晶體管特性圖示儀.ppt

1,章節(jié)目錄,7.1晶體管特性圖示儀簡介,7.2晶體管特性圖示儀的應用,7.3實訓,2,第7章晶體管特性圖示儀,本章要點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、三極管和場效應管,3,7.1晶體管特性圖示儀簡介,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晶體管及光電耦合器件的特性與參數(shù)。,4,7.1.1晶體管特性圖示儀的組成及框圖原理,1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XY方式的示波器、測試轉換開關以及附屬電路等組成的儀器。測試時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；開關及附屬電路的作用是為了測試晶體管與參數(shù)，實現(xiàn)電路的轉換。,5,2晶體管特性圖示儀的框圖,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構框圖,22頁,27頁,6,（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負脈沖出現(xiàn)時開關管VT1截止，VT1輸出階梯波電壓U1；當負脈沖過去，VT1導通，輸出電壓U0=0，結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的重復周期等于一級階梯的持續(xù)時間。利用VT1的開關作用，使UP脈沖的寬度tD可調。通常用占空比來定量脈沖的寬度：,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。,7,圖7-2階梯波電壓形成方法,(a)(b),8,占空比=100式(3-1)占空比在(1040)連續(xù)可調。很顯然，當占空比為100時，脈沖階梯波就變成了一般階梯波。,9,圖7-3階梯波產(chǎn)生電路,階梯波產(chǎn)生電路,10,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觸發(fā)器組成的分頻器(即為二進制計數(shù)器)，則其輸出即是T1:T2:T31:2:4的三個方波電壓。再將三個方波電壓分別加到開關管VT1、VT2、VT3的基極。當方波電壓為0V時，開關管截止；當方波電壓為負半周時，開關管導通。則三個開關管中的電流波形與加到三個開關管基極的方波電壓波形類似。,11,IC1、IC2、IC3方波波形的周期比為1:2:4。接在三個開關管集電極的電阻為RCl:RC2:RC3=4:2:1三個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，利用三個不同周期的方波T1、T2、T3相加而得。,此時Tl:T2:T3=l:2:4，幅度為U1:U2:U3=1:2:4。,12,圖7-4階梯波合成波形,13,階梯波放大電路,階梯波放大器實際上是一個電壓電流轉換電路；它的作用是將階梯波電壓轉換成為不受負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。,14,圖7-5階梯波放大電路,15,把放大器A1當作一理想運算放大器(即A1=)，根據(jù)對理想運算放大器的分析，其輸出電壓為：,式3-2,式3-3,16,設運算放大器的輸入阻抗為無窮大，由輸出電路得U0=（R3+RL）I0式3-5根據(jù)上面的公式我們可以得到：,式3-4,將U2代入3-2式得：,17,從上式可知，I0與負載RL無關，式中負號表示輸入電壓Ui為正階梯波時，輸出電流為負階梯波。R1、R2取為固定值的電阻，可改變R3來調節(jié)電流幅值/級。因此R3是步進可變的mA/級選擇開關。,為使輸出電流I0與RL無關，應使I0應為：,選擇,，,18,從上式可知，I0與負載RL無關，式中負號表示輸入電壓Ui為正階梯波時，輸出電流為負階梯波。R1、R2取為固定值的電阻，可改變R3來調節(jié)電流幅值/級。因此R3是步進可變的mA/級選擇開關。,19,（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換開關所組成的。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單向脈動電壓。它與基極階梯信號同時由50Hz電源而得到，能夠保證兩者之間同步工作。利用開關改變掃描電壓的正負極性，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整是通過改變電源變壓器次級繞組的抽頭來實現(xiàn)的，可以適應晶體管對集電極電壓不同大小的要求。,20,3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,21,用圖7-6的電路進行測繪。調整EB，確定一個iB值為IB0，這樣每固定一個iB值，然后每改變Ec測量uCE，測量ic，讓uCE從零逐步變到某固定值，測出一組uCEic的值，描繪出一條iB為IB0固定值的iCEf(uCE)的曲線；然后逐個改變iB值為IB1、IB2、IB3、IB4，每固定一個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。,22,上面采用的方法是逐點逐點測量的。用晶體管圖示儀，如圖7-1將S5接通“+”（NPN型管時）用集電極掃描電壓代替可調直流電源Ec，S1接通“+”用一個階梯波電壓發(fā)生器，代替提供基極電流的可調直流電源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，也稱為動態(tài)測量電路。,23,圖7-7晶體管圖示儀的等效電路,24,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，可以實現(xiàn)集電極掃描電壓與階梯波基極電流保持同步，即TBnTc(n為正整數(shù))，如圖7-8所示，階梯波電壓每一級的時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就能同步地自動變化。