半导体管特性图示仪的使用模板

半导体管特征图示仪使用和晶体管参数测量

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半导体管特征图示仪使用和晶体管参数测量

一、试验目标

1、了解半导体特征图示仪基础原理

2、学习使用半导体特征图示仪测量晶体管特征曲线和参数。

二、预习要求

1、阅读本试验试验原理,了解半导体图示仪工作原理和XJ4810型半导体

管图示仪各旋钮作用。

漏电流、饱和电压、反向击穿电压等。但怎样得到这两组曲线呢？最早是利用图4-1

伏安法对晶体管进行逐点测试,以后描出曲线,逐点测试法不仅既费时又费力,而而且

所得数据不能全方面反应被测管特征,在实际中,广泛采取半导体特征图示仪测量晶

体管输入、输出特征曲线。

图4-1逐点法测试共射特征曲线原理线路

用半导体特征图示仪测量晶体管特征曲线和多种直流参量基础原理是用图4-2

（a）

用图4-2（b）所表示和扫描电压UCS周期想对应阶梯电流iB来替换逐点法中能够逐
中幅度随时间周期性连续改变扫描电压UCS替换逐点法中可调电压EC,

由它产生基极阶梯电流ib集电极扫描电压UCS直接加到示波器(图示仪中相当于示波器

部分,以下同)X轴输入端,,经X轴放大器放大到示波管水平偏转板上集电极电流ic经

取样电阻R得到和ic成正比电压,UR=ic,R加到示波器Y轴输入端,经Y轴放大器放大

加到垂直偏转板上.子束偏转角和偏转板上所加电压大小成正比,所以荧光屏光点水

平方向移动距离代表ic大小,也就是说,荧光屏平面被模拟成了uce-ic平面.

图4-4输出特征曲线显示电路

输出特征曲线显示过程图4-5所表示

当t=0时,iB =0 ic=0 UCE =0 两对偏转板上电压均为零,设此时荧光屏上

光点位置为坐标原点。

在0-t1,这段时间内,集电极扫描电压UCS处于第一个正弦半波周期。

图4-5晶体管输出特征曲线显示过程

响电子束,因为这段时间内iB＝IBO＝0,ic＝ICEO,其大小决定于被测晶体管本身
UCE开始由零逐步增大到最大值,然后再由最大值逐步降低到零,它在水平方向上影

