演示实验：用晶体管特性图示仪测得的共射输入和输出特性曲线
晶体管测试
实验二晶体管测试一、实验目的：1．熟悉晶体二极管、三极管和场效应管的主要参数。
2．学习使用万用电表测量晶体管的方法。
3．学习使用专用仪器测量晶体管的方法。
二、实验原理：（一）晶体管的主要参数：晶体管的主要参数分为三类：直流参数、交流参数和极限参数。
其中极限参数由生产厂规定，可以在器件特性手册查到，直接使用。
其它参数虽然在手册上也给出，但由于半导体器件的参数具有较大的离散性，手册所载参数只能是统计大批量器件后得到的平均值或范围，而不是每个器件的实际参数值。
因为使用晶体管时必须知道每个管子的质量好坏和某些重要参数值，所以，测量晶体管是必须具备的技术。
下面结合本次实验内容，简介晶体管的主要参数。
1．晶体二极管主要参数：使用晶体二极管时需要了解以下参数：（1）最大整流电流I F ：二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流，由手册查得。
（2）正向压降V D ：二极管正向偏置，流过电流为最大整流电流时的正向压降值，可用电压表或晶体管图示仪测得。
（3）最大反向工作电压V R ：二极管使用时允许施加的最大反向电压。
可用电压表或晶体管特性图示仪测得反向击穿电压V(BR) 后，取其1∕2即是。
（4）反向电流I R：二极管未击穿时的反向电流值。
可用电流表测得。
（5）最高工作频率f M ：一般条件下较难测得，可使用特性手册提供的参数。
（6）特性曲线：二极管特性曲线可以直观地显示二极管的特性。
由晶体管特性图示仪测得。
2．稳压二极管主要参数：稳压二极管正常工作时，是处在反向击穿状态。
稳压二极管的参数主要有以下几项：（1）稳定电压V Z：稳压管中的电流为规定电流时，稳压管两端的电压值。
手册虽然给出了每种型号稳压二极管的稳定电压值，但此值的离散性较大，所以手册所给只能是一个范围。
此值必须测定后才能使用稳压二极管。
可用万用电表或晶体管特性图示仪测量。
（2）稳定电流I Z：稳压管正常工作时的电流值，参数手册中给出。
使用晶体管特性图示仪测量此项参数比较方便，可直接观察到稳压管有较好稳压效果时对应的电流值，便是此值。
晶体管特性图示仪教程详解
检查放大器增益 检查阶梯信号
阶梯信号
9.3.4 测试特性前各开关、旋钮 位置选取
由管型确定的旋钮位置 1 集电极扫描信号。“极性”开关：用来改变
扫描电源对地的极性。 2 基极阶梯信号。“极性”开关：根据被测 管的
不同类型，可以改变阶梯信号的正负极性。
与管型无关的扳键、旋钮 阶梯作用，置于重复位置；级/秒为200级/s；级/族 为
测试台 将测试选择位于中间位置，接地开关置于需要的位
9.3.5 测试前注意事项
要对被测管的主要直流参数有一个大概的了解 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 BUCEO、BUCBO、ＢUEBO。 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。 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。 对被测管进行必要的估算。 在进行ICM的测试时，一般采用单簇为宜，以 免损坏被测管。
置“簇”时，通过电子开关自动地交替显示左右二簇特性曲线。 使
用时“级∕簇”应置于适当位置，以利于观察。二簇特性曲线比 较
时，请勿误用单簇按键。 零电压、零电流。被测管未测之前，应先调整阶梯信号
的起始级在零电平的位置。
按下“零电流”键时，被测半导体管的基极处于开路状态， 就能 测量ICEO特性。
(2)左右测试插座插孔：插上专用插座，可测试F1、F2型管座 的功率晶体管。
(2) Y轴增益。校正Y轴增益用。
(3)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。
