半导体三极管β值测量仪
如何测量晶体管的好坏
如何测量三极管的好坏（1）检查三极管的两个PN结。
我们以PNP管为例来说明，一只PNP型的三极管的结构相当于两只二极管，负极靠负极接在一起。
我们首先用万用表R×100或R×1K挡测一下e 与b之间和e与c之间的正反向电阻。
当红表笔接b 时，用黑表笔分别接e和c应出现两次阻值小的情况。
然后把接b 的红表笔换成黑表笔，再用红表笔分别接e和c，将出现两次阻值大的情况。
被测三极管符合上述情况，说明这只三极管是好的。
（2）检查三极管的穿透电流：我们把三极管c、e之间的反向电阻叫测穿透电流。
用万用表红表笔接PNP三极管的集电极 c , 黑表笔接发射极 e，看表的指示数值，这个阻值一般应大于几千欧，越大越好越小说明这只三极管稳定性越差。
（3）测量三极管的放大性能：分别用表笔接三极管的c和e看一下万用表的指示数值，然后再c与b间连接一只50--100K的电阻看指针向右摆动的多少，摆动越大说明这只管子的放大倍数越高。
外接电阻也可以用人体电阻代替，即用手捏住b和c.常用晶体二极管的识别晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。
1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。
正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。
电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。
2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。
发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。
半导体器件综合测试实验报告
半导体器件综合测试实验报告1实验⽬的了解、熟悉半导体器件测试仪器，半导体器件的特性，并测得器件的特性参数。
掌握半导体管特性图⽰仪的使⽤⽅法，掌握测量晶体管输⼊输出特性的测量⽅法；测量不同材料的霍尔元件在常温下的不同条件下（磁场、霍尔电流）下的霍尔电压，并根据实验结果全⾯分析、讨论。
2实验内容测试3AX31B、3DG6D的放⼤、饱和、击穿等特性曲线，根据图⽰曲线计算晶体管的放⼤倍数；测量霍尔元件不等位电势，测霍尔电压，在电磁铁励磁电流下测霍尔电压。
3实验仪器XJ4810图⽰仪、⽰波器、三极管、霍尔效应实验装置。
4实验原理4.1三极管的主要参数4.1.1 直流放⼤系数共发射极直流放⼤系数ββ=-( 4-1)(I I)/IC CEO B时，β可近似表⽰为当I IC CEOβ=( 4-2)I/IC B4.1.2 交流放⼤系数共发射极交流放⼤系数β定义为集电极电流变化量与基极电流变化量之⽐，即CE CBv i i β=?=?常数( 4-3)4.1.3 反向击穿电压当三极管内的两个PN 结上承受的反向电压超过规定值时，也会发⽣击穿，其击穿原理和⼆极管类似，但三极管的反向击穿电压不仅与管⼦⾃⾝的特性有关，⽽且还取决于外部电路的接法。
4.2霍尔效应霍尔效应是导电材料中的电流与磁场相互作⽤⽽产⽣电动势的效应，从本质上讲，霍尔效应是运动的带电粒⼦在磁场中受洛仑兹⼒的作⽤⽽引起的偏转。
当带电粒⼦（电⼦或空⽳）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的⽅向上产⽣正负电荷在不同侧的聚积，从⽽形成附加的横向电场。
图4-1 霍尔效应⽰意图如图4-1所⽰，磁场B 位于Z 的正向，与之垂直的半导体薄⽚上沿X 正向通以电流sI （称为控制电流或⼯作电流），假设载流⼦为电⼦（N 型半导体材料），它沿着与电流s I 相反的X 负向运动。
由于洛伦兹⼒L f 的作⽤，电⼦即向图中虚线箭头所指的位于y 轴负⽅向的B 侧偏转，并使B 侧形成电⼦积累，⽽相对的A 侧形成正电荷积累。
使用万用表测量二极管和三极管的测量ppt课件
图1.19 二极管的组成示例
.
