1-3 实训任务单：半导体三极管的测试与分析

任务1-3半导体三极管基本特性的测试与分析实训任务单一、布置任务1.三极管特性的测试与结果的分析2.三极管电流分配关系和电流放大能力的测试与结果的分析3.三极管输入特性曲线的测试与结果的分析4.三极管输出特性曲线的测试与结果的分析二、资讯1.三极管的结构怎样？三极管特点是什么？半导体三极管由两个PN结、三个区组成，对外有三个电极，分别称为发射极、基极和集电极，用小写字母e.b.c表示。2.三极管和二极管相比较在结构和性能上有哪些不同？在结构上三极管有三个电极两个PN结，而二极管有2个电极和一个PN结。在性能上三极管有放大信号的作用，而二极管只有单向导电的性能3.根据材料、结构和用途等的不同，三极管分为哪几类？三极管的种类很多；按管芯材料不同可分为硅管和锗管；按结构不同可分为PNP型管和NPN型管，按用途分可分为放大管，开关管；4.什么是三极管输入特性曲线（并画出）？什么是三极管输出特性曲线（并画出）？输入特性曲线三极管基极与发射极之间的电压UBE和基极电流IB之间的关系称为输入特性曲线，可表示为：IB=¦（UBE）çUCE=常数三极管集电极与发射极之间的电压UCE和集电极电流IC之间的关系称为输出伏安特性，表示为：IC=¦（UCE）çIB=常数三、计划为完成三极管的测试分析任务，小组内部统筹协调、组织分工，进行成员分工列表，并根据分工制定测试方案及测试器材计划。1.分工计划任务2-1：半导体三极管基本特性的测试与分析子任务名称承担成员子任务1：三极管的检测子任务2：三极管电流分配关系和电流放大能力的测试子任务3：三极管特性曲线的测试2.测试仪器设备计划任务2-1：半导体三极管基本特性的测试与分析仪器名称型号或规格数量3．测试方案制定（画出测试电路并自拟测试步骤）1）三极管的检测方案：1、基极b的判别①假定某一电极为基极b；②用万用表的红表笔接假定的基极，黑表笔分别接另外两个电极，可测得两个电阻分别为R红1和R红2；③用万用表的黑表笔接假定的基极，红表笔分别接另外两个电极，可测得两个电阻分别为R黑1和R黑2；④若R红1和R红2都很大，R黑1和R黑2都较小；或反之，R红1和R红2都较小，R黑1和R黑2都很大，说明假定正确；否则重新假定。2、PNP和NPN型的判别①若R红1和R红2都较小，表明此时集电结和发射结都正偏，红表笔所接为PN结的N区，即为PNP型管。②若R黑1和R黑2都较小，表明此时集电结和发射结都正偏，黑表笔所接为PN结的P区，即为NPN型管。3、集电极c的判别方法：先假设一个管脚为集电极“c”，用手指把基极和假设的集电极“c”捏紧，人体电阻相当于基极偏置电阻Rb，注意不要使两管脚直接接触。用黑表笔接“c”，红表笔接“e”，读出其阻值；然后再与上述假设相反测量一次，比较两次阻值大小，若第一次阻值小，则第一次假设的集电极是正确的，另一管脚就是发射极。测量电路如图所示。2）三极管电流分配关系和电流放大能力的测试电路3）三极管特性曲线的测试电路：四、实施测试并分析1.三极管特性的测试记录晶体管的类型晶体管的材料β值的大小管脚排列2.三极管电流分配关系和电流放大能力的性能测试记录IB/μA020406080100IC/mAIE/mA1）根据上表测试结果可以看出，三极管的电流IB（IB/IC/IE）对电流__Ic______（IB/IC/IE）有明显的控制作用；基极电流__远小于_________（远大于/约等于/远小于）集电极和发射极电流；集电极电流_约等于______（远大于/约等于/远小于）发射极电流。2）三极管各极电流关系是：IE=IB_+__IC（+/-），即三个电流之间的关系符合___节点电流__定律。3）综合上述，要使三极管能起正常的放大作用，发射结必须加__正向________偏置，集电结必须加____反向_________偏置（正向/反向）。3.三极管输入、输出特性曲线的测试三极管输入特性曲线的测试记录（图形）三极管输出特性曲线的测试记录（图形）：UCEUCE/V（Hz）IC/(mA)UBE/V（Hz）IB/(μA)1)根据以上测试结果可以看出，三极管输入特性曲线与晶体二极管的特性曲线相似，有一个大约有__0.7______V的门坎电压，当电流超过一定数值后，电压与电流间基本成___非线性______（线性、非线性）的关系。2)从输出特性曲线可以知道，当输入电流IB保持不变时，UCE从0开始增大时，集电极电流IC___增加很快___________（增加很快、增加很慢、基本不变），随后当UCE继续增加时，集电极电流IC___基本不变________增加很快、增加很慢、基本不变）。3)在一定的条件下，当UCE一定时，基极电流IB的增大，会引起集电极电流IC成比例的___增加____（增加/减小），其比值的大小即为晶体管的交流电流放大倍数β。可见晶体管具有基极___小电流__________（小电流/大电流）控制集电极____较大电流____________（较小变化/较大变化）的能力。4.三极管有哪些主要参数？选择三极管时要注意什么？（一）共发射极电流放大系数共发射极直流电流放大系数b（有时写成hFE）和共发射极交流电流放大系数b（有时写成hfe）。正常使用的三极管交直流b值相近，理论分析时，认为交直流b值相同，且为常数。实际上，电流放大系数不是常数。选用时b值应恰当，一般b值太大的管子工作稳定性差。（二）极间反向电流

