半導(dǎo)體管特性圖示儀的使用

本文格式為Word版，下載可任意編輯——半導(dǎo)體管特性圖示儀的使用)半導(dǎo)體管特性圖示儀的使用和晶體管參

數(shù)測(cè)量

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半導(dǎo)體管特性圖示儀的使用和晶體管參數(shù)測(cè)量一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、了解半導(dǎo)體特性圖示儀的基本原理

2、學(xué)習(xí)使用半導(dǎo)體特性圖示儀測(cè)量晶體管的特性曲線和參數(shù)。

二、預(yù)習(xí)要求

1、閱讀本試驗(yàn)的試驗(yàn)原理，了解半導(dǎo)體圖示儀的工作原理以及XJ4810型半導(dǎo)體

管圖示儀的各旋鈕作用。

2、復(fù)習(xí)晶體二極管、三極管主要參數(shù)的定義。

三、試驗(yàn)原理

（一）半導(dǎo)體特性圖示儀的基本工作原理

任何一個(gè)半導(dǎo)體器件，使用前均應(yīng)了解其性能，對(duì)于晶體三極管，只要知道其輸入、輸出特性曲線，就不難由曲線求出它的一系列參數(shù)，如輸入、輸出電阻、電流放大倍、漏電流、飽和電壓、反向擊穿電壓等。但如何得到這兩組曲線呢？最早是利用圖4-1的伏安法對(duì)晶體管進(jìn)行逐點(diǎn)測(cè)試，而后描出曲線，逐點(diǎn)測(cè)試法不僅既費(fèi)時(shí)又吃力，而而且所得數(shù)據(jù)不能全面反映被測(cè)管的特性，在實(shí)際中，廣泛采用半導(dǎo)體特性圖示儀測(cè)量的晶

體管輸入、輸出特性曲線。

圖4-1逐點(diǎn)法測(cè)試共射特性曲線的原理線路

用半導(dǎo)體特性圖示儀測(cè)量晶體管的特性曲線和各種直流參量的基本原理是用圖4-2

（a）

中幅度隨時(shí)間周期性連續(xù)變化的掃描電壓UCS代替逐點(diǎn)法中的可調(diào)電壓EC，用圖4-2（b）所示的和掃描電壓UCS的周期想對(duì)應(yīng)的階梯電流iB來(lái)代替逐點(diǎn)法中可以逐點(diǎn)改變基極電流的可變電壓EB，將晶體管的特性曲線直接顯示在示波管的熒光屏上，這樣一來(lái)，熒光屏上光點(diǎn)位置的坐標(biāo)便代替了逐點(diǎn)法中電壓表和電流表的讀數(shù)。

1、共射輸出特性曲線的顯示原理

當(dāng)顯示如圖4-3所示的NPN型晶體管共發(fā)射極輸出特性曲線時(shí)，圖示儀內(nèi)部和被測(cè)晶體管之間的連接方式如圖4-4所示.T是被測(cè)晶體管,基極接的是階梯

波信號(hào)源,

由它產(chǎn)生基極階梯電流ib集電極掃描電壓UCS直接加到示波器(圖示儀中相當(dāng)于示波器的部分,以下同)的X軸輸入端,,經(jīng)X軸放大器放大到示波管水平偏轉(zhuǎn)板上集電極電流ic經(jīng)取樣電阻R得到與ic成正比的電壓,UR=ic,R加到示波器的Y軸輸入端,經(jīng)Y軸放大器放大加到垂直偏轉(zhuǎn)板上.子束的偏轉(zhuǎn)角與偏轉(zhuǎn)板上所加電壓的大小成正比,所以熒光屏光點(diǎn)水

平方向移動(dòng)距離代表ic的大小,也就是說(shuō),熒光屏平面被模擬成了uce-ic平面.

圖4-4輸出特性曲線顯示電路輸出特性曲線的顯示過(guò)程如圖4-5所示

當(dāng)t=0時(shí),iB=0ic=0UCE=0兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板上的電壓均為零,設(shè)此時(shí)熒光屏上

光點(diǎn)的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。

在0-t1,這段時(shí)間內(nèi),集電極掃描電壓UCS處于第一個(gè)正弦半波周期。

圖4-5晶體管輸出特性曲線的顯示過(guò)程

UCE開始由零逐漸增大到最大值，然后再由最大值逐漸減少到零，它在水平方向上影響電子束，由于這段時(shí)間內(nèi)iB＝IBO＝0，ic＝ICEO，其大小決定于被測(cè)晶體管本身的特性，且隨UCE而變，它在垂直方向上使電子束發(fā)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)。由于UCE在水平方向上和ic在垂直方向上對(duì)電子束的作用是同時(shí)存在的，二者作用的結(jié)果，使光點(diǎn)從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，沿著向右上方伸展的一條曲線逐漸移到最大，再由最大沿原路逐漸回到坐標(biāo)原點(diǎn)，這條曲線（光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡）就是iB＝IBO＝0所對(duì)應(yīng)的那條輸出特性曲

線。

在正弦半波的第一個(gè)周期剛剛終止，其次個(gè)周期剛開始的t1時(shí)，ib值從零跳變到IB1。

在t1－t2這段時(shí)間內(nèi)，集電極掃描電壓處于正弦半波的其次個(gè)周期，它在水平方

向上對(duì)電流束的影響與0－t1的一樣，由于t1－t2這段時(shí)間內(nèi)iB=IB1值恒定不變，所以ic

的大小僅取決于管子本身的特性和UCE的變化，并在垂直方向上使電子束發(fā)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，UCE和ic對(duì)電子束作用的結(jié)果，使得熒光屏上的光點(diǎn)從坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，沿著向右上方伸展的另一條曲線逐漸移到最大，在由最大沿原路逐漸移回到坐標(biāo)原點(diǎn)。

