急求：电子元件的认识与测量实验报告

实验二 晶体管元件的认识和测量（教案）

实验目的（讲解时间2分钟、重点讲解目的要求及意义）

1、掌握用数字万用表鉴别晶体管的性能；

2、了解晶体管特殊性图示仪的简单原理及使用方法，用晶体管的特性图示仪测量晶体管的特性曲线和参数；

3、绘制小功率晶体管的特性曲线，并运用特性曲线求参数。

实验器材（讲解时间1分钟、重点介绍晶体管特性图示仪优点）

晶体管特性图示仪 XJ4810 一台； 数字万用表 UT56 一只； 晶体三极管 3AX31、9014、9015 各一只； 稳压管 2CW 一只。

实验原理（讲解时间15分钟）

1、常用晶体二极管、三极管外形图（讲解时间2分钟、重点介绍类型、外形结构、主要性能指标）

2、用数字万用表鉴别晶体三极管（讲解时间3分钟、重点讲解用数字万用表鉴别晶体三极管管脚）

（1）晶体管的管脚和类型的识别：

①先判断基级

②判别类型

③集电极和发射极的判断

（2）晶体管性能好坏的检查

3、三极管输出特性曲线及其逐点测量法示意图（讲解时间1分钟、重点讲解输入电流与输出电流的关系）

4、三极管特性图示仪组成方框图（讲解时间1分钟、重点讲解单元电路的作用）

5、图示法测三极管输出特性基本原理（讲解时间2分钟、重点讲解输入电流与输出电流及输出电压的时间关系）

6、运用晶体管特性曲线求参数 （讲解时间2分钟、重点讲解如何利用输出特性曲线求hfe）

7、XJ4810型半导体管特性图示仪 （讲解时间4分钟、重点介绍面板控制旋钮的作用及使用中注意事项）

实验内容（讲解时间7分钟）

1、用数字万用表鉴别晶体三极管的性能（讲解时间1分钟）

（1）先判断晶体管的基极；

（2）判断晶体管的集电极；

（3）判断晶体管的类型；

（4）利用数字万用表测晶体管hfe值。

2、用XJ4810型晶体管特性图示仪测量晶体管的特性曲线与参数（讲解时间6分钟、重点讲解如何利用参数内容来调节相关旋钮）

（1）测稳压管理费WC4正反向伏安特性，在方格纸上记下图示仪所显示的特性曲线，并记录稳定电压VZ。

（2）晶体三极管输出特性测量。

①测出3AX31和9014两管共发射极连接的输出特性曲线族，并用方格纸记下曲线分别估算线性区的hfe值。

②分别求出二管子在VCE＝3V，IC＝5mA情况下管子的hfe值。

（3）晶体三极管输入特性测量

①测出3AX31和9014两管共发射极连接的输入特性曲线，在方格纸上记下图示仪所显示的特性曲线族。

②从输入特性曲线上求取VBE＝0.6V（硅管）、VBE＝0.20V（锗管）的输入电阻hie值。

（4）晶体三极管反向击穿电压BVCEO的测量。测出3AX31和9014两管的BVCEO将击穿曲线记录于方格纸上，并求取BVCEO的值。

（5）晶体管穿透电流的测量。测出3AX31的ICEO曲线，用方格纸记录图示仪的ICEO曲线。

注意事项（讲解时间2分钟）

1、注意晶体管引脚。

2、集电极扫描电压不能加的太高，一般小功率管在几十伏。以免击穿晶体管。

3、基极电流不能太大，一般小功率管在微安级。

4、注意晶体三极管导电类型

实验报告要求（讲解时间1分钟）

1、整理实验数据，画出被测各类特性曲线（共7条曲线）。

2、从实验结果分析锗、硅管的不同点。

1. 集电极电源极性按钮，极性可按面板指示选择。

2. 集电极峰值电压保险丝：1.5A。

3. 峰值电压%：峰值电压可在0～10V、0～50V、0～100V、0～500V之连续可调，面板上的标称值是近似值，参考用。

4. 功耗限制电阻：它是串联在被测管的集电极电路中，限制超过功耗，亦可作为被测半导体管集电极的负载电阻。

5. 峰值电压范围：分0～10V/5A、0～50V/1A、0～100V/0.5A、0～500V/0.1A四挡。当由低挡改换高挡观察半导体管的特性时，须先将峰值电压调到零值，换挡后再按需要的电压逐渐增加，否则容易击穿被测晶体管。

