模拟实验2晶体管测试.ppt

实验二实验二 晶体管的测试晶体管的测试一、实验目的一、实验目的1．熟悉晶体二极管、三极管和场效应．熟悉晶体二极管、三极管和场效应 管的主要参数管的主要参数2．学习使用万用电表测量晶体管的方法．学习使用万用电表测量晶体管的方法3．学习使用专用仪器测量晶体管的方法．学习使用专用仪器测量晶体管的方法二、实验原理二、实验原理（一）晶体管的主要参数：（一）晶体管的主要参数：晶体管的主要参数分为三类：晶体管的主要参数分为三类：直流参数、交流参数和直流参数、交流参数和极限参数极限参数其中极限参数由生产厂规定，可以在器件其中极限参数由生产厂规定，可以在器件特性手册查到，直接使用其它参数虽然在手册上也特性手册查到，直接使用其它参数虽然在手册上也给出，但由于半导体器件的参数具有较大的离散性，给出，但由于半导体器件的参数具有较大的离散性，手册所载参数只能是统计大批量器件后得到的平均值手册所载参数只能是统计大批量器件后得到的平均值或范围，而不是每个器件的实际参数值因为使用晶或范围，而不是每个器件的实际参数值因为使用晶体管时必须知道每个管子的质量好坏和某些重要参数体管时必须知道每个管子的质量好坏和某些重要参数值，所以，测量晶体管是必须具备的技术。

值，所以，测量晶体管是必须具备的技术1. 晶体二极管的主要参数晶体二极管的主要参数（（1）最大整流电流）最大整流电流 IF ：二极管长期运行时允许通：二极管长期运行时允许通 过的最大正向平均电流，由手册查得过的最大正向平均电流，由手册查得2）正向压降）正向压降 VD ：二极管正向偏置，流过电流为：二极管正向偏置，流过电流为 最大整流电流时的正向压降值，可用电压表最大整流电流时的正向压降值，可用电压表 或晶体管图示仪测得或晶体管图示仪测得3）最大反向工作电压）最大反向工作电压 VR ：二极管使用时允许施：二极管使用时允许施 加的最大反向电压可用电压表或晶体管特加的最大反向电压可用电压表或晶体管特 性图示仪测得反向击穿电压性图示仪测得反向击穿电压 V(BR) 后，取其后，取其 1∕2即是手册上参数的定义与符号与教科书上的略有差异手册上参数的定义与符号与教科书上的略有差异（（4）反向电流）反向电流 IR ：二极管未击穿时的反向电流：二极管未击穿时的反向电流 值可用电流表测得。

值可用电流表测得5）最高工作频率）最高工作频率 fM ：一般条件下较难测得，：一般条件下较难测得， 可使用特性手册提供的参数可使用特性手册提供的参数6）特性曲线：二极管特性曲线可以直观地显）特性曲线：二极管特性曲线可以直观地显 示二极管的特性由晶体管特性图示仪测示二极管的特性由晶体管特性图示仪测 得2．稳压二极管主要参数：．稳压二极管主要参数： 稳压二极管正常工作时，是处在反向击穿状态稳压二极管正常工作时，是处在反向击穿状态稳压二极管的参数主要有以下几项：稳压二极管的参数主要有以下几项：（（1）稳定电压）稳定电压 VZ ：稳压管中的电流为规定电流：稳压管中的电流为规定电流 时，稳压管两端的电压值手册虽然给出了时，稳压管两端的电压值手册虽然给出了 每种型号稳压二极管的稳定电压值，但此值每种型号稳压二极管的稳定电压值，但此值 的离散性较大，所以手册所给只能是一个范的离散性较大，所以手册所给只能是一个范 围此值必须测定后才能使用稳压二极管。