极间反向电流是少数载流子漂移运动的结果。它的大小表明了三极管质量的优劣，并影响管子的稳定性，总是希望这类电流越小越好。

1、集电极－基极反向饱和电流ICBO：是集电结的反向电流。

2、集电极－发射极反向饱和电流ICEO：它就是穿透电流,ICEO与ICBO的关系是：ICEO=（1+b）ICBO（三）极限参数极限参数指三极管正常工作时所允许的电流、电压和功率的极限值。如果超过这些数值，管子将不能正常工作。1、集电极最大允许电流ICM当集电极电流太大时，三极管输出特性曲线族间隔小了，说明电流放大系数b下降了。技术上规定，使b下降到正常值的1/2~2/3时的集电极电流称为集电极最大允许电流。使用中若IC>ICM也可能三极管不致损坏，但其b已经显著下降2、集电极－发射极间的击穿电压U（BR）CEO

集电极－发射极间的击穿电压是指基极开路，集电极与发射极间的反向击穿电压，伏安特性上IB=0向上翘起对应的电压。当温度上升时，击穿电压要下降，使用中若UCE>U（BR）CEO，将导致管子击穿损坏。集电极最大耗散功率PCM根据管子工作时允许的集电结最高温度（锗管为70℃，硅管为150℃），定出了集电极最大允许耗散功率PCM的值，使用时应满足UCE×IC<PCM。图示为管子的损耗曲线，PCM曲线的左下方为安全工作区。5.用万用表直流电压档测得电路中的三极管三个电极对地电位为下图所示，试判断各三极管的工作状态。A放大区，B截止区C饱和区7.已知两只晶体管的电流放大系数β分别为50和100，现测得放大电路中这两只管子两个电极的电流如下图所示。分别求另一电极的电流，标出其实际方向，并在圆圈中画出管子。8.测得三个硅材料NPN型三极管的极间电压UBE和UCE分别如下，试问：它们各处于什么状态？⑴UBE=-6V，UCE=5V；⑵UBE=0.7V，UCE=0.5V；⑶UBE=0.7V，UCE=5V；解：(!)UBE=UB-UE=-6即UB=UE-6得UE>UB，JE反偏所以三极管工作在截止区（2）)UBE=UB-UE=0.7即UB=UE+0.7UCE=UC-UE=0.5即UC=UE+0.5得UB>UC，JC反偏UE<UB，JE正偏。所以三极管工作在放大区（3）UBE=UB-UE=0.7即UB=UE+0.7UCE=UC-UE=5即UC=UE+5即UC>UB，JC正偏，UE<UB，JE正偏。所以三极管工作在饱和区。五、评价学生完成测试工作页评价表学生姓名