项目8 晶体管特性图示仪-电子测量技术与仪器辅导与练习（第二版）

项目八　 晶体管特性图示仪 学习目标 （１）了解晶体管特性图示仪的基本功能及用途； （２）理解晶体管特性图示仪的基本工作原理； （３）掌握晶体管特性图示仪测量晶体二极管、晶体三极管的方法。 知识要点 １．功能及用途 晶体管特性图示仪是利用电子扫描的原理，在示波管的荧光屏上直接显示晶体管器 件特性的仪器，是一种工作于 Ｘ⁃Ｙ 方式的专用示波器。 晶体管特性图示仪可直接观察晶体管的静态特性曲线及曲性簇，以及晶体管共集电 极、共基板和共发射极的输入 ／输出特性，转换特性， β 参数及 α 参数等，并可根据需要，测 量晶体管的其他各项极限特性与击穿特性参数。 可迅速比较两个同类型晶体管的特性， 以便挑选配对。 晶体管特性图示仪还可以测定二极管、稳压管、可控硅、隧道二极管、场效应管及光电 耦合器的特性，用途广泛。 ２．组成及原理 晶体管特性图示仪主要由集电极扫描电压发生器、基极阶梯信号发生器、同步脉冲发 生器、Ｘ 放大器和 Ｙ 放大器、示波器及控制电路、电源电路等部分组成，晶体管特性图示仪 的原理框图如下图所示。 ５２１ 集电极扫描电压发生器用于供给所需的集电极扫描电压；基极阶梯信号发生器为被 测晶体管提供偏置电压；示波器用于显示晶体管特性曲线，其他附属电路的作用是为了测 试晶体管参数，实现电路的转换。 ３．使用注意事项 为保证仪器的合理使用，既不损坏被测晶体管，也不损坏仪器内部线路，在使用仪器 应注意下列事项。 （１）使用前 ①对被测管的主要直流参数应有一个大概的了解和估计，特别要了解被测管的集电 极最大允许耗散功率 Ｐｃｍ、最大允许电流 Ｉｃｍ和击穿电压 ＶＥＢＯ、ＶＣＢＯ。 ②对被测管进行必要的估算，以选择合适的阶梯电流或阶梯电压，一般宜先小一点， 再根据需要逐步加大。 测试时不应超过被测管的集电极最大允许功耗。 ③一般情况下，应先将峰值电压调至零，更改扫描电压范围时，也应先将峰值电压调 至零。 选择一定的功耗电阻，测试反向特性时，功耗电阻要选大一些；同时将 Ｘ、Ｙ 偏转开 关置于合适挡位。 测试时扫描电压应从零逐步调节到需要值。 ④在进行 Ｉｃｍ的测试时，一般采用单簇为宜，以免损坏被测管。 ⑤在进行 Ｉｃ或 Ｉｃｍ的测试中，应根据集电极电压的实际情况选择，不应超过仪器规定 的最大电流。 （２）使用中 ①峰值电压范围由低电压挡向高电压挡转换时，应先将峰值电压逆时针旋转至零，待 换挡后，再慢慢调高。 ②注意阶梯信号选择、功耗限制电阻、峰值电压范围旋钮的使用，以免损坏被测晶 体管。 ③测试大功率晶体管和极限参数、过载参数时，应采用单簇阶梯信号，以防过载损坏 被测器件。 ④测试 ＭＯＳ 型场效应管时，不要使栅极悬空，以免感应电压过高引起被测管击穿。 （３）使用后 仪器使用完毕，将仪器复位至初始状态，放置在通风的地方，避免过冷和过热；注意防 ６２１ 尘、防湿。 ４．基本操作步骤 ①连接好仪器电源线后，开机预热 １５ ｍｉｎ 才可进行测试。 ②调节辉度、聚焦、辅助聚焦旋钮，使辉点或线条清晰。 ③将峰值电压旋钮调至零，峰值电压范围、极性、功耗电阻等开关置于测试所需位置。 ④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。 ⑤把待测晶体管对应极性插到测试夹具上的端口，缓慢地增大峰值电压，荧光屏上即 有曲线显示。 ⑥读取并分析测试值。 ⑦测试完毕后关闭仪器电源。 ５．晶体管的测试 教材中介绍了晶体管特性图示仪测试晶体二极管和晶体三极管的步骤及方法，这里 不再重复叙述。 同学们在操作时，特别要注意以下问题。 ①将待测晶体管插入测试端口时，一定要对应极性，以免损坏元件性能，如下图所示。 