围此值必须测定后才能使用稳压二极管 可用万用电表或晶体管特性图示仪测量可用万用电表或晶体管特性图示仪测量（（2）稳定电流）稳定电流 IZ ：稳压管正常工作时的电流值，：稳压管正常工作时的电流值， 参数手册中给出使用晶体管特性图示仪测参数手册中给出使用晶体管特性图示仪测 量此项参数比较方便，可直接观察到稳压管量此项参数比较方便，可直接观察到稳压管 有较好稳压效果时对应的电流值，便是此有较好稳压效果时对应的电流值，便是此 值（（3）动态电阻）动态电阻 rZ ：稳压管两端的电压：稳压管两端的电压 VZ 和流过和流过 稳压管的电流稳压管的电流I的变化量之比，可用电压表、的变化量之比，可用电压表、 电流表共同测得，或用晶体管特性图示仪测电流表共同测得，或用晶体管特性图示仪测 得，用下式计算：得，用下式计算：（（4）额定功耗）额定功耗 PZ ：由生产厂规定，可由特性手册中查：由生产厂规定，可由特性手册中查到三、晶体管主要参数三、晶体管主要参数（（1）直流电流放大系数）直流电流放大系数 ：： 可用电流表或晶体管特性图示仪测得集电极电可用电流表或晶体管特性图示仪测得集电极电 流流 IC 和基极电流和基极电流 IB后算出，也可用数字万用后算出，也可用数字万用 表的表的HFE 档测得。

档测得 计算公式：计算公式： 式中式中ICE0是三极管是三极管 的穿透电流当此的穿透电流当此 值很小时，可以使值很小时，可以使 用下式：用下式： 数字万用表的数字万用表的 HFE 档是专用来测量晶体三极管档是专用来测量晶体三极管 值的其提供的测试条件为：基极电流值的其提供的测试条件为：基极电流 IB 约约10μA 、、VCC 约约 2.8 V 其测得值不太精确，只能作为参考其测得值不太精确，只能作为参考（（2）穿透电流）穿透电流 ICE0 ：基极开路时的：基极开路时的 IC值，此值反映值，此值反映了三极管的热稳定性，越小越好用电流表测得了三极管的热稳定性，越小越好用电流表测得3）交流电流放大系数）交流电流放大系数β ：：IC与与IB的变化量之比可的变化量之比可由电流表或晶体管特性图示仪测得由电流表或晶体管特性图示仪测得ΔIC和和ΔIB后根据下后根据下式计算：式计算：该参数也可表为该参数也可表为 hfe 两者略有区别：两者略有区别：β是指对应实际是指对应实际工作条件时的工作条件时的ΔIC与与ΔIB之比，而之比，而hfe是指在给定条件下是指在给定条件下（一般由生产厂给定）的（一般由生产厂给定）的ΔIC与与ΔIB 之比。

之比β 与与 hfe 的值的值基本相等，所以在使用时常常不予区别基本相等，所以在使用时常常不予区别（（4）反向击穿电压）反向击穿电压BVCE0 ：基极开路时，：基极开路时，C、、 E之间的击穿电压也可表示为之间的击穿电压也可表示为 U（（BR））CE0 在使用中是一项重要的参数，在使用中是一项重要的参数， 可由电流表、电压表配合测得使用晶体可由电流表、电压表配合测得使用晶体 管特性图示仪测量十分方便测量时应注管特性图示仪测量十分方便测量时应注 意集电极功耗电阻应取意集电极功耗电阻应取10K以上，避免击穿以上，避免击穿 时集电极电流过大，使被测三极管因功耗时集电极电流过大，使被测三极管因功耗 过大烧毁过大烧毁5）其它参数或在一般条件下不易测得，或在）其它参数或在一般条件下不易测得，或在 使用中意义不大，不再介绍如果在使用使用中意义不大，不再介绍如果在使用 中用到，可由三极管参数手册查阅中用到，可由三极管参数手册查阅。

4．场效应管的主要参数．场效应管的主要参数（（1）饱和漏电流（）饱和漏电流（IDSS）：这是结型（）：这是结型（JFET）） 或耗尽型场效应管（或耗尽型场效应管（MOSFET）的一项重）的一项重 要参数，是指场效应管栅源电压（要参数，是指场效应管栅源电压（VGS）为）为 零时的漏极电流（零时的漏极电流（ID）可用电流表或晶）可用电流表或晶 体管图示仪测得体管图示仪测得（（2）夹断电压（）夹断电压（ VP 或或 UGS(off)）：结型或耗尽型）：结型或耗尽型 场效应管的重要参数，是指当结型场效应管场效应管的重要参数，是指当结型场效应管 栅栅—源之间加足够高的负偏压时，导电沟道源之间加足够高的负偏压时，导电沟道 完全闭合，漏极电流近似为零时的栅源电压完全闭合，漏极电流近似为零时的栅源电压 （（VGS），可用万用表或晶体管图示仪测），可用万用表或晶体管图示仪测 得实测时，为便于测量，规定得实测时，为便于测量，规定VP对应的最对应的最 小漏极电流值。