3.4.5 二极管的检测
▪ PN结的单向导电性是进行二极管测量的根本依 据。
▪ 1．模拟式万用表测量二极管 ▪ 第一步：正、反向电阻的测量 ▪ 通常小功率锗二极管正向电阻值为300~500，硅管为
1k或更大些。 ▪ 锗管反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在500k以上,
图1.17 常见二极管的电路符号
.
3.4.3 二极管的主要技术参数
▪ （1）最大正向电流
最大正向电流（IF）指长期运行时二极
管允许通过的最大正向平均电流。 ▪ （2）最高反向工作电压
最高反向工作电压（URM）指正常工作
时，二极管所能承受的反向电压的最大 值。
.
▪ （3）最高工作率 最高工作频率（fM）指二极管能保持良好 工作性能条件下的最高工作频率。
1.20所示。
.
图1.20 常见晶体三极管的外形及电路符号
.
3.5.2 三极管的主要技术参数
（1）交流电流放大系
交流电流放大系数包括共发射极电流放大系数
（）和共基极电流放大系数（），它是表明三极
管放大能力的重要参数。
（2）集电极最大允许电流
集电极最大允许电流（ICM）指三极管的电流放 大系数明显下降时的集电极电流。
几乎看不到万用表指针的偏转（大功率二极管的数值要 小得多）。 ▪ 正反向电阻的差值越大越好。 ▪ 在侧量时，要选用电阻档，小功率二极管用100档或1k 档；对于大功率二极管可选用一倍档
.
▪ （2）极性的判别
▪
根据二极管正向电阻小，反向电阻大的
特点可判别二极管的极性。以测量电阻值较
小的那次为止，万用表黑笔所接的电极为二
.
三极管基础知识及测量方法
三极管基础知识及测量方法三极管基础知识及测量方法一、晶体管基础双极结型三极管相当于两个背靠背的二极管PN 结。
正向偏置的 EB 结有空穴从发射极注入基区，其中大部分空穴能够到达集电结的边界，并在反向偏置的 CB 结势垒电场的作用下到达集电区，形成集电极电流 IC 。
在共发射极晶体管电路中 ,发射结在基极电路中正向偏置 , 其电压降很小。
绝大部分的集电极和发射极之间的外加偏压都加在反向偏置的集电结上。
由于 VBE 很小，所以基极电流约为IB= 5V/50 k Ω = 0.1mA 。
如果晶体管的共发射极电流放大系数β = IC / IB =100, 集电极电流 IC=β*IB=10mA。
在500Ω的集电极负载电阻上有电压降VRC=10mA*500Ω=5V，而晶体管集电极和发射极之间的压降为VCE=5V，如果在基极偏置电路中叠加一个交变的小电流ib，在集电极电路中将出现一个相应的交变电流ic，有c/ib=β，实现了双极晶体管的电流放大作用。
金属氧化物半导体场效应三极管的基本工作原理是靠半导体表面的电场效应，在半导体中感生出导电沟道来进行工作的。
当栅 G 电压 VG 增大时，p 型半导体表面的多数载流子棗空穴逐渐减少、耗尽，而电子逐渐积累到反型。
当表面达到反型时，电子积累层将在 n+ 源区 S 和 n+ 漏区 D 之间形成导电沟道。
当VDS ≠ 0 时，源漏电极之间有较大的电流 IDS 流过。
使半导体表面达到强反型时所需加的栅源电压称为阈值电压 VT 。
当 VGS>VT 并取不同数值时，反型层的导电能力将改变，在相同的 VDS 下也将产生不同的 IDS , 实现栅源电压VGS 对源漏电流 IDS 的控制。
二、晶体管的命名方法晶体管：最常用的有三极管和二极管两种。
三极管以符号BG（旧）或（T）表示，二极管以D表示。
按制作材料分，晶体管可分为锗管和硅管两种。
按极性分，三极管有PNP和NPN两种，而二极管有P型和N型之分。
[整理]3半导体三极管
![[整理]3半导体三极管](https://img.taocdn.com/s3/m/5aab4aa1a1c7aa00b42acb47.png)
一、复习引入三极管是电子电路中基本的电子器件之一，在模拟电子电路中其主要作用是构成放大电路。
