实验一双极型晶体管(BJT)特性参数测量

实验一、双极型晶体管（BJT）特性参数测量一、实验设备（1）半导体管特性图示仪(XJ4810A型)，（2）BJT晶体管（S9014、S8050、S8550），（3）二极管（1N4001）二、实验目的1、熟悉BJT晶体管特性参数测试原理；2、掌握使用半导体管特性图示仪测量BJT晶体管特性参数的方法；3、学会利用手册的特性参数计算BJT晶体管的混合π型EM1模型参数的方法。三、实验仪器介绍：XJ4810型/XJ4810A型半导体管特性图示仪采用示波管显示半导体器件的各种特性曲线，并测量其静态参数。本仪器具有二簇曲线显示，双向集电极扫描电路，可以对被测半导体器件的特司长进行对比分析，便于对管或配件配对。本仪器IR测量达200nA/div，配备扩展装置后，VC可达3KV；可测试CMOS及TTL门电路传输特性；可对场效应管进行配对或对管测试；可测试三端稳压管特性。图1为XJ4810A型晶体管测试仪图片四、BJT晶体管特性参数测试原理晶体管的输出特性曲线如图1所示，这是一组曲线族，对于其中任一条曲线，相当于Ib=常数（即基极电流Ib不变）。曲线显示出集电极与发射极之间的电压Vcc增加时，集电极电流Ic的变化。因此，为了显示一条特性曲线，可以采用如图2所示的方法，既固定基极电流Ib为：Ib=（Eb-Vbe）/Rb在集电极到发射极的回路中，接入一个锯齿波电压发生器Ec和一个小的电阻Rc，晶体管发射极接地。由于电阻R很小，锯齿波电压实际上可以看成是加在晶体管的集电极和发射极之间。晶体管的集电极电流从电阻Rc上流过，电阻Rc上的电压降就正比于Ic。如果把晶体管的c、e两点接到示波管的x偏转板上，把电阻Rc两端接到示波管的y偏转板上，示波器便显示出晶体管的Ic随Vcc变化的曲线。（为了保证测量的准确性，电阻Rc应该很小）。用这种方法只能显示出一条特性曲线，因为此时晶体管的基极电流Ib是固定不变的。如果要测量整个特性曲线族，则要求基极电流Ib改变。基极电流Ib的改变采用阶梯变化，每一个阶梯维持的时间正好等于作用在集电极的锯齿波电压的周期，如图3所示。阶梯电压每跳一级，电流Ib便增加一级。（每一级阶梯的增幅可根据不同的晶体管的做相应的调整）。晶体管特性图示仪便是按照上述原理设计的，它包括阶梯电压发生器（供基极或发射极阶梯波）、锯齿波电压发生器（供集电极扫描电压）、x轴放大器、y轴放大器、示波管系统等组成，其单元作用如图4所示。作用在垂直偏转板上的除Ic（实际上是IcRc）外，还可以是基极电压、基极电流、外接或校正电压。由于x轴和y轴作用选择的不同，在示波器荧光屏上显示出的特性就完全不同。例如：若x轴作用为集电极电压，y轴作用选择集电极电流，得到晶体管的输出特性曲线；若x轴作用为基极电流，y轴作用选择集电极电流，得到晶体管的电流增益特性（即β特性）；若y轴作用为基极电流，x轴作用是基极电流，得到晶体管的输入特性曲线。五、BJT晶体管特性参数测试过程为了不使被测晶体管和仪器损坏，在测试前必须充分了解仪器的使用方法和晶体管的规格，测试中，在调整仪器的各个选择开关和转换量时，必须注意使加于被测晶体管的电压、电流（并配合功耗电阻）从低量程漫漫提高，直到满足测量要求。（不然会烧）以XJ4810A型晶体管特性曲线图示仪为例，仪器操作程序如下：1、开启电源，预热5分钟。2、调整示波器：（1）拉—电源开。（2）调整辉度到适中的亮度；（3）调整聚焦和辅助聚焦，使线迹清晰。（4）调整x、y移位，使光点停留在适于观察的位置。3、基极控制面板调节（阶梯调零与极性选择）首先根据被测晶体管的类型（npn或pnp）及接地方式（共基极或共发射极）选取阶梯极性npnpnp发射极接地+—基极接地然后进行阶梯调零（即调整阶梯信号的起始级在零电位的位置）：先将y轴作用置于“基极电流或基极电源电压”，阶梯选择置于0.01V/级，阶梯作用为“重复”，x轴作用置于集电极电压（V/度）。调峰值电压为10V，这时荧光屏上出现阶梯信号。将y轴放大器校正置于“零点”位置，调y轴移位，使基线位于零线上；再将校正复位，使阶梯信号零位至y轴零线上。这样，零电位即被准确校正。此外，将串联电阻、阶梯选择（mA/级或V/级）调到预先需要的范围，阶梯作用根据需要选择重复、单族或关。4、集电极控制面板调节将集电极扫描全部旋钮（峰值电压范围、极性、峰值电压、功耗电阻）都调到预先需要的范围。（极性选择方法参考表一）5、显示面板Y轴调节y轴作用，将“毫安伏/度”开关与“倍频”开关调到读测需要的范围。6、显示面板X轴调节x轴作用，将“V/度”开关调到读测需要的范围。7、测试台，将接地开关按需要选择，然后插上晶体管，然后调节峰值电压等，此时即有曲线显示。再经过y轴、x轴、阶梯三部分的适当修正，即可进行有关测量。8、测试完毕后关闭电源前，将集电极扫描的峰值电压范围调至0–20V、峰值电压至0、功耗电阻至1K左右，y轴作用“mA/度”、x轴作用“V/度”、基极阶梯信号“mA/级”、阶梯作用“关”，示波器的辉度减暗后，关闭整机电源。六、测量结果图