小漏极电流值（（3）开启电压（）开启电压（ Von 或或 UGS(th)）：这是增强型）：这是增强型 MOS场效应管的一项重要参数，是指漏源场效应管的一项重要参数，是指漏源 电压（电压（VDS）为固定数值条件下，能建立导）为固定数值条件下，能建立导 电沟道，产生漏极电流（电沟道，产生漏极电流（ID）所需的最小）所需的最小 值（（4）低频跨导（）低频跨导（gm）：这是反映场效应管放大能）：这是反映场效应管放大能 力的一项参数，可用万用表或晶体管图示仪力的一项参数，可用万用表或晶体管图示仪 测得 定义：在定义：在VDS为固定值的条件下，为固定值的条件下， （（ S 或或 mA∕V））其它参数的定义和测试方法与晶体三极管差不多其它参数的定义和测试方法与晶体三极管差不多（二）使用万用电表电阻档测量晶体管：（二）使用万用电表电阻档测量晶体管：指针式万用电表（指针式万用电表（500型）的型）的“电阻档（电阻档（ΩΩ））”，可测，可测量元件的电阻值。

量元件的电阻值 图2.1 万用表Ω档Ω×1Ω×1～～Ω×1Ω×1K档档表内电池为表内电池为1.5V;Ω×10Ω×10K档，表内电池档，表内电池为为9V注意：注意：黑表笔接表内黑表笔接表内电池正极电池正极500型指针式万型指针式万用表外形图用表外形图①① 两个旋钮要配合使用，一个为选项，一个为量程两个旋钮要配合使用，一个为选项，一个为量程②② Ω×1～～Ω×1K档内用电池档内用电池 ，，Ω×10K档使用内部的档使用内部的9V电池③③ 黑表笔连接内部电池的正极，红表笔连接内部电池黑表笔连接内部电池的正极，红表笔连接内部电池的负极的负极④④ 指针式万用表在测量电阻时应先调零指针式万用表在测量电阻时应先调零数字式万用表数字式万用表①① 内用内用9V电池电池②② 红表笔连接内部电池的正极，黑表笔连接内部电池红表笔连接内部电池的正极，黑表笔连接内部电池的负极③③ 档为档为“通通∕断断”和和“二极管测量二极管测量”档 测试条件：表笔短路时，正向电流约测试条件：表笔短路时，正向电流约1mA，开路时电压，开路时电压约，显示约，显示mV数此档可用于测量二极管数。

此档可用于测量二极管PN结的单向导结的单向导电性该档的显示值大约等于二极管正向导通压降电性该档的显示值大约等于二极管正向导通压降（（mV））数字式万用表数字式万用表外形图外形图1．二极管的测量：．二极管的测量：图图 2.2 用万用表测用万用表测量二极管量二极管图 2.2 测量二极管（（1）使用指针式万用表：）使用指针式万用表： 使用指针式万用表测量二极管，通过测量二极管使用指针式万用表测量二极管，通过测量二极管PN结的单向导电性来结的单向导电性来判断二极管的引脚极性判断二极管的引脚极性和和质量好质量好坏坏 使用使用Ω×1K档，测量二极管的正、反向电阻，测得档，测量二极管的正、反向电阻，测得的电阻值越小，说明电路中的电流越大，导电性能越好；的电阻值越小，说明电路中的电流越大，导电性能越好；电阻值大，说明电路中的电流小，导电性能差电阻值大，说明电路中的电流小，导电性能差当电阻当电阻值小时，二极管处于正向导通状态，这时黑表笔连接的值小时，二极管处于正向导通状态，这时黑表笔连接的引脚是二极管的正极引脚是二极管的正极见示意图见示意图2.2 好的硅二极管应好的硅二极管应该是反向电阻无穷大，正向电阻小于该是反向电阻无穷大，正向电阻小于10KΩΩ。