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。 解题示例 例　 用晶体管特性图示仪测试某晶体三极管时，“电流 ／度”旋钮设定的值是１０ ｍＡ， “电流—电压 ／级”旋钮设定的值是 １ ｍＡ，波形图如下图所示，请计算该晶体三极管的放大 倍数 β 。 ７２１ 分析：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。 在计算中一定要注意单位换算。 解：从图波形可看出，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 ＝ （１０ ｍＡ ／ ｄｉｖ × ３．４ ／ ｄｉｖ） ÷ （１ ｍＡ ／ 级 × ２ 级） ＝ ３４ ｍＡ ÷ ２ ｍＡ ＝ １７ 课堂练习题 一、填空题 １．晶体管特性图示仪是一种测量　 　 　 　 　 的专用仪器。 ２．晶体管特性图示仪的组成有集电极扫描电压发生器、　 　 　 　 　 、同步脉冲发生 器、　 　 　 　 　 放大器、　 　 　 　 　 示波器及　 　 　 　 　 、电源电路组成。 ３．晶体管特性图示仪中的串联电阻是在“电压—电流 ／级”旋钮处于　 　 　 　 　 挡时， 该功能才起作用。 ４．晶体管特性图示仪容性平衡调节的作用是　 　 　 　 　 。 ５．晶体管特性图示仪的测试控制器中“零电流”按钮按下时，被测三极管的　 　 　 　 　 极将处于开路状态。 ６．晶体管图示仪的阶梯波信号是加给被测三极管的　 　 　 　 　 极。 ７．晶体管图示仪计算三极管的电流放大倍数的公式是　 　 　 　 　 。 ８．ＺＪ ２８１１Ｃ 型数字电桥的测试频率有　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 ３ 种。 ９．用 ＺＪ ２８１１Ｃ 型数字电桥测试电感线圈时，参数显示灯　 　 　 　 　 点亮。 １０．ＺＪ ２８１１Ｃ 型数字电桥的“主参数显示”显示的内容是 　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 、 　 　 　 　 　 。 二、选择题 １．晶体管特性图示仪不能实现的功能是（　 　 ）。 ８２１ Ａ．直接测量晶体管的特性曲线 Ｂ．测试晶体管的极限参数 Ｃ．可以比较两只晶体管的特性是否一致 Ｄ．可以测量晶体三极管的电压放大倍数 ２．下列不属于 ＣＡ４８１０ 型晶体管特性图示仪中的串联电阻的阻值的是（　 　 ）。 Ａ．１ ｋΩ　 　 　 　 Ｂ．１０ ｋΩ　 　 　 　 Ｃ．１００ ｋΩ　 　 　 　 Ｄ．１ ＭΩ ３．能测试二极管的伏安特性曲线的仪器是（　 　 ）。 Ａ．示波器 Ｂ．晶体管图示仪 Ｃ．频谱分析仪 Ｄ．扫频仪 ４．下列选项中不属于晶体管图示仪的组成部分的是（　 　 ）。 Ａ．集电极扫描电压发生器 Ｂ．阶梯信号发生器 Ｃ．Ｘ 放大器 Ｄ．检波器 ５．万用电桥的使用，说法错误的是（　 　 ）。 Ａ．仪器开机后应预热 １０ ｍｉｎ Ｂ．要手动选择被对象的类型（电阻、电感、电容） Ｃ．自动选择被对象的类型（电阻、电感、电容） Ｄ．应根据被测元件的阻抗高低选择等效串联或并联 三、判断题 １．晶体管特性图示仪可以测量三极管的极限参数，但测量完成后会损坏三极管。 （　 　 ） ２．集电极扫描电压发生器输出的正弦半波电压，幅值可调，用于形成水平扫描线。 （　 　 ） ３．阶梯波基极电流与集电极扫描电压均是由工频交流电得到。 （　 　 ） ４．阶梯波基极电流是向被测三极管提供幅度可变的基极电流。 （　 　 ） ５．万能电桥的锁定键按下，此时仪器将自动选择量程。 （　 　 ） ６．