(4)电流∕度×0.1倍率指示灯。灯亮仪器表示进 入电流∕度×0.1倍工作状态。
X轴部分
电子元器件三极管的曲线特征
三极管的特性曲线--深铭易购元器件商城三极管外部各极电压和电流的关系曲线，称之为三极管的性能曲线，别称伏安特性曲线。
它不但能体现三极管的产品品质与性能，还能用于定量地计算出三极管的一些叁数，是分析和设计三极管电路的重要依据。
针对三极管的不一样接口方式，拥有不一样的性能曲线。
运用最普遍的是共发射极集成运放，其主要检测电路如图Z0118所示，共发射极性能曲线能够用描点法画出，还可以由晶体管性能图示仪直接显示出来。
一、输入性能曲线在三极管共射极连接的状况下，当集电极与发射极相互间的电压UBE 保持不一样的定值时，UBE和IB相互间的一簇关系曲线，称之为共射极输入性能曲线，如图Z0119所示。
输入性能曲线的数学关系式为：IB＝f（UBE）| UBE = 常数 GS0120由图Z0119 可以看得出这簇曲线，有下边几个特点：（1）UBE = 0的一条曲线与二极管的正向性能差不多。
这意味着UCE = 0时，集电极与发射极发生故障，相等于2个二极管并联，这样IB与UCE 的关系就变成2个并联二极管的伏安性能。
（2）UCE由零开始慢慢变大时输入性能曲线右移，并且当UCE的数值增加到较大时（如UCE ＞1V），各曲线基本上重叠。
这由于UCE由零慢慢变大时，使集电结宽度慢慢扩大，基区总宽相对地缩减，使存储于基区的注入载流子的总数降低，复合降低，因此IB缩减。
如保持IB为定值，就需要增加UBE ，故使曲线右移。
当UCE 比较大时（如UCE ＞1V），集电结所加反向电压，已足可以注入基区的非平衡载流子绝大多数都拉向集电极去，以至UCE再增加，IB 也不再显著地降低，这样，就产生了各曲线基本上重叠的现像。
（3）和二极管相同，三极管也有1个门限电压Vγ，一般硅管约为0.5～0.6V，锗管约为0.1～0.2V。
二、输出特性曲线输出特性曲线如图Z0120所示。
测试电路如图Z0117。
输出特性曲线的数学关系式为：由图还可以看得出，输出特性曲线可分成3个区域：（1）截止区：指IB=0的那条性能曲线以下的区域。
双极型晶体管————工作原理
Wb
C
基 区
C结
Wb
2. 饱和区
条件： e结正偏，c结正偏（uCE<uBE即临界饱和线的左侧）。 特点： iC不受iB控制，表现为不同iB 的曲线在饱和区汇集。 由于c结正偏，不利于集电 区收集电子，同时造成基区复合 电流增大。因此：
4 3 2 1 0
iC/ m A u CE＝u BE
临界饱和线
二. 电流分配关系
由以上分析可知，晶体管三个电极上的电流与内部载
流子传输形成的电流之间有如下关系：
I E I EN I BN I CN I B I BN I CBO I BN I C I CN I CBO I CN
可见，在放大状态下，晶体 管三个电极上的电流不是孤立的， R
c I CBO b IB IC
的讨论可以看出，在晶体管 中，窄的基区将发射结和集 电结紧密地联系在一起。从 而把正偏下发射结的正向电 流几呼全部地传输到反偏的 R B 集电结回路中去。这是晶体 管能实现放大功能的关键所 U BB 在。
I CN
N RC
I BN
P
15V
I EP e IE
I
N+
EN
UCC
UCE ≥1
90
60 30 0 0.5 0.7 0.9 UCE > 0
止，iB为反向电流。若反向电 压超过某一值时，e结也会发 生反向击穿。
u BE/V
综上所述，晶体管是一种非线性导电器件，有三个工 作区，对应三种不同的工作状态：
⑴.放大状态（iB>0，uCE≥uBE，即e结正偏，c 结反偏）
特点：①.iC受iB控制，即IC= IB或△IC= β△ IB
大功率达林顿晶体管
三极管的特性曲线