（（2）用数字式万用表测试二极管）用数字式万用表测试二极管（（2）使用数字万用表：使用数字万用表的）使用数字万用表：使用数字万用表的 档，可以测量二极管的正向导通电压当电表指示数档，可以测量二极管的正向导通电压当电表指示数字最高位为字最高位为“1”，其它位空白时，表示被测电路的电，其它位空白时，表示被测电路的电阻无穷大，二极管处于反向截止状态；当指示为阻无穷大，二极管处于反向截止状态；当指示为3位数位数时，为正向导通状态，其显示的数值约等于二极管的时，为正向导通状态，其显示的数值约等于二极管的正向导通电压毫伏（正向导通电压毫伏（mV）值在正向导通状态，红表在正向导通状态，红表笔连接的是二极管正极笔连接的是二极管正极2．稳压管的测量：．稳压管的测量：在外加反向电压小于在外加反向电压小于“反向击穿电压反向击穿电压”时，稳压管的特时，稳压管的特性如普通二极管，可用上述方法检测其正、反向电阻，性如普通二极管，可用上述方法检测其正、反向电阻，来判断是否损坏，以及判断引脚极性由于来判断是否损坏，以及判断引脚极性由于500型指针型指针万用表的万用表的Ω×10K档使用档使用9V电池，因此对于稳压值小于电池，因此对于稳压值小于9V的稳压管，如果使用的稳压管，如果使用Ω×10K档来测量，则正、反向档来测量，则正、反向都会导通。

都会导通2．发光二极管．发光二极管LED的测量：的测量：同普通二极管但由于发光二极管的正向导通电压约同普通二极管但由于发光二极管的正向导通电压约2V，因此使用指针式万用表测量时，必须使用，因此使用指针式万用表测量时，必须使用Ω×10K档如果使用档如果使用Ω×1K档测量，正、反向都不导通档测量，正、反向都不导通测量时，注意发光二极管点亮的现象测量时，注意发光二极管点亮的现象4．三极管的测量：．三极管的测量：三极管是由两个三极管是由两个PN结（发射结、集电结）组成的器件，结（发射结、集电结）组成的器件，一般具有一般具有3个引脚（某些型号三极管（例如个引脚（某些型号三极管（例如3DG56型）型）具有四只引脚，其中一个脚接管壳，供接地屏蔽用）具有四只引脚，其中一个脚接管壳，供接地屏蔽用）使用万用表可以判别三极管的极性（使用万用表可以判别三极管的极性（NPN或或PNP型）、型）、管脚（管脚（e、、b、、c）和估计三极管的性能好坏和估计三极管的性能好坏把被测的三极管仔细地插入实验箱的插孔中，注意把被测的三极管仔细地插入实验箱的插孔中，注意选择没有连接元件的插孔选择没有连接元件的插孔三极管的测试方法三极管的测试方法（（1）区分三极管的基极）区分三极管的基极 b ：：图2.5 区分三极管的极性（（2）区分三极管的极性（）区分三极管的极性（NPN、、PNP）：）：（（3）测量三极管是否损坏：）测量三极管是否损坏：三极管损坏，是因为三极管损坏，是因为PN结损坏。

损坏的结损坏损坏的PN结或者是正、结或者是正、反向电阻都趋于零，或正、反向电阻都无穷大，由此可反向电阻都趋于零，或正、反向电阻都无穷大，由此可以判别三极管是否损坏以判别三极管是否损坏 （（4）区分发射极和集电极：）区分发射极和集电极：图图2.6 三极管测量三极管测量用指针式万用表：用指针式万用表：①① 首先确定基极和极性首先确定基极和极性②② 在另外两个极中假定一个在另外两个极中假定一个是是c，另一个是，另一个是e③③ 在假定在假定c、、e间连接万用表，间连接万用表，注意表笔极性注意表笔极性③③ 如果假定是正确的，则导如果假定是正确的，则导通电阻小通电阻小使用数字式万用表使用数字式万用表使用数字万用表来区分集电极和使用数字万用表来区分集电极和发射极十分方便仍然需要先测发射极十分方便仍然需要先测出被测管的极性与基极然后将出被测管的极性与基极然后将数字表旋钮对准数字表旋钮对准HFE档，将被测档，将被测管按假定的管按假定的e、、c插入数字表的插入数字表的“三极管测量插座三极管测量插座”中，其中基极中，其中基极和三极管的极性和三极管的极性（（NPN或或PNP）必须正确，观察并记录数字显示的被测管）必须正确，观察并记录数字显示的被测管HFE值；值；交换假定的交换假定的c、、e之后再测一次。