在数字电路中主要作用是作为电子开关。
二、新授（一）三极管的结构和分类根据不同的掺杂方式，在同一个硅片上制造出三个掺杂区域，并形成两个PN结，三个区引出三个电极，就构成三极管。
采用平面工艺制成的NPN型硅材料三极管的结构示意图如图1(a)所示。
位于中间的P区称为基区，它很薄且掺杂浓度很低，位于上层的N区是发射区，掺杂浓度最高；位于下层的N区是集电区，因而集电结面积很大。
显然，集电区和发射区虽然属于同一类型的掺杂半导体，但不能调换使用。
如图1(b)所示是NPN型管的结构示意图，基区与集电区相连接的PN结称集电结，基区与发射区相连接的PN结称发射结。
由三个区引出的三个电极分别称集电极c、基极b和发射极e。
（a）NPN型硅材料三极管结构示间意图（b）NPN型管的结构示意图（c）NPN型和PNP型管的符号图1 三极管的结构示意图按三个区的组成形式，三极管可分为NPN型和PNP型，如图1(c)所示。
从符号上区分，NPN型发射极箭头向外，PNP 型发射极箭头向里。
发射极的箭头方向除了用来区分类型之上，更重要的是表示三极管工作时，发射极的箭头方向就是电流的流动方向。
三极管按所用的半导体材料可分为硅管和锗管；按功率可分为大、中、小功率管；按频率可分为低频管和高频管等。
常见三极管的类型如图2所示。
3DG6 NPN型高频小功率硅管3AD6 PNP型低频大功率锗管3AX31 PNP型高频小功率锗管3DX204 NPN型低频小功率硅管图2 常见三极管的类型（二）三极管的电流放大作用及其放大的基本条件三极管具有电流放大作用。
下面从实验来分析它的放大原理。
1．三极管各电极上的电流分配用NPN型三极管构成的电流分配实验电路如图3所示。
电路中，用三只电流表分别测量三极管的集电极电流I C、基极电流I B和发射极电流I E，它们的方向如图中箭头所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要半导体三极管β值测量仪是用来测量NPN型三极管电流放大倍数β值的一种简易仪器。
它的设计分为几个部分，首先是转化电路，用微电流电路使晶体管基极电流为一定值，用转化电路将所求c I转换为电压来测量。
然后是比较电路，将转换电路得来的电压与所预设的基准电压比较即可知道β值的范围具体是在80~120,120~160还是160~200之间，其中基准电压用电阻分压的形式得到，大于对应的基准电压输出高电平，否则输出低电平，由比较电路的到比较结果后，将对应β值的由高到低的比较结果连接到发光二极管的阳极并且将二极管阴极接地这样即可实现当没有接入三极管或者β<80时，四个发光二极管全灭；80<β<120时，发光二极管亮一只；120<β<160时，发光二极管亮两个；160<β<200时，亮三个发光二极管；当β>200时，四只发光二极管全亮。
关键词：NPN三极管；转换电路；比较电路；发光二极管一、总体方案与原理说明 1、总体方案框图如图：2、各部分电路功能的简单说明：① 转换电路：它是用与把不能直接用仪器测量的NPN 型三极管β值转换成可以直接被测量的集电极电压，再把这个电压采样放大，为下一级电压比较电路提供采样电压，其中包括提供恒定电流的电路和起放大隔离的差动放大电路。
② 电压比较电路：由于被测量的物理量要分三档（即β值分别为80～120，120～160及160 ～200对应的分档编号分别是1、2、3）还要考虑到少于80，和大于200的，于是比较电路需要把结果分成五个层次。
则至少需要四个基准电压，该电路就是有一个串联电阻网络产生四个不同的基准电压，再用四个运算放大器组成的比较电路，将取样信号同时加到具有不同基准电压的比较电路输入端进行比较，对应某一定值o U ，相应的一个比较电路输出为高电平，其余比较器输出为低电平。
③显示：该电路功能是用发光二极管显示被测量的NPN 型三极管β值的档次。
二、原理及技术指标1.转换电路转换电路要将变化的三极管β值转化为与之成正比变化的电压量，再取样进行比较、分档。
