晶体管特性图示仪ppt课件.ppt
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1、1 1 1 1 1目录退出下一页上一页最后一页1章节目录7.1晶体管特性图示仪简介7.2晶体管特性图示仪的应用2 2 2 2 2目录退出下一页上一页最后一页2第7章 晶体管特性图示仪本章要点 晶体管特性图示仪的组成及原理框图 晶体管特性曲线的测量方法 用晶体管特性图示仪测量二极管、三极管和场效应管3 3 3 3 3目录退出下一页上一页最后一页37.1 晶体管特性图示仪简介晶体管特性图示仪是利用电子扫描的原理,在示波管的荧光屏上直接显示半导体器件特性的仪器。它可以直接观测器件的静态特性曲线和参数;它还可以迅速比较2个同类晶体管的特性,以便于挑选配对。它还可以用它来测试场效应晶体管及光电耦合器件的
2、特性与参数。4 4 4 4 4目录退出下一页上一页最后一页4n7.1.1 晶体管特性图示仪的组成及框图原理1晶体管特性图示仪的组成 晶体管特性图示仪主要是由阶梯波信号源、集电极扫描电压发生器、工作于XY方式的示波器、测试转换开关以及附属电路等组成的仪器。测试时阶梯信号源为被测晶体管提供偏置电压;集电极扫描电压发生器用于供给所需的集电极扫描电压;示波器用于显示晶体管特性曲线;开关及附属电路的作用是为了测试晶体管与参数,实现电路的转换。5 5 5 5 5目录退出下一页上一页最后一页52晶体管特性图示仪的框图 2.晶体管特性图示仪的原理框图如图7-1所示。 图7-1 晶体管特性图示仪结构框图 22页
3、27页6 6 6 6 6目录退出下一页上一页最后一页6(1)阶梯波发生器q 阶梯波电压产生的基本方法 如图7-2a负脉冲出现时开关管VT1截止,VT1输出阶梯波电压U1 ;当负脉冲过去,VT1导通,输出电压U0=0,结果就可以形成脉冲阶梯波电压U0,如图7-2b所示。 UT1是形成阶梯波电压的同步信号,Up的重复周期等于一级阶梯的持续时间。利用VT1的开关作用,使UP脉冲的宽度tD可调。通常用占空比来定量脉冲的宽度: 下面分析基极阶梯信号源、集电极电压发生器各部分电路的工作原理。7 7 7 7 7目录退出下一页上一页最后一页7图7-2阶梯波电压形成方法 (a) (b)8 8 8 8 8目录退出
4、下一页上一页最后一页8占空比= 100 式 (3-1)占空比在(1040)连续可调。很显然,当占空比为100时,脉冲阶梯波就变成了一般阶梯波。 重复周期脉冲宽度Dt9 9 9 9 9目录退出下一页上一页最后一页9图7-3 阶梯波产生电路q 阶梯波产生电路1010101010目录退出下一页上一页最后一页10如图7-3所示波形合成法阶梯波产生电路电路中,100Hz的正弦全波整流电压与集电极扫描电压同步。经脉冲形成电路得到100Hz的脉冲电压,将此脉冲电压加到三个触发器组成的分频器(即为二进制计数器),则其输出即是T1:T2:T31:2:4的三个方波电压。再将三个方波电压分别加到开关管VT1、VT2
5、、VT3的基极。当方波电压为0V时,开关管截止;当方波电压为负半周时,开关管导通。则三个开关管中的电流波形与加到三个开关管基极的方波电压波形类似。1111111111目录退出下一页上一页最后一页11IC1、IC2、IC3方波波形的周期比为1:2:4。接在三个开关管集电极的电阻为RCl:RC2:RC3=4:2:1三个方波电流的振幅比为IC1:IC2:IC3=1:2:4。电流合成管VT4的集电极电流IC4=IC1+IC2+IC3。由串联在VT4管集电极的电阻RC4,将阶梯电流转变成阶梯波电压的形式输出。其波形变换如图7-4所示,利用三个不同周期的方波T1、T2、T3相加而得。此时Tl :T2:T3
6、=l:2:4,幅度为U1:U2:U3=1 : 2:4。1212121212目录退出下一页上一页最后一页12图7-4 阶梯波合成波形 1313131313目录退出下一页上一页最后一页13q 阶梯波放大电路 阶梯波放大器实际上是一个电压电流转换电路;它的作用是将阶梯波电压转换成为不受负载变化影响的恒定阶梯波电流。 图7-5是一种电压一电流变换电路,A1为对称输入、单端输出的主放大器电路。接在反馈电路中的放大器A2,实际接成电压跟随器形式,即U3=U 。电压跟随器A2的输入阻抗很高,能减少反馈电阻对输出阶梯电流的影响,起着缓冲或隔离级的作用。 1414141414目录退出下一页上一页最后一页14图7
