[科普中国]-晶体管特性图示仪

晶体管特性图示仪是一种专用示波器，它能直接观察各种晶体管特性曲线及曲性簇。例如:晶体管共射、共基和共集三种接法的输入、输出特性及反馈特性；二极管的正向、反向特性；稳压管的稳压或齐纳特性；它可以测量晶体管的击穿电压、饱和电流、自或a参数等。

技术指标（l）Y轴编转因数：

集电极电流范围：0.01～1000毫安/度，分十六档，误差≤±3%；

集电极电流倍率：分×2、×1、×0.l三档，误差≤±3%；

基极电压范围：0.01～0.5V/度，分六档，误差≤±3%；

基极电流或基极源电压：0.05V/度，误差≤±3%；

外接输入：0.1V/度，误差≤±3%；

（2）X轴偏转因数：

集电极电压范围：0.01～20V/度，分十一档，误差≤±3%；

基极电压范围：0.01～0.5V/度，分六档，误差≤±3%；

基极电流或基极源电压：0.5V/度，误差≤±3%；

外接输入： 0.1V/度，误差≤±3%。

（3）基极阶梯信号：

阶梯电流范围：0.001～ 200mA/度，分十七档；

阶梯电压范围：0.01～0.2V/级，分五档；

串联电阻：10Ω～22KΩ，分 24档；

每族级数：4～12连续可变；

每秒级数：100或200，共3档；

阶梯作用：重复、关、单族，共三档；

极性：正、负两档；

误差≤±5%．

（4）集电极扫描信号：

峰值电压：0～20V、0～200V两档，正、负连续可调；

电流容量： 0～20V时为10A（平均值），0～200V时为1A（平均值）；

功耗限制电阻：0～100KΩ，分17档，误差≤±5%；

（5）电源：交流 220V ±10%，50Hz±20Hz。

功耗：260VA．

环境温度：－10 ℃～+40℃

相对湿度：≤80%1

构成晶体管特性图示仪主要由集电极扫描发生器，基极阶梯发生器，同步脉冲发生器，X轴电压放大器，Y轴电流放大器，示波管，电源及各种控制电路等组成. 各组成的主要作用如下：

(1)集电极扫描发生器的主要作用，是产生集电极扫描电压，其波形是正弦半波波形,幅值可以调节，用于形成水平扫描线。

(2)基极阶梯发生器的主要作用，是产生基极阶梯电流信号，其阶梯的高度可以调节，用于形成多条曲线簇。

(3)同步脉冲发生器的主要作用，是产生同步脉冲，使扫描发生器和阶梯发生器的信号严格保护同步。

(4)X轴电压放大器和Y轴电流放大器的主要作轴电压放大器和Y用，是把从被测元件上取出的电压信号(或电 流信号)进行放大，达到能驱动显示屏发光之所需，然后送至示波管的相应偏转板上，以在屏面上形成扫描曲线。

(5)示波器的主要作用是在荧屏面上显示测试的曲线图象。

(6)电源和各种控制电路，电源是提供整机的能源供给，各种控制电路是便于测试转换和调节。2

原理下面以使用本仪器测试“晶体二极管伏安特性”和“晶体三极管输出特性”为例，介绍仪器的工作原理。

1．二极管伏安特性的测试原理

流过二极管的电流I和二极管两端电压U的函数关系称为“二极管伏安特性”。本仪器通过显示“伏安特性曲线”来定量显示被测二极管的“伏安特性”。由二极管伏安特性曲线（正向区）可知，当我们将二极管两端的电压U由0逐渐增大时，二极管中的电流I会按照“二极管方程”的规律逐渐增大。

二极管方程式中：在环境温度为300K时，UT≈26mV 。

将这一过程重复进行称为“电压扫描”。根据特性曲线所在的象限，用本仪器“X轴作用”和“Y轴作用”的“移位”旋钮调整扫描的原点在示波器屏幕的左下角或右上角。当测量二极管正向特性曲线时，由于曲线位于第一象限，所以应将原点调整至屏幕左下角。（而反向特性曲线位于第三象限，应将原点调整至右上角，并将扫描电压极性选择为“－”。）二极管两端的电压U的值经“X轴放大器”放大后，控制示波器光点在X轴方向的运动。当电压由0逐渐增大时，光点从最左边的原点处向右水平移动，光迹的长度和电压值成正比。同时，用流过二极管的电流I的值（需变换成电压）经“Y轴放大器”放大后，来控制示波器光点在Y轴方向的运动。当电流由0 逐渐增大时，光点由最下边的原点处向上垂直运动，光迹的长度和电流成正比。两者的共同作用就会使示波器的光点在在屏面上显示出二极管的伏安特性曲线，并可根据示波管上的刻度定量读出电压、电流的数据。