AC挡的设置专为二极管或其他元件的测试提供双向扫描，以便能同时显示器件正反向的特性曲线。

6. 电容平衡：由于集电极电流输出端对地存在各种杂散电容，都将形成电容性电流，因而在电流取样电阻上产生电压降，造成测量误差。为了尽量减小电容性电流，测试前应调节电容平衡，使容性电流减至最小。

7. 辅助电容平衡：是针对集电极变压器次级绕组对地电容的不对称，而再次进行电容平衡调节。

8. 电源开关及辉度调节：旋钮拉出，接通仪器电源，旋转旋钮可以改变示波管光点亮度。

9. 电源指示：接通电源时灯亮。

10. 聚焦旋钮：调节旋钮可使光迹最清晰。

11. 荧光屏幕：示波管屏幕，外有座标刻度片。

12. 辅助聚焦：与聚焦旋钮配合使用。

13. Y轴选择（电流/度）开关：具有22挡四种偏转作用的开关。可以进行集电极电流、基极电压、基极电流和外接的不同转换。

14. 电流/度×0.1倍率指示灯：灯亮时，仪器进入电流/度×0.1倍工作状态。

15. 垂直移位及电流/度倍率开关：调节迹线在垂直方向的移位。旋钮拉出，放大器增益扩大10倍，电流/度各挡IC标值×0.1，同时指示灯14亮.

16. Y轴增益：校正Y轴增益。

17. X轴增益：校正X轴增益。

18.显示开关：分转换、接地、校准三挡，其作用是：

⑴转换：使图像在Ⅰ、Ⅲ象限内相互转换，便于由NPN管转测PNP管时简化测试 *** 作。

⑵接地：放大器输入接地，表示输入为零的基准点。

⑶校准：按下校准键，光点在X、Y轴方向移动的距离刚好为10度，以达到10度校正目的。

19. X轴移位：调节光迹在水平方向的移位。

20. X轴选择（电压/度）开关：可以进行集电极电压、基极电流、基极电压和外接四种功能的转换，共17挡。

21. “级/簇”调节：在0～10的范围内可连续调节阶梯信号的级数。

22. 调零旋钮 ：测试前，应首先调整阶梯信号的起始级零电平的位置。当荧光屏上已观察到基极阶梯信号后，按下测试台上选择按键“零电压”，观察光点停留在荧光屏上的位置，复位后调节零旋钮，使阶梯信号的起始级光点仍在该处，这样阶梯信号的零电位即被准确校正。

23. 阶梯信号选择开关：可以调节每级电流大小注入被测管的基极，作为测试各种特性曲线的基极信号源，共22挡。一般选用基极电流/级，当测试场效应管时选用基极源电压/级。

24. 串联电阻开关：当阶梯信号选择开关置于电压/级的位置时，串联电阻将串联在被测管的输入电路中。

25. 重复－－关按键：d出为重复，阶梯信号重复出现；按下为关，阶梯信号处于待触发状态。

26. 阶梯信号待触发指示灯：重复按键按下时灯亮，阶梯信号进入待触发状态。

27. 单簇按键开关：单簇的按动其作用是使预先调整好的电压（电流）/级，出现一次阶梯信号后回到等待触发位置，因此可利用它瞬间作用的特性来观察被测管的各种极限特性。

28. 极性按键：极性的选择取决于被测管的特性。

29. 测试台：其结构如图A-24所示。

图A-24 XJ4810型半导体管特性图示仪测试台

30. 测试选择按键：

⑴“左”、“右”、“二簇”：可以在测试时任选左右两个被测管的特性，当置于“二簇”时，即通过电子开关自动地交替显示左右二簇特性曲线，此时“级/簇”应置适当位置，以利于观察。二簇特性曲线比较时，请不要误按单簇按键。

