1-3 實訓任務單：半導體三極管的測試與分析

任務1-3半導體三極管基本特性的測試與分析實訓任務單一、布置任務1.三極管特性的測試與結果的分析2.三極管電流分配關系和電流放大能力的測試與結果的分析3.三極管輸入特性曲線的測試與結果的分析4.三極管輸出特性曲線的測試與結果的分析二、資訊1.三極管的結構怎樣？三極管特點是什么？半導體三極管由兩個PN結、三個區(qū)組成，對外有三個電極，分別稱為發(fā)射極、基極和集電極，用小寫字母e.b.c表示。2.三極管和二極管相比較在結構和性能上有哪些不同？在結構上三極管有三個電極兩個PN結，而二極管有2個電極和一個PN結。在性能上三極管有放大信號的作用，而二極管只有單向?qū)щ姷男阅?.根據(jù)材料、結構和用途等的不同，三極管分為哪幾類？三極管的種類很多；按管芯材料不同可分為硅管和鍺管；按結構不同可分為PNP型管和NPN型管，按用途分可分為放大管，開關管；4.什么是三極管輸入特性曲線（并畫出）？什么是三極管輸出特性曲線（并畫出）？輸入特性曲線三極管基極與發(fā)射極之間的電壓UBE和基極電流IB之間的關系稱為輸入特性曲線，可表示為：IB=|（UBE）?UCE=常數(shù)三極管集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE和集電極電流IC之間的關系稱為輸出伏安特性，表示為：IC=|（UCE）?IB=常數(shù)三、計劃為完成三極管的測試分析任務，小組內(nèi)部統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、組織分工，進行成員分工列表，并根據(jù)分工制定測試方案及測試器材計劃。1.分工計劃任務2-1：半導體三極管基本特性的測試與分析子任務名稱承擔成員子任務1：三極管的檢測子任務2：三極管電流分配關系和電流放大能力的測試子任務3：三極管特性曲線的測試2.測試儀器設備計劃任務2-1：半導體三極管基本特性的測試與分析儀器名稱型號或規(guī)格數(shù)量3．測試方案制定（畫出測試電路并自擬測試步驟）1）三極管的檢測方案：1、基極b的判別①假定某一電極為基極b；②用萬用表的紅表筆接假定的基極，黑表筆分別接另外兩個電極，可測得兩個電阻分別為R紅1和R紅2；③用萬用表的黑表筆接假定的基極，紅表筆分別接另外兩個電極，可測得兩個電阻分別為R黑1和R黑2；④若R紅1和R紅2都很大，R黑1和R黑2都較??；或反之，R紅1和R紅2都較小，R黑1和R黑2都很大，說明假定正確；否則重新假定。2、PNP和NPN型的判別①若R紅1和R紅2都較小，表明此時集電結和發(fā)射結都正偏，紅表筆所接為PN結的N區(qū)，即為PNP型管。②若R黑1和R黑2都較小，表明此時集電結和發(fā)射結都正偏，黑表筆所接為PN結的P區(qū)，即為NPN型管。3、集電極c的判別方法：先假設一個管腳為集電極“c”，用手指把基極和假設的集電極“c”捏緊，人體電阻相當于基極偏置電阻Rb，注意不要使兩管腳直接接觸。用黑表筆接“c”，紅表筆接“e”，讀出其阻值；然后再與上述假設相反測量一次，比較兩次阻值大小，若第一次阻值小，則第一次假設的集電極是正確的，另一管腳就是發(fā)射極。測量電路如圖所示。2）三極管電流分配關系和電流放大能力的測試電路3）三極管特性曲線的測試電路：四、實施測試并分析1.三極管特性的測試記錄晶體管的類型晶體管的材料β值的大小管腳排列2.三極管電流分配關系和電流放大能力的性能測試記錄IB/μA020406080100IC/mAIE/mA1）根據(jù)上表測試結果可以看出，三極管的電流IB（IB/IC/IE）對電流__Ic______（IB/IC/IE）有明顯的控制作用；基極電流__遠小于_________（遠大于/約等于/遠小于）集電極和發(fā)射極電流；集電極電流_約等于______（遠大于/約等于/遠小于）發(fā)射極電流。2）三極管各極電流關系是：IE=IB_+__IC（+/-），即三個電流之間的關系符合___節(jié)點電流__定律。3）綜合上述，要使三極管能起正常的放大作用，發(fā)射結必須加__正向________偏置，集電結必須加____反向_________偏置（正向/反向）。3.三極管輸入、輸出特性曲線的測試三極管輸入特性曲線的測試記錄（圖形）三極管輸出特性曲線的測試記錄（圖形）：UCEUCE/V（Hz）IC/(mA)UBE/V（Hz）IB/(μA)1)根據(jù)以上測試結果可以看出，三極管輸入特性曲線與晶體二極管的特性曲線相似，有一個大約有__0.7______V的門坎電壓，當電流超過一定數(shù)值后，電壓與電流間基本成___非線性______（線性、非線性）的關系。2)從輸出特性曲線可以知道，當輸入電流IB保持不變時，UCE從0開始增大時，集電極電流IC___增加很快___________（增加很快、增加很慢、基本不變），隨后當UCE繼續(xù)增加時，集電極電流IC___基本不變________增加很快、增加很慢、基本不變）。3)在一定的條件下，當UCE一定時，基極電流IB的增大，會引起集電極電流IC成比例的___增加____（增加/減?。浔戎档拇笮〖礊榫w管的交流電流放大倍數(shù)β?？梢娋w管具有基極___小電流__________（小電流/大電流）控制集電極____較大電流____________（較小變化/較大變化）的能力。4.三極管有哪些主要參數(shù)？選擇三極管時要注意什么？（一）共發(fā)射極電流放大系數(shù)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)b（有時寫成hFE）和共發(fā)射極交流電流放大系數(shù)b（有時寫成hfe）。正常使用的三極管交直流b值相近，理論分析時，認為交直流b值相同，且為常數(shù)。實際上，電流放大系數(shù)不是常數(shù)。選用時b值應恰當，一般b值太大的管子工作穩(wěn)定性差。（二）極間反向電流

