文档介绍：半导体管特性图示仪的使用和晶体管参数测量
一、实验目的
1、了解半导体特性图示仪的基本原理
2、学****使用半导体特性图示仪测量晶体管的特性曲线和参数。
二、预****要求
1、阅读本实验的实验原理,了解半导体图示仪的工作原理以及XJ4810 型半导体管图示仪的各旋钮作用。
2、复****晶体二极管、三极管主要参数的定义。
三、实验原理
(一)半导体特性图示仪的基本工作原理
任何一个半导体器件,使用前均应了解其性能,对于晶体三极管,只要知道其输入、输出特性曲线,就不难由曲线求出它的一系列参数,如输入、输出电阻、电流放大倍、漏电流、饱和电压、反向击穿电压等。但如何得到这两组曲线呢?最早是利用图4-1 的伏安法对晶体管进行逐点测试,而后描出曲线,逐点测试法不仅既费时又费力,而而且所得数据不能全面反映被测管的特性,在实际中,广泛采用半导体特性图示仪测量的晶体管输入、输出特性曲线。
图4-1 逐点法测试共射特性曲线的原理线路用半导体特性图示仪测量晶体管的特性曲线和各种直流参量的基本原理是用图4-2(a)中幅度随时间周期性连续变化的扫描电压UCS代替逐点法中的可调电压EC,用图4-2(b)所示的和扫描电压UCS的周期想对应的阶梯电流iB来代替逐点法中
可以逐点改变基极电流的可变电压EB,将晶体管的特性曲线直接显示在示波管的荧光屏上,这样一来,荧光屏上光点位置的坐标便代替了逐点法中电压表和电流表的读数。
1、共射输出特性曲线的显示原理
当显示如图4-3 所示的NPN 型晶体管共发射极输出特性曲线时,图示仪内部和被测晶体管之间的连接方式如图4-4 所示. T是被测晶体管,基极接的是阶梯波信号源,由它产生基极阶梯电流ib 集电极扫描电压UCS直接加到示波器(图示仪中相当于示波器的部分,以下同)的X轴输入端,,经X轴放大器放大到示波管水平偏转板上集电极电流ic经取样电阻R得到与ic成正比的电压,UR=ic,R加到示波器的Y轴输入端,,所以荧光屏光点水平方向移动距离代表ic的大小,也就是说,荧光屏平面被模拟成了uce-ic 平面.
图4-4 输出特性曲线显示电路输出特性曲线的显示过程如图4-5 所示
当t=0 时, iB =0 ic=0 UCE =0 两对偏转板上的电压均为零,设此时荧光屏上光点的位置为坐标原点。在 0-t1,这段时间内,集电极扫描电压 UCS 处于第一个正弦半波周期。
图4-5 晶体管输出特性曲线的显示过程
UCE开始由零逐渐增大到最大值,然后再由最大值逐渐减少到零,它在水平方向上影响电子束,由于这段时间内iB=IBO=0,ic=ICEO,其大小决定于被测晶体管本身的特性,且随UCE而变,它在垂直方向上使电子束发生相应的偏转。因为
UCE在水平方向上和ic 在垂直方向上对电子束的作用是同时存在的,二者作用的结果,使光点从坐标原点出发,沿着向右上方伸展的一条曲线逐渐移到最大,再由最大沿原路逐渐回到坐标原点,这条曲线(光点移动的轨迹)就是iB=IBO=0 所对应的那条输出特性曲线。
在正弦半波的第一个周期刚刚结束,第二个周期刚开始的t1 时,ib值从零跳变到IB1。在t1-t2这段时间内,集电极扫描电压处于正弦半波的第二个周期,它在水平方向上对电流束的影响与0-t1的一样,由于t1-t2这段时间内iB = IB1值恒定不变,所以ic的大小仅取决于管子本身的特性和U CE 的变化,并在垂直方向上使电子束发生相应的偏转,UCE和ic对电子束作用的结果,使得荧光屏上的光点从坐标原点出发,沿着向右上方伸展的另一条曲线逐渐移到最大,在由最大沿原路逐渐移回到坐标原点。这条曲线就是ib=IB1所对应的输出特性曲线。在第二个周期的正弦半波扫描电压刚刚结束,第三个周期刚开始的t2时刻,ib值从IB1跳变到IB2。在t2-t3这段时间内,由扫描电压的第三个正弦半波进行扫描,且ib=IB2,光点移动的轨迹ib=IB2所对应的那条输出特性曲线。就这样,ib每取一个值,就有一个周期的正弦半波进行扫描,光点移动的轨迹就是一条新的特性曲线,基极电流有几个取值(包括ib=0),光点就要依次扫过几条曲线,
例如图4-5 中,光点要依次扫过七条曲线。当最后一条曲线扫完后,光点回到原点,ib值的跳变完成一个周期又跳回到ib=IB0=0 的状态,以后便重复上述过程,光点开始第二次依次扫过iB=0,iB=IB1,iB=IB2所对应的输出特性曲线。以上的讨论可以看到,在基极阶梯电流的每一个周期内,光点要依次扫过每条输出特性曲线一个往返。当基极阶梯电流的频率足够高(周期足够短),即单位时间内光点扫过的每条曲线得次数足够多时,借助于示波管的余辉时