⑵“零电压”键：按下此键用于调整阶梯信号的起始级在零电平的位置，见（22）项。

⑶“零电流”键：按下此键时被测管的基极处于开路状态，即能测量ICEO特性。

31、32. 左右测试插孔：插上专用插座（随机附件），可测试F1、F2型管座的功率晶体管。

33、34、35.晶体管测试插座。

36. 二极管反向漏电流专用插孔（接地端）。

在仪器右侧板上分布有图A-25所示的旋钮和端子：

图A-25 XJ4810型半导体管特性图示仪右侧板

37. 二簇移位旋钮：在二簇显示时，可改变右簇曲线的位置，更方便于配对晶体管各种参数的比较。

38. Y轴信号输入：Y轴选择开关置外接时，Y轴信号由此插座输入。

39. X轴信号输入：X轴选择开关置外接时，X轴信号由此插座输入。

40. 校准信号输出端：1V、0.5V校准信号由此二孔输出。

7.2测试前注意事项

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，在使用仪器前应注意下列事项：

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BVEBO、BVCBO 。

2. 选择好扫描和阶梯信号的极性，以适应不同管型和测试项目的需要。

3. 根据所测参数或被测管允许的集电极电压，选择合适的扫描电压范围。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. 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。

5. 在进行ICM的测试时，一般采用单簇为宜，以免损坏被测管。

6. 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，不应超过本仪器规定的最大电流，见表A-3。

电压范围/V 0～10 0～50 0～100 0～500

允许最大电流/A 5 1 0.5 0.1

表A-3 最大电流对照表

7. 进行高压测试时，应特别注意安全，电压应从零逐步调节到需要值。观察完毕，应及时将峰值电压调到零。

7.3基本 *** 作步骤

1. 按下电源开关，指示灯亮，预热15分钟后，即可进行测试。

2. 调节辉度、聚焦及辅助聚焦，使光点清晰。

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. 对X、Y轴放大器进行10度校准。

5. 调节阶梯调零。

6. 选择需要的基极阶梯信号，将极性、串联电阻置于合适挡位，调节级/簇旋钮，使阶梯信号为10级/簇，阶梯信号置重复位置。

7. 插上被测晶体管，缓慢地增大峰值电压，荧光屏上即有曲线显示。

7.4测试实例

1. 晶体管hFE和β值的测量

以NPN型3DK2晶体管为例，查手册得知3DK2 hFE的测试条件为VCE =1V、IC=10mA。将光点移至荧光屏的左下角作座表零点。仪器部件的置位详见表A-4。

表A-43DK2晶体管hFE、β测试时仪器部件的置位

部件 置位 部件 置位

峰值电压范围 0～10V Y轴集电极电流 1 mA /度

集电极极性 + 阶梯信号 重复

功耗电阻 250Ω 阶梯极性 +

X轴集电极电压 1V/度 阶梯选择 20μA

逐渐加大峰值电压就能在显示屏上看到一簇特性曲线，如图A-26所示.读出X轴集电极电压Vce =1V时最上面一条曲线（每条曲线为20μA，最下面一条IB=0不计在内）IB值和Y轴IC值，可得

hFE = = = =42.5

若把X轴选择开关放在基极电流或基极源电压位置，即可得到图A-27所示的电流放大特性曲线。即

β=

图A-26 晶体三极管输出特性曲线图A-27 电流放大特性曲线

PNP型三极管hFE和β的测量方法同上，只需改变扫描电压极性、阶梯信号极性、并把光点移至荧光屏右上角即可。

2.晶体管反向电流的测试

以NPN型3DK2晶体管为例，查手册得知3DK2 ICBO、ICEO的测试条件为VCB、VCE均为10V。测试时，仪器部件的置位详见表A-5。

逐渐调高“峰值电压”使X轴VCB=10V，读出Y轴的偏移量，即为被测值。被测管的接线方法如图1-28，其中图A-28（a）测ICBO值，图A-28（b）测ICEO值、图A-28（c）测IEBO值。

图A-28 晶体管反向电流的测试

表A-5 3DK2晶体管反向电流测试时仪器部件的置位

项目

部件 位置

ICBO

ICEO

峰值电压范围 0～10V 0～10V

极性 ＋ ＋

X轴集电极电压 2V/度 2V/度

Y轴集电极电流 10μA/度 10μA/度

倍率 Y轴位移拉出×0.1 Y轴位移拉出×0.1

功耗限制电阻 5KΩ 5KΩ

测试曲线如图A-29所示。

读数：ICBO=0.5μA（VCB=10V）ICEO=1μA（VCE=10V）

图A-29 反向电流测试曲线

PNP型晶体管的测试方法与NPN型晶体管的测试方法相同。可按测试条件，适当改变挡位，并把集电极扫描电压极性改为“—”，把光点调到荧光屏的右下角（阶梯极性为“+”时）或右上角（阶梯极性为“—”时）即可。