当测试电容或电感的值较小时，应采用低频率进行测量，以提高测量精度。 （　 　 ） 四、简答题 １．简述晶体管图示仪的功能。 ２．简述用数字电桥精确测量电阻的方法。 ９２１ 自我检测题 一、填空题 １．晶体管特性图示仪所测量的曲线，其横坐标表示 　 　 　 　 　 ，纵坐标表示 　 　 　 　 　 。 ２．调节“级 ／簇”旋钮，可以调节阶梯信号的级数，能在　 　 　 　 　 间任意选择。 ３．ＣＡ４８１０ 型晶体管特性图示仪 ｙ 轴“电流 ／度”开关有 ４ 种选择分别是　 　 　 　 　 、 　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 和外接。 ４．ＣＡ４８１０ 型晶体管特性图示仪的峰值电压有 ４ 种电压值，分别是　 　 　 　 　 　 Ｖ、 　 　 　 　 　 Ｖ、　 　 　 　 　 Ｖ 和 ５００ Ｖ。 ５．在测量 ＭＯＳ 管时，　 　 　 　 　 不能悬空，否则容易击穿被测 ＭＯＳ 管。 ６．阶梯信号控制中的“单簇”按钮按下时，屏幕只能显示　 　 　 　 　 簇特性曲线，可以 用来准确测试半导体器件的　 　 　 　 　 参数。 ７．晶体管特性图示仪的图像不清晰，可以调节　 　 　 　 　 旋钮和　 　 　 　 　 旋钮。 ８．晶体管特性图示仪阶梯信号的极性开关，在测量 ＮＰＮ 型晶体管时应处于　 　 　 　 　 状态，在测量 ＰＮＰ 型晶体管时应处于　 　 　 　 　 状态。 ９．晶体管特性图示仪的集电极电源调节分为　 　 　 　 　 调和　 　 　 　 　 调，其中按 键调节属于是　 　 　 　 　 ，旋钮调节属于　 　 　 　 　 。 １０．晶体管特性图示仪中的功耗限制电阻是　 　 　 　 　 联在被测晶体管的　 　 　 　 　 回路，用于限制其功耗，也可作为集电极　 　 　 　 　 电阻。 １１．电桥是用于　 　 　 　 　 测量电阻或其他模拟量的一种有效方法，把可同时测量 Ｌ、 Ｃ、Ｒ 的电桥称为　 　 　 　 　 电桥。 １２．ＺＪ ２８１１Ｃ 型数字电桥的“副参数显示”显示的内容是　 　 　 　 　 和　 　 　 　 　 。 １３．ＺＪ ２８１１Ｃ 型数字电桥的测量速度有　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 、　 　 　 　 　 。 二、选择题 １．集电极扫描电压发生器输出的是（　 　 ）。 Ａ．正弦波 Ｂ．三角波 Ｃ．正弦半波 Ｄ．三角波半波 ２．下列不属于晶体管特性图示仪的组成部分的是（　 　 ）。 Ａ．集电极扫描电压发生器 Ｂ．Ｘ 和 Ｙ 放大器 Ｃ．电源电路 Ｄ．闸门电路 ３．用晶体管图示仪测试三极管 ９０１２ 的输出特性，下列说法错误的是（　 　 ）。 ０３１ Ａ．峰值电压设为 ５ Ｖ Ｂ．Ｘ 轴集电极电压 ＵＣＥ设为 １ Ｖ ／ ｄｉｖ Ｃ．Ｙ 轴集电极电流设 １ ｍＡ ／ ｄｉｖ Ｄ．极性开关设为“＋” ４．万能电桥不能完成的元件测试是（　 　 ）。 Ａ．电感 Ｌ Ｂ．电容 Ｃ．二极管 Ｄ．电阻 ５．万能电桥的不能测量的参数是（　 　 ） Ａ．交流电阻 Ｒ Ｂ．电感 Ｌ 及其品质因数 Ｑ Ｃ．电容 Ｃ 及其损耗角 Ｄ Ｄ．电流放大倍数 三、判断题 １．晶体管特性图示仪每次只能对一只晶体管进行测试。 （　 　 ） ２．晶体管特性图示仪阶梯信号的极性可以随意改变，与测试器件无关。 （　 　 ） ３．当 ｙ 轴位移旋钮顺时针旋动，光迹将向下运动。 （　 　 ） ４．晶体管特性图示仪集电极电源的峰值电压越高，其输出电流也越大。 （　 　 ） ５．晶体管特性图示仪测试晶体管时，其集电极电源的峰值电压可以直接换挡。 （　 　 ） ６．