量的電流、電壓范圍，正確選擇掃描電壓范圍和合理調(diào)節(jié)