测试二极管伏安特性曲线时，仪器工作原理如图1所示。

（1）将“测试选择”开关扳向中间（“关”），被测二极管插入测试台左侧“E”和“C”插孔中，这时二极管没有加电；当其它选项调节好后，再将“测试选择”扳向“晶体管A”侧，进行加电测量。

（2）测试二极管时，基极“阶梯信号”不起作用。加在被测二极管上的电压由“集电极扫描信号”单元提供。

“集电极扫描信号”单元输出的是频率为100Hz的脉动直流电压，波形如 的正电压或 的负电压，由“极性”旋钮控制，可选“+”或“－”；电压的峰值由“峰值电压范围”选择，可选“0～20伏”或“0～200伏”，再由“峰值电压”旋钮细调，可产生上述范围之间的任意值。注意：测量半导体器件一般选择“0～20”，而“0～200”用来测试器件的反向击穿电压。“功耗限制电阻”串连在电路中起保护作用，避免过大电流流过被测管。

测量二极管时，调节JT-1的“集电极扫描单元”的控制旋钮，使“极性”为“+”，“峰值电压范围”为“0～20V”，“峰值电压”先旋为“0”，正式测量时加大到所需值。 “功耗限制电阻”在测量大电流二极管时可选几Ω或几十Ω，小电流管可选几十Ω至几KΩ。

（3）“X轴作用”用来选择X轴放大器的测量对象和X轴放大器放大倍数，当扳至“集电极电压”0.1“伏3

操作步骤1、连接好仪器电源线后，打开仪器电源开关，接上相关的测试夹具，并预热10分钟。

2、通过“辉度”调节旋钮把仪器显示屏中的光线亮度调至适当状态，但不能过亮，以免损坏示波管；通过“聚焦”、和“辅助聚焦”旋钮尽量把光线调至细小、清晰，以提高读值时的准确性；通过上下和左右移动旋钮把光线调到屏幕最底水平线的中间位置，且与最底线重合，以方便测试时读值。

3、按照待测三极管的测试条件要求，结合仪器面板的相关旋钮、按键，设定好相关测试条件。

4、把待测三极管对应极性地插到测试夹具上的端口，此时仪器显示类似下图的图形：

5、读取放大倍数测试值。

因为三极管的放大倍数β=IC/IB，所以必须要读出IC值和IB值后才能计算出放大倍数，而仪器面板上的“电流/度”旋钮所设定的就是IC每格的值，“电流-电压/级”旋钮设定的就是IB每级的值。IC值是看图形的纵坐标格数来读取的，IB值则是看波形的级数来读取的，假设以上图测试波形为例：“电流/度”旋钮设定的值是10mA，“电流-电压/级”旋钮设定的值是1mA，通过上图波形可看出，波形所占据的纵坐标格数是3.4格，波形的级数是2级，因此放大倍数计算如下：

β=IC/IB=(10mA×3.4格)÷(1mA×2级)=34mA÷2mA=17

6、如需继续测试则重复4—5步骤，测试完毕后关闭仪器电源。4

注意事项1、待测管插入测试端口时，一定要对应极性，以免损坏元件性能。

2、在进行MOS管耐压测试时，测试端口会有高压输出，不得用人体的任何部分接触测试端口及被测元件的引脚，以防被电。

3、要时常保持仪器和测试夹具清洁，以减小或消除因测试端口内灰尘过多产生的测试误差。

4、当仪器测试误差较大或出现其他故障时要及时上报。

用途晶体管特性图示仪可用来测定晶体管的共集电极、共基极、共发射极的输入特性、输出特性、转换特性、α、β参数特性；可测定各种反向饱和电流 ICBO、ICEO、IEB0和各种击穿电压 BUCBO、BUCEO、BUEBO等；还可以测定二极管、稳压管、可控硅、隧道二极管、场效应管及数字集成电路的特性，用途广泛。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学