極間反向電流是少數(shù)載流子漂移運動的結果。它的大小表明了三極管質(zhì)量的優(yōu)劣，并影響管子的穩(wěn)定性，總是希望這類電流越小越好。

1、集電極－基極反向飽和電流ICBO：是集電結的反向電流。

2、集電極－發(fā)射極反向飽和電流ICEO：它就是穿透電流,ICEO與ICBO的關系是：ICEO=（1+b）ICBO（三）極限參數(shù)極限參數(shù)指三極管正常工作時所允許的電流、電壓和功率的極限值。如果超過這些數(shù)值，管子將不能正常工作。1、集電極最大允許電流ICM當集電極電流太大時，三極管輸出特性曲線族間隔小了，說明電流放大系數(shù)b下降了。技術上規(guī)定，使b下降到正常值的1/2~2/3時的集電極電流稱為集電極最大允許電流。使用中若IC>ICM也可能三極管不致?lián)p壞，但其b已經(jīng)顯著下降2、集電極－發(fā)射極間的擊穿電壓U（BR）CEO

集電極－發(fā)射極間的擊穿電壓是指基極開路，集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓，伏安特性上IB=0向上翹起對應的電壓。當溫度上升時，擊穿電壓要下降，使用中若UCE>U（BR）CEO，將導致管子擊穿損壞。集電極最大耗散功率PCM根據(jù)管子工作時允許的集電結最高溫度（鍺管為70℃，硅管為150℃），定出了集電極最大允許耗散功率PCM的值，使用時應滿足UCE×IC<PCM。圖示為管子的損耗曲線，PCM曲線的左下方為安全工作區(qū)。5.用萬用表直流電壓檔測得電路中的三極管三個電極對地電位為下圖所示，試判斷各三極管的工作狀態(tài)。A放大區(qū)，B截止區(qū)C飽和區(qū)7.已知兩只晶體管的電流放大系數(shù)β分別為50和100，現(xiàn)測得放大電路中這兩只管子兩個電極的電流如下圖所示。分別求另一電極的電流，標出其實際方向，并在圓圈中畫出管子。8.測得三個硅材料NPN型三極管的極間電壓UBE和UCE分別如下，試問：它們各處于什么狀態(tài)？⑴UBE=-6V，UCE=5V；⑵UBE=0.7V，UCE=0.5V；⑶UBE=0.7V，UCE=5V；解：(!)UBE=UB-UE=-6即UB=UE-6得UE>UB，JE反偏所以三極管工作在截止區(qū)（2）)UBE=UB-UE=0.7即UB=UE+0.7UCE=UC-UE=0.5即UC=UE+0.5得UB>UC，JC反偏UE<UB，JE正偏。所以三極管工作在放大區(qū)（3）UBE=UB-UE=0.7即UB=UE+0.7UCE=UC-UE=5即UC=UE+5即UC>UB，JC正偏，UE<UB，JE正偏。所以三極管工作在飽和區(qū)。五、評價學生完成測試工作頁評價表學生姓名