上述转换过程可由以下方案实现：（1）微电流源电路为了获得极其微小的输出电流（如三极管基极电流比较小），这时可令 其电路图如下：转换电路比较电路基准电压显示电路图 微电流源电路根据电路原理分析得：IB=(Vcc-UBE)/RB 又由于UBE 几乎为定值，所以IB 为定值。
（2）差动放大电路差动放大电路原理如下：根据理想运放线性工作状态的特性，利用叠加原理可求得1i 1f2i 3231f o 1v v v R R R R R R R -+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=取电路参数：R1=R2=R3=Rf, vo=vi2-vi1可见，输出电压值等于两输入电压值相减之差，实现相减功能。
其中运算放大器采用集成电路LM311。
LM311采用单电源供电，其内部只由一个运算放大器构成，其封装及内部结构如下所示：综合上述得出转换电路的电路图如下：2、电压比较电路其中的运算放大器采用集成电路LM324。
LM324内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用, 也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。
它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。
其封装及内部结构如下所示：由于为了测得三极管β值则需要将由差动放大电路出来的电压值与对应的β值为80,120,160和200时对应的基准电压进行比较，综上所述可以得出如下电路图：3、显示电路显示电路由四只发光二极管组成，其电路图如下：二极管的发光原理如下：LED二极管它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的核心部分是由P 型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关.LED的实质性结构是半导体PN结，核心部分由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。
其发光原理可以用PN结的能带结构来做解释。
制作半导体发光二极管的半导体材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P 区有较多的迁移率较低的空穴。
在常态下及PN结阻挡层的限制，二者不能发生自然复合，而当给PN 结加以正向电压时，由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反，因此势垒高度降低，势垒区宽度变窄，破坏了PN结动态平衡，产生少数载流子的电注入[16]。
空穴从P区注入N区，同样电子从N区注入到P区，注入的少数载流子将同该区的多数载流子复合，不断的将多余的能量以光的形式辐射出去. 二极管就发出光了由二极管发亮的个数可以判断半导体三极管的电流放大倍数即β值三、单元电路的设计及参数计算1. 转换电路图示：依题意有：〈1〉.假设2N1711为待测NPN三极管;〈2〉.IB的选择应在10μA～20 μA之间为宜所以取R1=430KΩ,R2=215KΩ（1）β值与Ic有关；（2）小功率管的β值在Ic ＝2～3mA时较大，而在截止与饱和区较小，测量不准确。
因此，取输出电流IB＝20uA（3）.因为参考电流IB约为20μA左右,则，由R-2=UBE)(Vcc/IB并且已知VBE=0.7V 得：R2=2.15K再把R2=2.15K代回，由2/)UBE-cc(B RVI=得出IB=20μA,符合要求。
〈4〉由于基极电流IB＝20uA，所以为了便于测量，R1应取大一点，这里取R1=430K〈5〉.R3是集电极取样电阻，考虑到UR3〈5-0.7=4.3V，UR3=IB*β*R3β的范围为0—200，，为了便于计算，这里取R3=1K〈6〉.为了减少差动放大电路对被测电压的影响，R4—R7应尽量取大一点，R4=R5=R6=R7=1K,这样才能使差动放大电路起到隔离放大的作用。