晶体管特性图示仪的集电极电源和阶梯信号部分的极性开关位置应一致。 （　 　 ） ７．测试二极管的伏安特性时，不需要晶体管图示仪的阶梯波信号。 （　 　 ） ８．测量 ＮＰＮ 型晶体管的输出特性时，应将极性设为“＋”。 （　 　 ） ９．当被测电容带电时，应放电后在用万能电桥进行测试。 （　 　 ） １０．测量电阻为 ４７ ｋΩ 时，万能电桥的等效选择应选为并联。 （　 　 ） 四、简答题 １．简述基极阶梯信号调零的方法。 ２．简述数字万能电桥清零的分类和作用。 ３．简述数字万能电桥如何选择等效串联和等效并联。 １３１ 五、作图题 １．作出数字电桥的电路原理图。 ２．作出测量晶体管输出特性等效电路。 ２３１ 三、判断题 1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6. × 7. √ 8. × 9.√ 10.√12.√ 四、简答题 略 五、作图题 略 单元检测题 一、填空题 1、频率 幅度 2、频率标记 菱形 针形 菱形 3、频率特性 4、全扫 窄扫 点频 5、固定 6、正弦波 基波 7、并行滤波器 扫描调谐 超外式扫频调谐 超 外式扫频调谐 8、增益 9、50 10、FA FB PERA FB 11、灵敏度 长 二、选择题 1.C 2.D 3.C 4.D 5.D 三、判断题 1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.× 8.× 9.× 10.× 四、简答题 略 五、作图题 略 项目八 课堂练习题 一、填空题 1、晶体管特性曲线 2、基极阶梯信号发生器 X Y 控制电路 3、电压/级 4、减小分布电容对集电极电流的影响 5、基极 6、基极 7、 阶梯开关指示值 度指示值电流轴显示格数根水平线第    n YnhFE / 8、100Hz 1kHz 10kHz 9、H 或 mH 或μH 10、L（H、mH、μH） C（F、nF、pF） R（Ω、kΩ、MΩ） 二、选择题 1.D 2.D 3.B 4.D 5.B 三、判断题 1.× 2.√ 3. √ 4.√ 5.× 6.× 四、简答题 略 五、作图题 略 单元检测题 一、填空题 1、电压 电流 2、4－10 3、A mA μA 4、5 20 100 5、栅极 6、一 极限 7、聚焦 辅助聚焦 8、弹起 （PNP）按下 （题干更正为：晶体管特性图示仪阶梯信号 的极性开关，在测量 NPN 型晶体管时应处于 状态，在测量 PNP 型晶体管时应处于 状态。”） 9、粗调 细调 粗调 细调 10、串联 集电极 负载 11、 精确 万能 12、电感的 Q 值 电容的损耗正切值 13、快 中 慢 二、选择题 1.C 2.D 3.D 4.C 5.D 三、判断题 1.× 2.× 3.× 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.√ 9.√ 10.√ 四、简答题 略 五、作图题 略 项目九 课堂练习题 一、填空题 1．存储、运算、分析判断 2. 智能仪器 3. 硬件和软件 微处理器 程序 4. 鼠标 和键盘 5. 数字万用表 电流探针 二、选择题 1.C 2.C 3.D 4.C 三、判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. × 四、综合题 略 综合练习 练习一 一、 填空题 1. 电压 电压 2.数值 单位 3. 1.96% 4.双踪 5. 主振级 电压放大器 6. 32.49 200.49 二、 选择题 1. B 2.A 3. A 4.C 5.C 6.B 7.D 8.C 9.B 10.B 三、判断题 1~5：√××√√ 6~10： ×××√×