,25,圖7-8輸出特性曲線的形成,26,（2）測量晶體三極管的輸入特性原理,三極管的輸入特性體現(xiàn)在發(fā)射結電壓Ube與電流Ib之間的關系上。基極和發(fā)射極之間相似于一個正向偏置的二極管，所以其伏安特性也與二極管相似，當集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce變化時，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，測量時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，此時熒光屏上可顯示三極管的兩、三根輸入特性曲線。在實際測量時，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。,27,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，一般只顯示曲線即可。實際測量中，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X放大器需反相一次)，集電極回路加全波整流電壓。當uCE0V，屏幕上的光點在uX和uy的作用下產(chǎn)生跳躍移動，即從0l238，各點連接起來即構成如圖7-9a所示的輸入特性曲線。當uCE的峰值為Um時，在uX、uy階梯變化的同時，集電極掃描電壓uCE由0-Um-0變化，如圖7-9b使亮點在各級水平方向往返移動，例如在1點，亮點沿l-1運動，接著隨uy跳到2點，繼續(xù)下去，得到圖中的圖形。左側一條由斷續(xù)亮點連接起來的曲線是uCE=0入特性，右測一條由斷續(xù)亮點所形成的曲線是uCEUm(例如2V)時的曲線。,28,圖7-9三極管輸入特性曲線,(a)(b),29,7.1.2晶體管特性曲線的測量方法,圖7-8XJ4810晶體管圖示儀面板圖,30,1電源及示波管顯示部分,控制旋鈕測試之前的調整2X軸部分（1）“電壓度”旋鈕是四種偏轉作用的開關。集電極電壓UCE；基極電壓UBE；當旋鈕置于位置時，可使屏幕X軸代表基極電流或電壓量程旋鈕；當旋鈕置于“外接”時，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面。,（2）“增益”電位器,31,3Y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。當旋鈕置于(該檔稱為基極電流或基極源電壓)位置時，可使屏幕Y軸代表基極電流或電壓。,當旋鈕置于“外接”時，Y軸系統(tǒng)處于外接收狀態(tài)，外輸入端位于儀器左側面。（2）“增益”電位器（3）“移位”旋鈕,32,4顯示部分,（1）“變換”選擇開關用來同時變換集電極電源和階梯信號的極性，以簡化NPN型管與PNP管轉測時的操作。（2）“”按鍵開關可使X、Y放大器的輸入端同時接地，以便確定零基準點。（3）“校準”按鍵開關是用來校準X軸和Y軸的放大器增益。開關按下時，在熒光屏有刻度的范圍內，亮點應自左下角準確地跳至右上角，否則，應調節(jié)X軸或Y軸的增益電位器來校準。以便達到校正10div的目的。,33,5集電極電源,（1）“峰值電壓范圍”選擇開關用來選擇集電極電源的最大值。當電壓由低擋換向高擋時，觀察半導體特性時，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絲。AC檔能使集電極電源變?yōu)殡p向掃描，使屏幕同時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連續(xù)變化。如選擇“100V的峰值電壓范圍”，調節(jié)“峰值電壓%”旋鈕，使集電極電源在0100V連續(xù)變化。面板上的標稱值作近似值使用，精確讀數(shù)應由X軸偏轉靈敏度讀測,34,（3）“+，”極性選擇開關按下此選擇開關集電極電源極性為負，彈起時為正。（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，應調節(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，而再次進行電容平衡調節(jié)而言的。當Y軸為較高電流靈敏度時，調節(jié)“電容平衡”、“輔助電容平衡”兩旋鈕使儀器內部容性電流最小，使熒光屏上的水平線基本重疊為一條。一般情況下無需調節(jié)。,35,（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，應置于低電阻擋；測量其反向特性卻應置于高阻擋,36,6階梯信號,（1）“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。（2）“串聯(lián)電阻”開關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“電壓-電流級”旋鈕置于電壓擋時，本開關才起作用。（3）“級簇”旋鈕用于調節(jié)階梯信號一個周期的級數(shù)，可在110級之間連續(xù)調節(jié)。（4）“調零”旋鈕用于調節(jié)階梯信號起始級電平，正常時該級為零電平。,37,（5）“+，”極性選擇開關“+，”極性選擇開關用于確定階梯信號的極性。（6）“重復-關”按鍵開關當“重復-關”按鍵開關彈起時，階梯信號重復出現(xiàn)，用做正常測試；當開關按下時，階梯信號處于待觸發(fā)狀態(tài)。（7）“單簇按”開關“單簇按”開關與“重復-關”按鍵開關配合使用。當階梯信號處于調節(jié)好的待觸發(fā)狀態(tài)時，按下該開關，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)。,38,7測試臺部分,圖7-9XJ4810晶體管特性圖示儀實物圖,39,圖7-10XJ4810晶體管特性圖示儀測試臺面板圖,40,（1）“左”、“右”選擇開關“左”選擇開關按下時，接通左邊的被測管?！坝摇边x擇開關按下時，接通右邊的被測管。（2）“二簇”選擇開關“二簇”選擇開關按下時，圖示儀自動交替接通左、右兩只被測管，可同時觀測到兩管的特性曲線，以便對它們進行比較。