综合上述转换电路的电阻值为：R1=4.6 K, R2=215K, R3=1K ，R4=R5= R6=R7=1K2.电压比较电路：电压比较电路图实物图示：由课题设计要求可知，设计要求显示被测三极管β值范围为50～180，而且，分档显示80～120，120～160，160～200，因此，应通过上级电路计算出的元件取值求得各档次的基准比较电压边值。
由R3、BI、被测三极管β值即可计算出对应的基准比较电压：当β=80时，Ui=R2*β*R3=0.00002*80*1000=1.6V当β=120时，Ui=R2*β*R3= 0.00002*120*1000=2.4V当β=160时，Ui=R2*β*R3=0.00002*160*1000=3.2V当β=200时，Ui=R2*β*R3=0.00002*200*1000=4.0V可以计算出电压比较电路串联网络中各个分压电阻的阻值，5V电源供电，分压总电阻取R=5k：β=80时，Ω=Ω⨯=Ω⨯=kkkVccUR6.1556.15iβ=120时，Ω=Ω⨯=Ω⨯=kkkVccUR4.2554.25iβ=160时，Ω=Ω⨯=Ω⨯=kkkVccUR2.3552.35iβ=200时，Ω=Ω⨯=Ω⨯=kkkVccUR0.4550.45i从而得出最后5个分压电阻的阻值分别为：R8=5 KΩ-4KΩ=1KΩ, R9=4 KΩ-3.2 KΩ=0.8 KΩR10=3.2 KΩ-2.4KΩ=0.8KΩ, R11=2.4 KΩ-1.6KΩ=0.8KΩ,R12=1.6KΩ3.发光二极管的选择根据发光二极管的工作特点即它的工作电压和电流，选择普通的发光二极管LED即可。
根据要求本仪器最终输出为二极管的光，选择发色泽鲜艳的红色光的二极管作为最终输出的二极管。
由以上介绍可知：当LED1~LED4全灭为β倍数小于80或者未接入半导体三极管，LED4亮为80<β<120;LED3和LED4亮为120<β<160;LED2,LED3和LED4亮时为160<β<200；当LED1~LED4全亮时为β>200。
从而得到半导体三极管β值。
四、总体仿真电路图根据如图电路，仿真效果良好，很明了的显示了半导体三极管的电流放大倍数值β，电路结构简单，所用元件少，经济适用！辽宁工程技术大学电子技术课程设计五、设计小结通过为期近一周的努力，我终于完成了以“半导体三极管β值测量仪”为题的课程设计，在这次设计中，首先是选题，查找有关资料，初步确认三极管β值测量的基本步骤。
其次是对方案分析比较，确定设计的最优方案。
再次是电路原理设计与电路仿真。
最后是编写整理设计说明书。
当然在这次设计中遇到了很多问题，比如在仿真时二极管不亮经检查发现在转换电路中的集成运放lm311电路连接错误，改正后仿真运行良好使得最终能够在周四的晚上发给老师，老师看过后给出了确切的评价和改进方法，对我有很大的帮助。
我根据老师的改进方法进行了修改，又根据同学的意见，最后对不标准的格式进行修改，遂成为了今天的成稿。
通过这次设计，不仅复习了以前学过的知识，在熟练接线方法的基础上还对集成运放的原理有了更加深入地了解。
同时我学会了使用作图软件0.11u ltisimM进行绘制电路图和使用它进行仿真实验，收获颇多！再次对回老师和帮助我的同学表示衷心的感谢！袁红太：半导体三极管β值测量仪六、参考文献[1] 童诗白，华成英.模拟电子技术（第四版）.北京：高等教育出版社，2006.[2]李根华等编.电子线路设计指导.北京航空航天大学出版社。
2005[3] 孙骆生.电工学基本教程，4版.北京：高等教育出版社，2008..[4] 毕淑娥.电工与电子技术基础[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.[5] 秦曾煌，姜三勇.电工学电子技术，7版.北京：高等教育出版社，2009.。