实验二晶体管测试一、实验目的：1．熟悉晶体二极管、晶体管晶体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。

其它晶体管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）大整流电流I F ：二极管长期运行时允许通过的大正向平均电流，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）晶体管大反向工作电压V R ：二极管使用时允许施加的大反向电压。

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）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，可直接观察到晶体管稳压管有较好稳压效果时对应的电流值，便是此值。

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3．晶体管主要参数：（1）直流电流放大系数-β：可用电流表或晶体管特性图示仪测得集电极电流I C 和基极电流I B 后算出，也可用数字万用表的H FE 档测得。

计算公式：BCE C I I I -=β-式中I CE0是晶体管的穿透电流。

当此值很小时，可以使用下式：BCI I ≈β-数字万用表的H FE 档是专用来测量晶体管-β值的。

其提供的测试条件为：基极电流I B约10μA 、VCC 约2.8V 。

其测得值不太精确，只能作为参考。

（2）穿透电流I CE0 ：基极开路时的I C 值，此值反映了晶体管的热稳定性，越小越好。

用电流表测得。

（3）交流电流放大系数β ：I C 与I B 的变化量之比。

可由电流表或晶体管特性图示仪测得ΔI C 和ΔI B 后根据下式计算：BCI I ∆∆=β 该参数也可表为h fe 。

两者略有区别：β是指对应实际工作条件时的ΔI C 与ΔI B 之比，而h fe 是指在给定条件下（一般由生产厂给定）的ΔI C 与ΔI B 之比。

β与h fe 的值基本相等，所以在使用时常常不予区别。

（4）反向击穿电压BV CE0 ：基极开路时，C 、E 之间的击穿电压。

也可表示为 U （BR ）CE0 。

在使用中是一项重要的参数，可由电流表、电压表配合测得。

使用晶体管特性图示仪测量十分方便。

测量时应注意集电极功耗电阻应取10K 以上，避免击穿时集电极电流过大，使被测晶体管因功耗过大烧毁。

（5）其它参数或在一般条件下不易测得，或在使用中意义不大，不再介绍。

如果在使用中用到，可由晶体管参数手册查阅。

4．场效应管的主要参数（1）饱和漏电流（I DSS ）：这是结型（JFET ）或耗尽型场效应管（MOSFET ）的一项重要参数，是指场效应管栅源电压（V GS ）为零时的漏极电流（I D ）。

可用电流表或晶体管图示仪测得。

（2）夹断电压（V P 或U GS(off)）：结型或耗尽型场效应管的重要参数，是指当结型场效应管栅—源之间加足够高的负偏压时，导电沟道完全闭合，漏极电流近似为零时的栅源电压（V GS ），可用万用表或晶体管图示仪测得。

实测时，为便于测量，规定V P 对应的小漏极电流值。

（3）开启电压（V on 或U GS(th)）：这是增强型MOS 场效应管的一项重要参数，是指漏源电压（V DS ）为固定数值条件下，能建立导电沟道，产生漏极电流（I D ）所需的小GS V 值。