特点：曲线簇靠近纵轴附近，各条曲线的 特点：曲线簇靠近纵轴附近， 上升部分十分密集，几乎重叠在一起， 上升部分十分密集，几乎重叠在一起，可以 看出： 看出： 改变时， 当 IB 改变时，Ic 基本上不会随之而改 变。
Ε 晶体管饱和的程度将因IB和Ic的数值不同 晶体管饱和的程度将因I Ic的数值不同
3
6
9
IC(mA ) 4 3 2 1 3 6 9
此区域中 : 100µA µ IB=0,IC=ICEO 80µABE< 死区 µ ,U 电压， 电压 60µA ，称为 µ 截止区。 截止区。 40µA µ 20µA µ IB=0 12 UCE(V)
输出特性曲线簇
输出特性三个区域的特点: 输出特性三个区域的特点
Ε （2）为了保证三极管工作在放大区，在组成放大 为了保证三极管工作在放大区，
电路时， 电路时，外加的电源的极性应使三有管的发射结 处于正向偏置状态，集电结则处于反向偏置状态。 处于正向偏置状态，集电结则处于反向偏置状态。
Ε （3）即使三极管工作在放大区，由于其输入，输 即使三极管工作在放大区，由于其输入，
结论： 结论： 在放大区，UBE> 0.7V，UBC< 0，Je正 在放大区， 0.7V， 0，Je正 偏，Jc反偏，Ic随IB变化而变化，但与 反偏， 变化而变化， 的大小基本无关。 UCE的大小基本无关。 ΔIc>>ΔIB，具有很强的电流放大作 用！
3、饱和区： 饱和区：
Ε Ε Ε
晶体管工作在饱和模式下： 晶体管工作在饱和模式下： >0.7V， >0， Je、Jc均正偏 均正偏。 UBE>0.7V，UBC>0，即：Je、Jc均正偏。
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=βIB , 且 ∆IC = β ∆ IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCE<UBE ， βIB>IC，UCE≈0.3V (3) 截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO ≈0 截止区： 死区电压，
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。
第二章三极管及放大电路基础
第二章三极管及放大电路基础教学重点1•了解三极管的外形特征、伏安特性和主要参数。
2•在实践中能正确使用三极管。
3•理解放大的概念、放大电路主要性能指标、放大电路的基本构成和基本分析方法。
4•掌握共发射极放大电路的组成、工作原理，并能估算电路的静态工作点、放大倍数、输入和输出电阻等性能指标。
5 •能搭建分压式放大电路，并调整静态工作点。
教学难点1 •三极管的工作原理。
2.放大、动态和静态以及等效电路等概念的建立。
3 •电路能否放大的判断。
学时分配2.1三极管2.1.1三极管的结构与符号通过实物认识常见的三极管三极管有三个电极，分别从三极管内部引出，其结构示意如图所示。
集电区基区发射区发射极e按两个PN结组合方式的不同，三极管可分为PNP型、NPN型两类，其结构示意、电路符号和文字符号如图所示。
集电极cNC e发射极eNPN型PNP型有箭头的电极是发射极，箭头方向表示发射结正向偏置时的电流方向，由此可以判断管子是PNP型还是NPN型。
三极管都可以用锗或硅两种材料制作，所以三极管又可分为锗三极管和硅三极管。
2.1.2三极管中的电流分配和放大作用动画：三极管电流放大作用的示意做一做：三极管中电流的分配和放大作用观察分析实验参考数据：1） 三极管各极电流分配关系：I E = I B + I C ， I E ~l C ? 1 2B2） 基极电流和集电极电流之比基本为常量，该常量称为共发射极直流放大系数B3）基极电流有微小的变化量 A B ，集电极电流就会产生较大的变化量 A i c ,且电流变化量之比也基本为常量，该常量称为共发射交流放大系数1“定义为：r ： PNP 型三极管放大工作时，其电源电压 V CC 极性与NPN 型管相反，这时，管子三个电极的电流方向也与 NPN 型管电流方向相反，电位关系则为V E >V B >V C 。
