晶体管特性图示仪使用详解

第七章晶体管特性图示仪使用详解课程：《电子测量与仪器》1电子器件参数测量仪器的分类

晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪产品介绍晶体管特性图示仪

2电子器件参数测量仪器的分类1、半导体分立器件测量仪器

半导体分立器件：二极管、双极型晶体管、场效晶体管、闸流晶体管及光电子器件等种类。半导体分立器件测量仪器分类如下：（1）直流参数测量仪器主要测试半导体分立器件的反向截止电流、反向击穿电压、正向电压、饱和电压和直流放大倍数等直流参数。3（2）交流参数测量仪器主要测试半导体分立器件的频率参数、开关参数、极间电容、噪声系数及交流网络参数等交流参数。（3）极限参数测量仪器主要测试半导体分立器件能安全使用的最大范围，如大功率晶体管在直流和脉冲状态下的安全工作区。（4）晶体管特性图示仪（应用最广泛）可显示器件的特性曲线，还可以测量不少主要直流参数和部分交流参数。

42．数字集成电路测试仪器（1）数字集成电路：有TTL和CMOS集成电路等。（2）测试的内容：有直流测试、交流测试和功能测试。功能测试：检查数字集成电路各项逻辑功能是否正常。

5（3）测量方法通用仪器：适于中、小规模集成电路的某些基本参数和功能。图形功能测试法：利用图形发生器生成各种测试图形和期望响应的图形在图形比较器中进行比较，最终判定被测集成电路的功能是否正常而给出结果。适于对大规模、超大规模集成电路的测试，检查其功能。

6晶体管特性图示仪

定义：可直接观察半导体分立器件的特性曲线，借助屏幕上的标尺刻度，还能直接或间接地测定其相应的参数的一种专用示波器。特点：使用面宽、直观性强、用途广泛、读测方便等。71．晶体管特性曲线的测绘定义：有关电极的电压-电流之间的关系曲线。主要测试半导体分立器件的反向截止电流、反向击穿电压、正向电压、饱和电压和直流放大倍数等直流参数。8

例如：晶体管的共发射极输出特性曲线如图所示。9

测绘晶体管特性曲线方法：点测法（静态法）和图示法（动态法）。（1）点测法以晶体管输出特性曲线为例，测试电路如图所示。

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①调节UBB，固定一IB值。②调节UCC使UCE从零变到某一固定值，测出一组UCE与IC的数据，描绘出一条

IB为某一固定值的IC=f（UCE）的曲线。③再调节UBB改变一个IB值。④重复上述过程，可得另一条曲线。⑤最终完成被测晶体管的输出特性曲线。11

特点：操作繁琐，不能反映晶体管动态工作时的输出特性，特别是在测量晶体管极限参数（例如ICM和BUCEO等）时，容易损坏晶体管。12

（2）图示法

①用50Hz交流电的全波整流电压代替Vcc。13②阶梯波电压每上升一级，相当于改变一次参数IB。只要集电极扫描电压UCE

和阶梯基极电流的变化的时间关系如图（a）所示，就获得了UCE

与IB

的同步变化。③全波整流电压和阶梯波电压同步，每一级阶梯波对应一条曲线。14

特点：这种方法直观，操作简便，实现了动态测量。由于集电极扫描电压是随时间连续变化的脉动电压，其最大值仅是瞬间作用于被测晶体管，被测晶体管不易受损坏，因而较为安全可靠。15

2.晶体管特性图示仪的基本组成晶体管特性图示仪的基本组成如图所示。

16组成：基极阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于X-Y方式的示波器、测试转换开关及一些附属电路。17

（1）基极阶梯信号源作用：产生阶梯电流或阶梯电压。18（2）集电极扫描电压发生器

作用：供给所需的集电极扫描电压。

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RC

作用：用于限制被测晶体管的最大工作电流，从而限制其功耗，防止器件受损。20RF

作用：将要测量的电流IC转换为电压，将其送至示波器Y轴系统以使显示曲线的Y轴表示集电极电流的变化。21（3）示波器包括：X放大器、Y放大器及示波管。作用：显示晶体管特性曲线。

22（4）开关用附属电路作用：准确测试晶体管特性曲线及适应测试不同的晶体管的需要。①极性开关基极阶梯信号源和集电极扫描电压正、负极性选择开关。②X轴、Y轴选择开关把不同信号接至X放大器或Y放大器。通过不同的组合，显示不同的晶体管特性曲线。

23③零电压、零电流开关可使基极接地或基极开路，便于对某些晶体管参数的测试。④灵敏度校准电压可提供校准电压，用于对刻度进行校正。

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3．晶体管特性图示仪测量原理（1）二极管特性曲线及测试原理框图如图所示。

25测试正向特性加正极性扫描电压，测试反向特性时加负极性扫描电压。不必使用阶梯信号。将集电极电压接至X轴，RF上的采样电压接至Y轴，即可显示相应的特性曲线。（2）晶体管输出特性曲线IC=f（UCE）及测试原理框图如图所示。根据定义，可在输出特性曲线上求出

值。

26（3）晶体管输入特性曲线IB=f（UBE）及测试原理框图如图所示。

a．被测管的集电极接全波整流扫描电压。

b．用阶梯信号提供基极电流。

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注意：此时IB和UBE均为阶梯波，但IB每级高度基本相同，而UBE由于输入特性的非线性而每级高度不同。集电极扫描电压的变化反映在荧光屏上为亮点在各级水平方向的往返移动。c．采样电阻RB