（4）低频跨导（g m ）：这是反映场效应管放大能力的一项参数，可用万用表或晶体管图示仪测得。

定义：在V DS 为固定值的条件下，GSDm V I g ∆∆=（S 或mA ∕V ）其它参数的定义和测试方法与晶体管差不多。

（二）使用万用电表电阻档测量晶体管：指针式万用电表（500型）的“电阻档”，可测量元件的电阻值。

其原理为：万用表内部电池作为测量电源，流过被测元件的电流使指针偏转，根据欧姆定律制作表盘的“电阻档”刻度，因此可以根据表盘刻度直接读出被测器件的电阻值。

当被测电阻的阻值为零时，指针偏转大（满度）。

万用表Ω×1～Ω×1K 档使用内部的1.5V 电池，Ω×10K 档使用内部的9V 电池。

由图2.1可以看出，万用表的黑表笔连接内部电池的正极，红表笔连接内部电池的负极，使用时应该注意。

使用指针式万用电表测量半导体器件，是借用万用电表内部的电池作为测量电源，根据指针偏转的情况判断晶体管的某些参数。

由于“电阻档”不是专门为测量晶体管而设计的，所以其电阻档的读数没有实际意义，只能作定性的判别。

数字式万用表（890型）具有专门测量晶体二极管和晶体管的功能，它的。

))) 档可用于测量二极管PN 结的单向导电性。

该档的显示值大约等于二极管正向导通压降（mV ）。

测试条件为：正向电流约1mA ，开路电压约2.8V 。

数字万用表的表笔颜色与内部电池的极性一致，即：红表笔接内部电池的正极，黑表笔接内部电池的负极。

数字万用表的H FE 档用于测量晶体管的-β值，测试条件为：I B ≈10μA ，VCC ≈2.8V 。

1．二极管的测量：一个质量好的二极管，应该是反向电阻趋于无穷大，正向电阻越小越好。

（1）使用指针式万用表：使用指针式万用表测量二极管，通过测量二极管PN 结的单向导电性来判断二极管的引脚极性和质量好坏。

使用Ω×1K 档，测量二极管的正、反向电阻，测得的电阻值越小，说明电路中的电流越大，导电性能越好；电阻值大，说明电路中的电流小，导电性能差。

当电阻值小时，二极管处于正向导通状态，这时黑表笔连接的引脚是二极管的正极。

见示意图2.2 。

好的硅二极管应该是反向电阻无穷大，正向电阻小于10K Ω。

（2）使用数字万用表：使用数字万用表的。

)))档，可以测量二极管的正向导通电压。

当电表指示数字高位为“1”，其它位空白时，表示被测电路的电阻无穷大，晶体管处于反向截止状态；当指示为3位数时，为正向导通状态，其显示的数值约等于二极管的正向导通电压毫伏（mV ）值。

在正向导通状态，红表笔连接的是二极图2.1 万用表....图 2.2 测量二管正极。

2．稳压管的测量：在外加反向电压小于“反向击穿电压”时，稳压管的特性如普通二极管，可用上述方法检测其正、反向电阻，来判断是否损坏，以及判断引脚极性。

由于500型指针万用表的Ω×10K 档使用9V 电池，因此对于稳压值小于9V 的稳压管，如果使用Ω×10K 档来测量，则正、反向都会导通。

3．发光二极管（LED ）的测量：同普通二极管。

但由于发光二极管的正向导通电压约2V ，因此使用指针式万用表测量时，必须使用Ω×10K 档。

如果使用Ω×1K 档测量，正、反向都不导通。

4．晶体管的测量：晶体管是由两个PN 结（发射结、集电结）组成的器件，一般具有3个引脚（某些型号晶体管（例如3DG56型）具有四只引脚，其中一个脚接管壳，供接地屏蔽用）。

使用万用表可以判别晶体管的极性（NPN 或PNP 型）、管脚（e 、b 、c ）和估计晶体管的性能好坏。

图2.3所示为NPN 和PNP 型晶体管的PN 结结构。

根据图示结构，可以使用万用电表区分出晶体管的极性和接脚。

以下的测量方法适用于数字表和指针表。

（1）区分晶体管的基极b ：由图2.4可以看出，如果在c 、e 之间加测量电压，无论电源方向如何，总有一个PN 结处于反向偏置状态，电路不会导通。

测量方法：用万用表的红、黑表笔分别接触晶体管的任意两个管脚，测量一次后，如果电阻值无穷大（指针表的表针不动；数字表只显示“1”），则将红、黑表笔交换，再测这两个管脚一次。

如果两次测得的电阻值都是无穷大，说明被测的两个管脚是集电极c 和发射极e ，剩下的一个则是基极b 。

如果在两次测量中，有一次的阻值不是无穷大，则换一个管脚再测，直到找出正、反向电阻都大的两个管脚为止。

（如果在三个管脚中找不出正、反向电阻都大的两个管脚，说明晶体管已经损坏，至少有一个PN 结已经击穿短路。

）图2.3 晶体三极管内部PN 结结构NP Nebc（a）NPN 型三极管.PN Pebc（b）PNP 型三极管.图2.4测量三极管PN 结（a）NPN 型三极管.（b）PNP 型三极管.红表笔黑表笔红表笔黑表笔要想区别e 和c ，需要测出晶体管的极性后再进一步测量。

（2）区分晶体管的极性（NPN 、PNP ）： 测出晶体管的基极b 后，通过再次测量来区分晶体管是NPN 型还是PNP 型。

由图2.5可知：当在基极加测量电压的正极时，NPN 管的基极对另外两个极都是正向偏置，而PNP管的基极对另外两个极都是反向偏置。

所以测量方法如下：将万用表的正表笔（指针表的黑表笔；数字表的红表笔）接触已知的基极，用另一支表笔分别接触另外两个管脚，如果另外两个管脚都导通，说明被测管是NPN 型，否则是PNP 型。