這條曲線就是ib=IB1所對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線。

在其次個(gè)周期的正弦半波掃描電壓剛剛終止，第三個(gè)周期剛開始的t2時(shí)刻，ib值從IB1跳

變到IB2。

在t2-t3這段時(shí)間內(nèi)，由掃描電壓的第三個(gè)正弦半波進(jìn)行掃描，且ib=IB2，光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡ib=IB2所對(duì)應(yīng)的那條輸出特性曲線。

就這樣，ib每取一個(gè)值，就有一個(gè)周期的正弦半波進(jìn)行掃描，光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡就是一條新的特性曲線，基極電流有幾個(gè)取值（包括ib=0），光點(diǎn)就要依次掃過(guò)幾條曲線，例如圖4－5中，光點(diǎn)要依次掃過(guò)七條曲線。當(dāng)最終一條曲線掃完后，光點(diǎn)回到原點(diǎn)，ib值的跳變完成一個(gè)周期又跳回到ib=IB0=0的狀態(tài)，以后便重復(fù)上述過(guò)程，光點(diǎn)開始第

二次依次掃過(guò)iB=0,iB=IB1,iB=IB2所對(duì)應(yīng)的輸出特性曲線。

以上的探討可以看到，在基極階梯電流的每一個(gè)周期內(nèi)，光點(diǎn)要依次掃過(guò)每條輸出特性曲線一個(gè)來(lái)回。當(dāng)基極階梯電流的頻率足夠高（周期足夠短），即單位時(shí)間內(nèi)光點(diǎn)掃過(guò)的每條曲線得次數(shù)足夠多時(shí)，借助于示波管的余輝時(shí)間和人眼的視覺暫留，我們就

能看到輸出特性曲線，完整、明了而穩(wěn)定地顯示在熒光屏上。

需要說(shuō)明的是：圖4－5中每條曲線分成兩條來(lái)畫，只是為了說(shuō)明光點(diǎn)的移動(dòng)方向，實(shí)際上它們是重合在一起的。另外ib=IB0=0的一條輸出特性曲線離橫軸較遠(yuǎn)，這是浮夸

了的狀況，實(shí)際上由于ICEO很小，此曲線基本上和橫軸疊合，對(duì)硅管更是如此。

2、共射輸入特性曲線的顯示原理

當(dāng)顯示如圖4－6所示的NPN型晶體管的共發(fā)射極輸入特性曲線時(shí)，圖示儀內(nèi)

部和被測(cè)晶體管之間的接線方式如圖4－7所示。

圖4-7輸入特性曲線顯示電路

從圖4－7中可以看到，此時(shí)Y軸（垂直偏轉(zhuǎn)板）加的是反映基極階梯電流iB大小的信號(hào)電壓iBR0，X軸（水平偏轉(zhuǎn)版）加的是與iB相對(duì)應(yīng)的不均勻的變化電壓UBE,

熒光屏平面就被模擬成UBE－iB平面。

當(dāng)集電極掃描電壓和基極階梯電流有如圖4－2所示的對(duì)應(yīng)關(guān)心時(shí)，圖4－7電

路的工作過(guò)程（即輸入特性曲線的顯示過(guò)程）將如圖4－8所示。

在0－t1－t2這段時(shí)間內(nèi)，集電極掃描電壓uCS處在第一個(gè)正弦半波周期，隨之變化的集電極電壓UCE按正弦半波規(guī)律將從零逐漸增大到最大值，再由最大值逐漸減小到零，此時(shí)iB=IBO=0,uBE也為零，而對(duì)偏轉(zhuǎn)板上的信號(hào)電壓均為零，電子束打到熒光屏上的0點(diǎn)，

設(shè)此點(diǎn)為坐標(biāo)點(diǎn)。

當(dāng)光點(diǎn)由E’返回到E點(diǎn)的t12時(shí)刻，UCE=0，iB值的調(diào)變完成一個(gè)周期，立刻從IB5跳回到IB0=0與iB相對(duì)應(yīng)的UBE值的跳變也必然完成一個(gè)周期，在iB變化的同時(shí)跳回到零。IB和

UBE對(duì)電子束的合作用，使得光點(diǎn)從最高的E點(diǎn)跳回到坐標(biāo)原點(diǎn)0。

再t12以后的時(shí)間里，0-t12的狀況完全一致，。就這樣，在基極階梯電流的頻率足夠高，即單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)上述路徑的次數(shù)足夠多時(shí)，借助于示波管的余暉時(shí)間和人煙的視覺暫留，光點(diǎn)掃過(guò)的整個(gè)路徑便明白而穩(wěn)定的顯示在熒光屏上，這就是我們所要得到的晶體管共發(fā)射極輸入特性曲線。其中，左面的一條是對(duì)應(yīng)著UCE=0的輸入特性曲線，而各水平亮線右短的光跡，也就是連接A’、B’、C’、D’……諸點(diǎn)所得到的曲線為UCE=UCEM所對(duì)應(yīng)的輸入特性曲線。但在共射極輸入特性曲線中，UCE≥1V以后，曲線不再隨UCE的

增大而向右移，說(shuō)明UCE≥1V后的各曲線基本上是重合在一起的。

（二）XJ4810型半導(dǎo)體管圖示儀各開關(guān)旋鈕的作用

JT-1型晶體管圖示儀各旋鈕、開關(guān)的作用蠶繭本