2.1.3三极管的特性曲线三极管在电路应用时，有三种组态（连接方式），以基极为公共端的共基极组态、以发射极为公共端的共发射极组态和以集电极为公共端的共集电极组态，如图所示。
晶体管特性图示仪实验指导书
晶体管特性图示仪实验指导书一、实验目的：熟悉YB4812型图示仪的面板装置及其操作方法；会测量二极管的正、反向特性，三极管的输入特性、输出特性及主要参数。
二、实验原理：晶体管特性图示仪主要由阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于X-Y方式的示波器、测试转换开关及一些附属电路组成。
晶体管特性图示仪根据器件特性测量的工作原理，将上述单元组合，实现各种测试电路。
阶梯波信号源产生阶梯电压或阶梯电流，为被测晶体管提供偏置；集电极扫描电压发生器用以供给所需的集电极扫描电压，可根据不同的测试要求，改变扫描电压的极性和大小；示波器工作在X-Y状态，用于显示晶体管特性曲线；测试开关可根据不同晶体管不同特性曲线的测试要求改变测试电路。
三、实验设备：1、YB4812型图示仪；数量：1台；2、9013 NPN型三极管，4007二极管。
四、实验预习要求：1、复习好《电子测量》中晶体管测量的有关章节。
2、参照仪器使用说明书，掌握 YB4812型图示仪的使用方法。
3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。
五、实验步骤：1、（1）开启电源，预热5分钟，调节仪器“辉度” 、“聚焦” 、“辅助聚焦”等旋纽使荧光屏上的线条明亮清晰（2）调零：未测试前，应首先调整阶梯信号起始级零电位的位置。
在“扫描开关”和“级/簇”调零的情况下，将VC开关置于Vbe档，阶梯开关置于V档，调节阶梯调零电位器，使在按动“阶梯极性”的过程中，屏幕上光点在X轴方向不随之跳动为止。
2、测试NPN型2SC945半导体管.将三极管测试座接入图示仪，将光点移至荧光屏的左下角作坐标零点，并做如下旋钮设置。
峰值电压范围 0-50V极性正（+）X轴集电极电压 1V/度Y轴集电极电流 1mA/度阶梯选择 5μA/度阶梯极性正（+）（1）根据显示出的图形绘制出三极管输出特性曲线，标明横纵坐标值。
（2）读出X轴集电极电压VCE =3V时最上面一条曲线（每条曲线为5μA，最下面一条IB=0不计在内）IB 值和Y 轴IC 值，求出β的值。
10_项目十_晶体管特性图示仪
第二任务 晶体管特性图示仪的使用
• 10）聚焦：调节旋钮使观点最清晰。 • （11）荧光屏；示波管屏幕，外有坐标刻度盘。 • （12）辅助聚焦：与聚焦钮配合使用，使光点最清晰。 • （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）垂直位移及电流/度倍率开关：调节迹线在垂直方向上的位移。旋钮拉
校正的目的。
第二任务 晶体管特性图示仪的使用
• （19）X轴位移：调节迹线在水平方向上的位移。 • （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）调零调节：测试前应先调整阶梯信号的起始及零电平的位置。
• 二、 晶体管特性图示仪的工作原理
•
要在一个坐标系中显示出晶体管的特性曲线，必须测出
两个参数，虽然不同的特性曲线的参数不同，但其基本原理
是相同的。下面以测量三极管的共发射极电路的输出特性曲
线为例进行介绍。
•
三极管的共发射极电路的输出特性曲线是表示晶体管集
-射间的电压Uce变化时，集电极电流Ic如何随之变化的曲线
获得，电压每秒钟脉动100次，电压每脉动一次可以做一
次来回的两次扫描，则每秒钟就可作200次扫描，图线基
本做到亮度平稳而不闪烁。如图10-1所示
• 图10-1 工频电压经全波整流后的波形图
•