两端得到的电压加至示波器的Y轴。d．UBE加至示波器的X轴。28（4）场效晶体管漏极特性曲线ID=f（UDS）及测试原理框图如图所示。

29类同于晶体三极管IC=f（UCE）曲线的测试，C、B、E对应D、G、S。阶梯信号：用阶梯电压。阶梯信号和扫描信号的极性：根据被测场效晶体管类型决定。30晶体管特性图示仪产品介绍1．主要技术性能集电极电流10µA/div～0.5A/div，分15挡二极管反向漏电流0.2µA/div～5µA/div，分5挡集电极电压0.05V/div～50V/div，分10挡基极电压0.05V/div～１V/div，分5挡阶梯电流0.2µA/级～50mA/级，分17挡集电极扫描峰值电压10V～500V，分4挡功耗限制电阻0～0.5M

，分11挡312．工作原理XJ4810的工作原理与一般的晶体管图示仪基本相同，参见图及其说明。增设“二簇电子开关”：阶梯信号每次复零时，“二簇电子开关”将阶梯信号交替送至其中一只被测管的基极，实现了在屏幕上同时显示两只晶体管的特性曲线的目的。

32333．面板说明XJ4810型图示仪的面板如图所示。

34（1）电源及示波管控制部分包括：“聚焦”、“辅助聚焦”、“辉度”及“电源开关”。（2）集电极电源

①“峰值电压范围”按键开关作用：选择集电极扫描电源的峰值电压范围。其中，“AC”挡能使集电极电源实现双向扫描，使屏幕同时显示出被测二极管的正、反向特性曲线。注意：电压范围由低挡换向高挡时，应先将“峰值电压%”调节至0位置。

35②“峰值电压%”调节旋钮。作用：使集电极电源在确定的峰值电压范围内连续变化。③“+、-”极性按键开关。作用：按下时集电极电源极性为负，弹出时为正。

36④“电容平衡”与“辅助电容平衡”旋钮。作用：使在高电流灵敏度测量时容性电流最小，减小测量误差⑤“功耗限制电阻

”选择开关。作用：改变串联在被测管集电极回路中的电阻以限制功耗。37

（3）Y轴部分①“电流/度”开关Y轴坐标。电流量程开关。置“上升锯齿波”时，代表基极阶梯电流或电压，每级一度。置“外接”时，Y轴系统由外接信号输入，外输入端位于仪器侧板处。

38②“移位”旋钮垂直移位。旋钮拉出时相应指示灯亮，此时Y轴偏转因数缩小为原来的1/10。③“增益”旋钮作用：调节Y轴偏转因数。一般情况下不需经常调整。39（4）X轴部分①“电压/度”开关电压量程开关。置“л”时，代表基极阶梯电流或电压，每级一度。置“外接”时，X轴系统由外接信号输入，外输入端信于仪器侧板处。②“移位”旋钮水平移位。③“增益”旋钮用于调节X轴偏转因数。一般情况下不需经常调整。

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（5）显示部分①“转换”按键开关显示曲线图像Ⅰ、Ⅲ象限互换。②“⊥”按键开关此时X轴、Y轴系统放大器输入接地，显示输入为零的基准点。③“校准”按键开关此时校准电压接入X、Y放大器，以达到10度校正的目的。即自零基准点开始，X、Y方向各移动10度。

41（6）阶梯信号部分①“电压-电流/级”开关确定每级阶梯的电压值或电流值。

②“串联电阻”开关改变阶梯信号与被测管输入端之间所串接的电阻大小，仅当“电压-电流/级”置电压挡时有效。

42③“级/簇”旋钮调节阶梯信号一个周期内级数，在1~10级之间内连续可调。④“调零”旋钮调节阶梯信号起始级的电平，正常使用时该级应调至零电平。⑤“极性”开关选择阶梯信号的极性。43⑥“重复-关”开关开关弹出时，阶梯信号重复出现，正常测试时多置于该位置；开关按下时，阶梯信号处于待触发状态。⑦“单簇”按钮与“重复-关”开关配合使用。当阶梯信号处于待散发状态时，按下该钮，对应指示灯亮，阶梯信号出现一次，然后又回到待触发状态。多用于观察被测管的极限特性，可防止被测管受损。

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（7）测试台部分①“左”按键开关按下时，测试左边被测管特性。②“右”按键开关按下时，测试右边被测管特性。③“二簇”按键开关按下时，自动交替接通左、右两只被测管，屏幕上同时显示两管的特性，便于进行比较。

45④“零电压”按钮按下时，被测管基极接地。

⑤“零电流”按钮按下时，被测管基极开路。464.使用方法（1）开启电源，指示灯亮，预热约10min。（2）调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”旋钮，使屏幕上的光点或线条明亮、清晰。（3）灵敏度校准①将“峰值电压%”旋钮调至0，利用移位旋钮使光点位于屏幕左下角。②按下显示部分的“校准”按键开关，使光点应准确的跳至右上角（向上、向右各10度）。

47（4）阶梯调零目的：使阶梯信号的起始级在零电位的位置。调节方法如下：①将阶梯信号及集电极电源均置于“+”极性，X轴“电压/度”置于“1V/度”，Y轴“电流/度”置于“锯齿波”，阶梯信号部分“电压电流/级”置于“0.05V/级”，“重复-关”置于“重复”，“级/簇”置于适中位置，集电极电源部分“峰值电压范围”置于“10V”挡，调节“峰值电压%”旋钮使屏幕上出现满度扫描线。如图所示。

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②按下显示部分的“⊥”按键，光迹在调到最下一根水平刻度线。

③该按键复位，调