3.晶体管击穿电压的测试

以NPN型3DK2晶体管为例，查手册得知3DK2 BVCBO、BVCEO、BVEBO的测试条件IC分别为100μA、200μA和100μA。测试时，仪器部件的置位详见表A-6。

逐步调高“峰值电压”，被测管按图A-30（a）的接法，Y轴IC=0.1mA时，X轴的偏移量为BVCEO值；被测管按图A-30（b）的接法，Y轴IC=0.2m A时，X轴的偏移量为BVCEO值；被测管按图A-30（c）的接法，Y轴IC=0.1mA时，X轴的偏移量为BVEBO值。

表A-6 3DK2晶体管击穿电压测试时仪器部件的置位

置位项目

部件

BVCBO

BVCEO

BVEBO

峰值电压范围 0～100V 0～100V 0～10V

极性 + + +

X轴集电极电压 10V/度 10V/度 1V/度

Y轴集电极电流 20μA/度 20μA/度 20μA/度

功耗限止电阻 1 kΩ～5 kΩ 1 kΩ～5 kΩ 1 kΩ～5 kΩ

测试曲线如图A-30所示。

图A-30 反向击穿电压曲线（NPN）

图A-31 反向击穿电压曲线（PNP）

读数：BVCBO=70V（IC=100μA）

BVCEO=60V（IC=200μA）

BVEBO=7.8V（IC=100μA）

PNP型晶体管的测试方法与NPN型晶体管的测试方法相似。其测试曲线如图1-31所示。

4.稳压二极管的测试

以2CW19稳压二极管为例，查手册得知2CW19稳定电压的测试条件IR=3mA。测试时。仪器部件置位详见表A-7。

逐渐加大“峰值电压”，即可在荧光屏上看到被测管的特性曲线，如图A-32所示。

表A-7 2CW19稳压二极管测试时仪器部件的置位

部件 置位 部件

置位

峰值电压范围 AC 0～10V X轴集电极电压 5V/度

功耗限止电阻 5 kΩ Y轴集电极电流 1mA/度

读数：正向压降约0.7V，稳定电压约12.5V。

5.整流二极管反向漏电电流的测试

以2DP5C整流二极管为例，查手册得知2DP5的反向电流应≤500nA。测试时，仪器各部件的置位详见表A-8。

逐渐增大“峰值电压”，在荧光屏上即可显示被测管反向漏电电流特性，如图A-33所示。

读数：IR=4div×0.2μA×0.1(倍率)=80 nA

测量结果表明，被测管性能符合要求。

图A-32 稳压二极管特性曲线 图A-33 二极管反向电流测试

表A-8 2DP5C整流二极管测试时仪器部件的置位

部件 置位 部件

置位

峰值电压范围 0～10V Y轴集电极电流 0.2μA/度

功耗限制电阻 1 kΩ 倍率 Y轴位移拉出×0.1

X轴集电极电压 1V/度

6.二簇特性曲线比较测试

以NPN型3DG6晶体管为例，查手册得知3DG6晶体管输出特性的测试条件为IC=10 mA、VCE=10V。测试时，仪器部件的置位详见表A-9。

将被测的两只晶体管，分别插入测试台左、右插座内，然后按表1-8置位各功能键，参数调至理想位置。按下测试选择按钮的“二簇”琴键，逐步增大峰值电压，即可要荧光屏上显示二簇特性曲线，如图A-34所示。

表A-9 二簇特性曲线测试时仪器部件的置位

部件 置位 部件 置位

峰值电压范围 0～10V Y轴集电极电流 1 mA/度

极性 + “重复－－关”开关 重复

功耗限制电阻 250Ω 阶梯信号选择开关 10μA/级

X轴集电极电压 1V/度 阶梯极性 +

当测试配对管要求很高时，可调节“二簇位移旋钮”（37），使右簇曲线左移，视其曲线重合程度，可判定其输出特性的一致程度。

图A-34 二簇输出特性曲线

答案：C（非晶体管）。

晶体管图示仪可以测量晶体管的很多参数：三极管的输入、输出曲线，三极管的放大倍数，耐压值；

稳压二极管的稳压值，二极管的耐压值、输入特性曲线；

可控硅、场效应管的各项参数…

按原理也可以测试电容的耐压值（有些具有直流电压输出的图示仪也能用）；

进口TEKTRONIX376比较经典，国产上海新建（原上海无线电二十一厂）生产的国内拥有率高些，如：QT2、XJ4810…

B稳压二极管临界反向击穿电压未测试过，但感觉可以使用。

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