在晶体管Uce的作用下，集电极电流Ic将随之发生变
化，其大小可通接在集电极上的电阻进行调节。
晶体管图示仪YB4810说明书
半导体器件物理实验指导书一、实验设备介绍1、概述YB4810型晶体管特性图示仪是一种用阴极射线示波管显示半导体器件的各种特性曲线，并可测量其静态参数的测试仪器，尤其能在不损坏器件的情况下，测量其极限参数，如击穿电压、饱和压降等。
2、主要技术指标2.1 Y轴偏转系数集电极电流范围为10μA/div~0.5A/div，分15档，误差不超过±5%；二极管反向漏电流0.2μA/div~5μA/div，分5档，2μA/div、5μA/div误差不超过±5%，1μA/div误差不超过±7%，0.5μA/div误差不超过±10%，0.2μA/div误差不超过±20%；外接输入为0.1V/div误差不超过±5%。
2.2 X轴偏转系数集电极电压范围为0.1V/div~50V/div，分9档，误差不超过±5%；基极电压范围为0.1V/div~5V/div，分6档，误差不超过±5%；外接输入为0.05V/div误差不超过±7%。
2.3 阶梯信号阶梯电流范围为0.1μA/级~50mA/级，分18档；1μA/级~50mA/级，误差不超过±5%，0.1μA/级误差不超过±7%；阶梯电压范围为0.05V/级~1V/级，分5档，误差不超过±5%；串联电阻10Ω、10KΩ、0.1MΩ，分3档，误差不超过±10%；每簇级数4~10级连续可调。
2.4 集电极扫描电源、高压二极管测试电源功耗限制电阻0.5MΩ，分11档，误差不超过±10%。
2.5 其它校正信号为0.5Vp-p误差不超过±2%（频率为市电频率），1Vp-p误差不超过±2%（频率为市电频率）；示波管15SJ110Y14内（UK=1.5Kv，UA4=+1.5kV）；电源电压为（220±10%）V；电源频率为（50±5%）Hz；视在功率在非测试状态约50W；满功率测试状态约80W。
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演示实验：用晶体管特性图示仪测得的共射输入和输出特性曲线
1．共射输入特性曲线
当U CE 为某一定值时，基极电流i B 和发射结电压 u BE 之间的关系曲线入下图所示。
当U CE =0时，输入特性曲线与二极管的正向伏安特性相似，存在死区电压U on （也称开启电压），硅管U on ≈0.5V ，锗管约0.1V 。
只有当U BE 大于U on 时，基极电流i B 才会上升，三极管正常导通。
硅管导通电压约0.7V ，锗管约0.3V 。
随着U CE 的增大输入特性曲线右移，但当U CE 超过一定数值（U CE >1）后，曲线不再明显右移而基本重合。
2．共射输出特性曲线
在基极电流I B 为一常量的情况下，集电极电流i C 和管压降u CE 之间的关系曲线入下图所示。
1）截止区 I B =0曲线以下的区域称为截止区。
2）饱和区 u CE 较小的区域称为饱和区。
三极管饱和时的u CE 值称为饱和电压降U CES ，
BE 0
40 输入特性曲线
小功率硅管约为0.3V ，锗管约为0.1V 。
3）放大区 一族与横轴平行的曲线，且各条曲线距离近似相等的区域称为放大区。
此时，表现出三极管放大时的两个特性：①电流受控，即Δi C =βΔi B ；②恒流特性，只要I B 一定，i C 基本不随u CE 变化而变化。
例：如图说示是某三极管的输出特性曲线，从曲线上可以大致确定该三极管在U CE =6.5V ，
I B =60µA （b 点）附近的β和β值。
解：在图示的输出特性曲线上作U CE =6.5V 的垂线，与I B =60µA 的输出特性曲线交于 b
点，由此可得该点对应的4160105.23B C =⨯==I I β 4020
10)7.15.2(3
B C =⨯-=∆∆=i i β
Δi B
Δi C
A A /V
1 2 3
4。