坐标原点出发,沿着向右上方伸展一条曲线逐步移到最大,再由最大沿原路逐步

回到坐标原点,这条曲线（光点移动轨迹）就是iB＝IBO＝0所对应那条输出特征曲

线。

在正弦半波第一个周期刚刚结束,第二个周期刚开始t1时,ib值从零跳变到IB1。

在t1－t2这段时间内,集电极扫描电压处于正弦半波第二个周期,它在水平方

向上对电流束影响和0－t1一样,因为t1－t2这段时间内iB= IB1值恒定不变,所以ic

大小仅取决于管子本身特征和UCE 改变,并在垂直方向上使电子束发生

对应偏转,UCE和ic对电子束作用结果,使得荧光屏上光点从坐标原点出发,沿

着向右上方伸展另一条曲线逐步移到最大,在由最大沿原路逐步移回到坐标原点。

变到IB2。

在t2-t3这段时间内,由扫描电压第三个正弦半波进行扫描,且ib=IB2,光点移动轨迹ib=IB2所对应那条输出特征曲线。

就这么,ib每取一个值,就有一个周期正弦半波进行扫描,光点移动轨迹就是

一条新特征曲线,基极电流有多个取值（包含ib=0）,光点就要依次扫过几条曲线,

例图4－5中,光点要依次扫过七条曲线。当最终一条曲线扫完后,光点回到原点,

ib值跳变完成一个周期又跳回到ib=IB0=0状态,以后便反复上述过程,光点开始第

二次依次扫过iB=0,iB=IB1,iB=IB2所对应输出特征曲线。

以上讨论能够看到,在基极阶梯电流每一个周期内,光点要依次扫过每条输出

特征曲线一个往返。当基极阶梯电流频率足够高（周期足够短）,即单位时间内光点

扫过每条曲线得次数足够多时,借助于示波管余辉时间和人眼视觉暂留,我们就

能看到输出特征曲线,完整、清楚而稳定地显示在荧光屏上。

需要说明是:图4－5中每条曲线分成两条来画,只是为了表明光点移动方向,

实际上它们是重合在一起。另外ib=IB0=0一条输出特征曲线离横轴较远,这是夸大

了情况,实际上因为ICEO很小,此曲线基础上和横轴叠合,对硅管更是如此。
部和被测晶体管之间接线方法图4－7所表示。

图4-7输入特征曲线显示电路

从图4－7中能够看到,此时Y轴（垂直偏转板）加是反应基极阶梯电流iB大

小信号电压iBR0,X轴（水平偏转版）加是和iB相对应不均匀改变电压UBE,

荧光屏平面就被模拟成UBE－iB平面。

当集电极扫描电压和基极阶梯电流有图4－2所表示对应关心时,图4－7电

在0－t1－t2这段时间内,集电极扫描电压uCS处于第一个正弦半波周期,随之改变集
路工作过程（即输入特征曲线显示过程）将图4－8所表示。

设此点为坐标点。

当光点由E’返回到E点t12时刻,UCE=0, iB值调变完成一个周期,立即从IB5跳回

到IB0=0和iB相对应UBE值跳变也肯定完成一个周期,在iB改变同时跳回到零。IB和

UBE对电子束合作用,使得光点从最高E点跳回到坐标原点0。

再t12以后时间里,0-t12情况完全相同,。就这么,在基极阶梯电流频率足够高,

即单位时间内扫过上述路径次数足够多时,借助于示波管余晖时间和人烟视觉暂

留,光点扫过整个路径便清楚而稳定显示在荧光屏上,这就是我们所要得到晶体

管共发射极输入特征曲线。其中,左面一条是对应着UCE=0输入特征曲线,而各水

平亮线右短光迹,也就是连接A’、B’、C’、D’……诸点所得到曲线为UCE=UCEM所

对应输入特征曲线。但在共射极输入特征曲线中,UCE≥1V以后,曲线不再随UCE

（二）XJ4810型半导体管图示仪各开关旋钮作用

JT-1型晶体管图示仪各旋钮、开关作用蚕茧本书附录五,这里介绍XJ4810使

用],图示仪前面板上开关和旋钮较多,但按其功效能够分为以下七部分:示波管控

制电路,集电极扫描电压,X 轴作用、Y轴作用,先是部分,基极阶梯信号盒测试台。

1、示波管控制电路

⑴电源开关和辉度调整旋钮。

拉该旋钮电源接通,电流指示灯,推该旋钮为关,该旋钮拉出后为辉度调整,使用

时使辉度适中。

⑵聚焦:Θ为主聚焦旋钮,0 为辅助聚焦旋钮,四勇士调整主聚焦和辅助聚焦使光

点截面最小。

2、 Y轴作用:Y轴作用是使集电极电流ic或基极阶梯电流ib经过各自取样电阻得到

电压及Y轴放大器放大,加到垂直偏板使电子束垂直偏转。

a.集电极电流Ic:10μA/div－0.5μA/div共15档,测量晶体管输出特征曲线时Y轴

（1）电流/度开关:它是含有22档四种偏转作用开关。
c.极电流或基极源电压:阶梯电流经过取样电阻得基极电流偏转量。用于阶梯

波校正和晶体管输入特征曲线测量。

（2）垂直位移和倍率:调整该旋钮可使光点,扫描线或曲线上下位移,拉出该旋

钮是电流/度×0.1倍率开关。

3、 X轴作用:X轴作用是集电极电压VCE或基极电压VBE经X轴放大器放大到水平偏

转板使电子束水平运动。

（1）电压／度开关:它是含有17档,四种偏转作用开关。

a、集电极电压:0.05V／度－50V／度共10档,测量晶体管输出特征曲线时

该开关置于。 CE V

CEV

b、基极电压:0.05V／度－1V／度共5档,测量晶体管输入特征曲线时该开关

置于。

BEV

BEV

c、基极电流或基极源电压:阶梯电流经过取样电阻得到基极电流偏转量,测

量晶体管电流放大倍数fe时,该开关置于该档。 h

d、X轴位移:调整该旋钮时光点,扫描线或曲线左右移动。

4、显示部分

（1）显示开关:使曲线在Ⅰ、Ⅱ象限内相互转换,简化NPN管转测PNP管时

操作。

（2）放大器输入端接地⊥:表示输入为零基准点。

（3）校准:用以校准X、Y轴放大器增益,按下此开关光点垂直向上,水平向右

偏转10度,即当光点在左下角原点时,按下此开关光点跳到右上角。
适于测量PNP管,放开正极性扫描电压,等于测量NPN管。

（2）集电极峰值电压范围:分10V、50V、100V、500V四档,它是集电极峰值电

压调整范围,当由低级转换为高级时,需将峰值电压调到“0”,不然易击穿晶体管,

AC档是专为测量二极管正、反向特征设置,它提供双向扫描电压,能方便将二

极管正、反向特征显示在示波器上。

（3）峰值电压旋钮:调该旋钮可使峰值电压在0－10V、0－50V、0－100V和0

－500V之间连续改变,该旋钮标称值是近似,正确读数由X轴V／度X度来确定。

（4）功耗电阻开关:该开关是集电极负载电阻,调整可改变输出特征曲线

斜率。 C R

（5）电容平衡:因为集电极多种开关,功耗电阻,被测管输出电容存在,使集

电极电流中存在着容性电流,造成测量误差,使用时调整电容平衡和辅助电容平衡使容

性电流最小。

6、基极阶梯信号:

（1）阶梯信号选择开关:是一个含有基极电流,基极电压22档开关,基极电流

为0.2μA／级－50mA／级,共17档,基极电压为0.05V／级－1V／级共5档,基极

电流和基极电压选择依据被测半导体器件特征来决定。

（2）串联电阻:阶梯选择开关置于V／级时串联于被测管输入电路中电阻。

（3）级／旋旋钮:用以调整阶梯信号级数,在0－10级范围内连续改变。

（4）极性开关:基极阶梯信号极性,按下为负极性,适于测量PNP管,放开为

正极性,适于测量NPN管。

（5）阶梯调零:阶梯调零是调整阶梯波起始级和零电压重合,调整方法见试验

（6）反复开关:反复开关处于反复位置时,阶梯信号反复出现,处于正常测试状
7、测试台:

测试选择开关:左右开关可任意选择左右测试插座,以分别观察左右两管特征曲

线。当置于二族时,可经过电子开关交替地显示左右二族特征曲线。“零电压”和阶梯

调零旋钮配合,校正阶梯信号零电压。“零电流”是使被测晶体管基极处于开路,

用来测量晶体管CEO和。 ICEO BV

（三）使用半导体特征图示仪应注意事项

1、峰值电压范围要依据被测晶体管反相击穿电压来确定,在不知被测晶体管

反相击穿电压时,应置于0－10V或0－50V档。

2、测试完成应将峰值电压调回0V。

管。

5、集电极功耗电阻,不能太小,对通常晶体管C在50R Ω －1kΩ 。

（四）怎样从晶体管特征曲线上求参数。

因为改变量每一瞬间值能够看作直流量,改变量随时间改变能够看作直流量

改变,所以我们能够将晶体管特征曲线坐标轴标以直流量符号。

从晶体管特征曲线上求四个h参数方法示于图4－9中。

在图4－9所表示特征曲线中

BEΔV ＝V／度×ΔX

BΔI ＝μA/级×2

CΔI ＝mA/度×ΔY

CEΔV ＝V/度×ΔX

图4-9从特征曲线上求h参数方法

在晶体管测试组成中测试条件是很关键,在不一样测试条件下,尽管测试方法

相同,测出参数值很可能不一样,测试条件确实定,通常有两种方法,一个是按产品

技术指标参数表所列测试条件进行测量,另一个是将晶体管实际工作条件作为测

试条件进行测量,对于使用者来说,以实际工作条件作为测试条件更为合理些。

四、试验仪器

1．晶体管特征图示仪一台

2、万用表一块
五、试验内容

1、X轴、Y轴增益校正

（1）开启电源在Y轴作用为IC,X轴作用为Vce,峰值电压范围10V,集电极扫描电

压为0V时,调整X轴、Y轴位移使光点显示在荧光屏上,再调整辉度,聚焦和辅助聚焦

旋钮,使光点清楚,辉度适中。

（2）、调整X轴、Y轴位移使光点在左下角坐标原点,按下校正按键,光点应

向上,向右跳10度,即光点跳到右上角原点,说明X、Y轴增益正常不然应调整X轴

或Y轴增益,（对于JT1型图示仪,应将光点调到右上角,Y 轴板键扳向－10度时,光

点向下跳10度,X 轴板键扳向－10度时,光点向左跳10度）。

2、梯形波校正

（1）释放校正按键,将Y轴作用开关置于基极电流基极源电压位置,X 轴作用

开关置于1V/度,集电极扫描信号极性为“+”调整峰值电压旋钮,阶梯波校正图便可

出现在示波管屏幕上,观察各级扫描线是否和标尺上刻度线重合,转角是否垂直,若

（2）、阶梯调零:阶梯波起始级为IB＝0应和零电压位置重合,校正方法是将阶
重合。阶梯调零调好后,使用中阶梯调零旋钮就不要再动了。

3、用万用表Ω档判定二极管正负极,三极管极性和e、b、c

用万用表Ω档测量二极管、三极管,首先应明确:万用表Ω档负表笔接是

表内电池正极,正表笔接是内部电池负极,正负表笔接在二极管、三极管道电压

上实质是给两个电极加偏压,表针摆动是经过两个电极电流（用阻值表示）。判

断时通常见R×100Ω 或R×1kΩ 档进行。

（1）用万用表判定二极管道负极和性能

二极管管壳上通常全部有正负极标识,但有时无标识或不知标识表示方法时,

应用下面方法判定:将万用表正负表笔分别接二极管两个电极,若测得电阻比

较小;而将正负表笔对换后得电阻很大,说明二极管单向导电性能良好,而第一次

测量阻值小时,负表笔接是二极管正极,正表笔接是二极管负极。如正反向

电阻均无穷大,表示二极管内部已断路。

（2）用万用表判定三极管极性（NPN还是PNP）和e、b、c

a、判定基极b和极性

因为三极管b和e、c分别是两个PN结,用万用表测量时b极和e、c极均应有正、反向特征,若将负表笔接某一电极,正表笔分别接其它两极时阻值全部

很大或全部很

小,则负表笔所接是基极。