半导体三极管及场效应管的测量

一、技能目标

(1)熟悉XJ4810型半导体管特性图示仪的面板装置及操作方法;

(2)掌握测试前对仪器的检查与校验;

(3)会使用XJ4810型半导体管特性图示仪测试三极管及场效应管的特性曲线。

二、工具和仪器

(1)XJ4810型半导体管特性图示仪一台。

(2)NPN型和PNP型三极管及场效应管各一只。

三、实训内容与步骤

按XJ4810型半导体管特性图示仪的操作规程进行操作前的检查，完成“辉度”和“聚集”的调节、“灵敏度”校准、阶梯调零等操作。

1．小功率三极管的测量(以9013型NPN管和9012型PNP管为例)

1)输入特性曲线的测试

将屏幕上光点移至左下角，对阶梯信号调零，图示面板上的有关开关、旋钮置于如下位置:

①“峰值电压范围”: 0～10V。

②“集电极电源极性”: +(9013型NPN管)

－(9012型PNP管)

③“功耗限制电阻”: 10Ω左右。

④Y—“电流/度”: 阶梯信号。

⑤X—“电压/度”开关: UBE0．1V度。

⑥阶梯“重复—关”: 重复。

⑦“阶梯极性”: +(9013型NPN管)

－(9012型PNP管)

⑧“电压－电流/级”: 20μA/级。

先将“级/簇”旋钮旋至适中位置，三极管按图7－18所示方式连接，逐渐增大峰值电压，屏幕上将显示出如图7－19所示的NPN型三极管输入特性曲线，图中，线段左端亮点连线为UCE=0时的输入特性曲线，右端亮点连线为UCE＞0时的输入特性曲线。

图7－18 NPN型三极管的连接

图7－19 NPN型三极管输入特性曲线

2)输出特性曲线、转移特性曲线和β的测量

将屏幕上光点移至左下角，对阶梯信号调零，图示面板上的有关开关、旋钮置于如下位置:

①“峰值电压范围”: 0～10V。

②“集电极电源极性”: +(9013型NPN管)

－(9012型PNP管)

③“功耗限制电阻”: 500Ω。

④Y—“电流/度”: IC2m A/度。

⑤X—“电压/度”开关: UCE0．2V度。

⑥阶梯“重复—关”: 重复。

⑦“阶梯极性”: +(9013型NPN管)

－(9012型PNP管)

⑧“电压－电流/级”: 20μA/级

先将“级/簇”旋钮旋至适中位置，三极管仍按图7－18所示方式连接，逐渐增大峰值电压，屏幕上将显示出如图7－20所示的输出特性曲线，再调节“级/簇”旋钮改变屏幕上显示的输出特性曲线条数。

在输出特性曲线上选取ΔIC和ΔIB，则可计算出交流电流放大系数β=ΔIC/ΔIB。

β也可用三极管的转移特性进行测量，只要将上述的X轴作用开关拔到“基极电流或基极源电压”即得到三极管的电流放大曲线，如图7－21所示。这种曲线可直接观察β的线性好坏及计算出β=ΔIC/ΔIB的值。

将实验数据填入表7－5中。

表7－5 实验记录表

图7－20 三极管的输出特性曲线

图7－21 三极管的电流放大特性曲线

3)两管输出特性的比较

将“电压/度”改置为0．5V，其余各开关、旋钮仍按上述设置，将待比较的两只三极管按图7－22(a)所示连接，按下测试台上的“二簇”按键开关，则屏幕上将显示出两只被测管的输出特性曲线，如图7－22(b)所示，由该图即可实现对输出特性曲线的比较。

图7－22 两管输出特性测试连接和曲线图

4)晶体管击穿电压的测试

以NPN型3DK2晶体管为例，查手册得知3DK2BVCBO、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7－6。

逐步调高“峰值电压”，被测管按图7－23(a)的接法，Y轴IC=0．1m A时，X轴的偏移量为BVCEO值; 被测管按图7－23(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7－23(c)的接法，Y轴IC=0．1m A时，X轴的偏移量为BVEBO值。

表7－6 3DK2晶体管击穿电压测试时仪器部件的置位

图7－23 晶体管耐压测试连接图

测试曲线如图7－24所示。

图7－24 反向击穿电压曲线(NPN)

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7－25所示。

图7－25 反向击穿电压曲线(PNP)

2．场效应管的测量(以3DJ6G为例)

场效应管是一种电压控制器件，测量时，与上述三极管的不同之处在于，测试信号是阶梯电压而不是阶梯电流。

各种场效应管的符号及测量时所加的电压极性如表7－7所示。对场效应管各种参数的测量主要是通过转移特性和输出特性来进行，输出特性又称为漏极特性。

表7－7 场效应管的符号与电压极性

1)输出特性(漏极特性)的测量

图7－26 场效应管测试连接图

将屏幕上光点移至左下角，图示面板上的有关开关、旋钮置于如下位置:

①“峰值电压范围”: 0～50V。

②“集电极电源极性”: +。

③“功耗限制电阻”: 1kΩ。

④Y—“电流/度”: IC1m A/度。

⑤X—“电压/度”开关: UBE5V度。

⑥阶梯“重复—关”: 重复。

⑦“阶梯极性”: －。

⑧“电压－电流/级”: 1V/级。

⑨“串联电阻”: 0Ω。

场效应管按图7－26所示连接，逐渐增大峰值电压，屏幕上将显示出如图7－27所示的输出特性曲线，利用这一曲线可进行饱和漏电流IDSS参数的测量。

2)转移特性的测量

在测量输出特性曲线的基础上，调节水平移位旋钮，将光点移到屏幕的右上角，X—“电压/度”改置为“基极电流或基极源电压”，逐渐增大峰值电压，屏幕上将显示出如图7－28所示的转移特性曲线，利用这一曲线可进行饱和漏电流IDSS、夹断电压UP等参数的测量。

图7－27 场效应管的输出特性曲线

图7－28 场效应管的转移特性曲线

上述介绍了结型N沟道场效应管的测量方法，至于其他类型场效应管的测量，可参照表7－8及上述方法进行。

表7－8 数据记录表

应当指出，不论场效应管是结型还是绝缘栅型，测量时都应特别注意不能使漏源电压UDS、栅源电压UGS、耗散功率PDM及最大电流IDS超过额定值。此外，对绝缘栅型场效应管还应避免因感应电压过高而造成管子击穿，其方法是不使栅极悬空，即保证栅源极之间有直流通路。测量时可将“电压－电流/级”开关置于电压挡，若该开关置于电流挡，则应在栅极之间并接电阻。施加于结型场效应管的阶梯极性不能接反，否则PN结处于正偏，极易烧坏管子。

四、实验报告

(1)通过测量结果的分析及记录，直观感受各被测器件的特性曲线。

(2)结合半导体管特性图示仪的工作原理，分析实验过程中出现各种现象的原因。

(3)记录实验过程遇到的问题并进行分析，写出心得体会。