（3）“零電壓”、“零電流”開關“零電壓”、“零電流”開關按下時，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。,41,7.2晶體管特性圖示儀的應用,7.2.1使用晶體管特性圖示儀的注意事項,1使用時要正確選擇階梯信號在測量三極管的輸出特性時，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。應根據(jù)實際測量三極管的參數(shù)來確定其大小。2“集電極功耗電阻”的選用當測量晶體管的正向特性時，選用低阻檔；當測量反向特性時，選用高阻檔。集電極功耗電阻過小時，集電極電流就過大；若集電極功耗電阻過大，就達不到應該有的功耗。,42,3“峰值電壓范圍”的選用當電壓由低的電壓范圍轉換到高的電壓范圍時，一定注意先將“峰值電壓%”旋鈕調至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)時應采用單簇階梯信號，以防過載而損壞晶體管。5在測試MOS型場效應管時一定注意不要懸空柵極，以免因柵極感應電壓而擊穿場效應管。6測試完應該特別注意的問題應將“峰值電壓范圍”置于（010V）檔，“峰值電壓調節(jié)”調至0位，“階梯信號選擇”開關置于“關”位置，“功耗電阻”置于最大位置。,43,7.2.2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（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”AC010V“峰值電壓”適當“功耗電阻”5kX軸：集電極電壓：5V/divY軸：集電極電流：1mA/div階梯信號“重復-關”按鈕置于“關”,44,（2）管子連接及顯示圖形,圖7-13穩(wěn)壓二極管特性測量,45,2.測量硅整流二極管2CZ82C的特性曲線,（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”適當“極性”正（+）“功耗電阻”250X軸：集電極電壓：0.1V/divY軸：集電極電流：10mA/div階梯信號“重復-關”按鈕置于“關”,46,（2）管子的連接及顯示圖形,圖7-14二極管正向特性測量圖,47,3整流二極管2DP5C反向電流測試,（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”適當“功耗電阻”1kX軸：集電極電壓：1V/divY軸：反向漏電流：IR0.2A/div倍率拉出0.1階梯信號“重復-關”按鈕置于“關”,48,（2）管子連接及顯示圖形,圖7-15二極管反向特性測量,49,7.2.3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（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”適當極性正（+）“功耗電阻”250X軸：集電極電壓：1V/divY軸：集電極電流：1mA/div,50,階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性正（+）階梯選擇20A/級（2）管子連接及顯示圖形,圖7-16三極管輸出特性測量,51,2NPN型3DK2晶體三極管的hfe測試（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V極性正（+）“峰值電壓”適當“功耗電阻”250X軸：基極電流Y軸：集電極電流：1mA/div,52,階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性正（+）階梯選擇20A/級（2）管子連接及顯示圖形,圖7-17三極管hfe的測量,53,7.2.4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（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”6V極性正（+）“功耗電阻”500X軸：集電極電壓：0.05V/divY軸：“電流/度”旋鈕置：基極電壓或基極源電壓,54,階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性正（+）階梯選擇20A/級（2）管子連接及顯示圖形,圖7-18NPN型三極管的輸入特性測量,55,2測量PNP型3AX31晶體三極管的輸入特性（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”適當極性正（-）“功耗電阻”500X軸：基極電壓：0.05V/divY軸：基極電流或基極源電壓：1mA/div階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性正（-）階梯選擇20A/級,56,圖7-19PNP型三極管的輸入特性測量,57,7.2.5測量場效應管漏極特性曲線,測量N溝道耗盡型管3DJ7漏極特性（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”適當極性正（+）“功耗電阻”1kX軸：集電極電壓：1V/divY軸：集電極電流：0.5mA/div,58,階梯信號“重復-關”按鈕置于“重復”，極性負（-）階梯選擇0.2V/級（2）管子連接及顯示圖形,圖7-20場效應管的特性曲線測量,59,7.2.6測量場效應管轉移特性曲線,測量場效應管2G700C的轉移特性曲線（1）面板旋鈕的位置“峰值電壓范圍”010V“峰值電壓”10V極性正（+）“功耗電阻”10kX軸：集電極電壓：2V/divY軸：集電極電流：0.01mA/div階梯信號“重復-關”按鈕置于“關”,60,（2）管子連接及顯示圖形,圖7-21場效應管的轉移特性曲線測量,61,7.3實訓,1測量二極管（1）實訓目的熟悉二極管的參數(shù)。能正確熟練使用晶體管圖示儀對二極管各項參數(shù)進行測試。（2）實訓儀器設備晶體管圖示儀1臺/組。整流二極管、穩(wěn)壓二極管、普通二極管，6只/組。常用工具1套/組。,62,（3）測試項目二極管正向特性的測試及