两次测量中数值大的一次为正确之后再测一次两次测量中数值大的一次为正确插入由此判断出被测管的插入由此判断出被测管的e和和c5．结型场效应管的测量．结型场效应管的测量 使用指针式万用表使用指针式万用表Ω×1K档或数字万用电表档档或数字万用电表档1）找出栅极：栅极与其它两个极之间有单）找出栅极：栅极与其它两个极之间有单向导电性，而漏、源极之间正反向电阻相等向导电性，而漏、源极之间正反向电阻相等由此区分栅极由此区分栅极2）判断管子极性：根据栅极的单向导电性，）判断管子极性：根据栅极的单向导电性，可以判断管子是可以判断管子是N沟道型或沟道型或P沟道型3）判断管子好坏：将表笔连接在已测出的源极和漏极上，观）判断管子好坏：将表笔连接在已测出的源极和漏极上，观察并记录读数，这个数值越小，说明场效应管的导通电阻察并记录读数，这个数值越小，说明场效应管的导通电阻（（Ron）越小；然后用手捏住栅极，万用表读数会有改变，数值）越小；然后用手捏住栅极，万用表读数会有改变，数值变化越大，说明管子的放大倍数（跨导变化越大，说明管子的放大倍数（跨导gm）越大Ron小、小、gm大大的管子质量好的管子质量好图2.7 N沟道结型场效应管结构（三）使用（三）使用“晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪”测量晶体三极测量晶体三极管参数。

管参数晶体管特性图示仪晶体管特性图示仪”是一种可以设定测试条件，定量是一种可以设定测试条件，定量显示被测管显示被测管“输入特性输入特性”和和“输出特性输出特性”的电子设备，的电子设备，测试项目多、测量结果准确只要了解其工作原理，使测试项目多、测量结果准确只要了解其工作原理，使用起来并不复杂使用用起来并不复杂使用“晶体管图示仪晶体管图示仪”测试晶体三极测试晶体三极管之前，必须预先了解被测管的极性和管脚（根据元件管之前，必须预先了解被测管的极性和管脚（根据元件型号查阅手册或用万用表测得）型号查阅手册或用万用表测得）晶体管图示仪晶体管图示仪”的的工作原理和使用方法在附录部分有详细介绍工作原理和使用方法在附录部分有详细介绍晶体管图示仪工作原理晶体管图示仪工作原理基极电流源单元测试电源单元测试台放大单元显示单元CBE二极管伏安特性的测试原理二极管伏安特性的测试原理X轴轴 — 0.1V∕度度Y轴轴 — 1mA∕度度三极管输出特性的测量三极管输出特性的测量图3.6.4 三极管输出特性曲线输出特性曲线的生成输出特性曲线的生成三极管测试的原理三极管测试的原理图3.7.1 XJ4810型半导体管特性图示仪原理框图图3.6.5 基极阶梯信号图3.7.3 基极阶梯信号与集电极扫描电压工作原理实验内容实验内容（一）使用万用电表电阻档测量二极管正、反向电阻，（一）使用万用电表电阻档测量二极管正、反向电阻，并将测量结果记入表并将测量结果记入表2.1 。

（二）使用指针式万用表测量稳压二极管将测量结果（二）使用指针式万用表测量稳压二极管将测量结果记入表记入表2.2 三）测量发光二极管（三）测量发光二极管使用指针表和数字表测量，观察现象，记录数使用指针表和数字表测量，观察现象，记录数据注意正向导通时二极管发微光注意正向导通时二极管发微光（四）使用万用表测量三极管四）使用万用表测量三极管2．使用数字万用表重复以上操作，并测量三极管的．使用数字万用表重复以上操作，并测量三极管的β值，值，记入表中记入表中1．使用指针式万用表．使用指针式万用表Ω×1K档测量档测量*（五）学习晶体管特性图示仪的使用方法，测量并记录（五）学习晶体管特性图示仪的使用方法，测量并记录数据见讲义见讲义。