7、-5 阶梯波放大电路1515151515目录退出下一页上一页最后一页15把放大器A1当作一理想运算放大器(即A1=),根据对理想运算放大器的分析,其输出电压为: 212i120)1 (URRURRU式3-2RRIRRURRRURRRU210L1021132112式3-31616161616目录退出下一页上一页最后一页16 设运算放大器的输入阻抗为无穷大,由输出电路得U0 = (R3+RL)I0 式3-5 根据上面的公式我们可以得到:)(i)(211132121L1211120RRRRR)RRRRRRURRRRRI)()1 (210L112i120RRIRRRRURRU式3-4 将U2代入3-2
8、式得:1717171717目录退出下一页上一页最后一页17 从上式可知,I0与负载RL无关,式中负号表示输入电压Ui为正阶梯波时,输出电流为负阶梯波。R 1、R2取为固定值的电阻,可改变R3来调节电流幅值/级。因此R3是步进可变的mA/级选择开关。 31i20RRURI0)(2121RRRR2211,RRRR为使输出电流I0与RL无关,应使 I0应为:选择,1818181818目录退出下一页上一页最后一页18 从上式可知,I0与负载RL无关,式中负号表示输入电压Ui为正阶梯波时,输出电流为负阶梯波。R 1、R2取为固定值的电阻,可改变R3来调节电流幅值/级。因此R3是步进可变的mA/级选择开关
9、。1919191919目录退出下一页上一页最后一页19(2)集电极扫描电压发生器作用是供给测试电路所需的集电极扫描电压。 由电源变压器、全波整流电路和极性转换开关所组成的。 市电交流220V电压经电源变压器降压后全波整流而得到的100Hz单向脉动电压。 它与基极阶梯信号同时由50Hz电源而得到,能够保证两者之间同步工作。 利用开关改变扫描电压的正负极性,用来以满足对集电极不同电压极性的要求,如PNP型或NPN型晶体管; 集电极扫描电压大小的调整是通过改变电源变压器次级绕组的抽头来实现的,可以适应晶体管对集电极电压不同大小的要求。 2020202020目录退出下一页上一页最后一页203晶体管特性
10、图示仪的原理 (1)测量晶体三极管的输出特性原理 图7-6 晶体三极管输出特性测量及波形2121212121目录退出下一页上一页最后一页21用图7-6的电路进行测绘。调整EB,确定一个iB值为IB0,这样每固定一个iB值,然后每改变Ec测量u CE,测量i c,让u CE从零逐步变到某固定值,测出一组u CEi c的值,描绘出一条i B为IB0固定值的i CEf (uCE)的曲线;然后逐个改变iB值为IB1、IB2、IB3、IB4,每固定一个iB,再改变EC就可以得另一条曲线;最后,可得到被测晶体管的输出特性曲线,如图7-6的波形图。2222222222目录退出下一页上一页最后一页22上面采用
11、的方法是逐点逐点测量的。用晶体管图示仪,如图7-1将S5接通“+”(NPN型管时)用集电极扫描电压代替可调直流电源Ec,S1接通“+”用一个阶梯波电压发生器,代替提供基极电流的可调直流电源EB,S2接中间位置,S3接UCE,S4接IC位置,S6接测量位置,S7接测量位置,得到如图7-7所示的等效电路,也称为动态测量电路。2323232323目录退出下一页上一页最后一页23图7-7晶体管图示仪的等效电路 2424242424目录退出下一页上一页最后一页24 阶梯波电压加入到基极回路,通过RB形成基极阶梯电流IB。集电极扫描电压的变化使uCE可以自动从零增至最大值,然后又降至零;阶梯波基极电流与集
12、电极扫描电压都是由50Hz交流电得来的,可以实现集电极扫描电压与阶梯波基极电流保持同步,即TBnTc(n为正整数),如图7-8所示,阶梯波电压每一级的时间正与集电极扫描电压变化一次相同,测绘输出特性所需的uCE和iB就能同步地自动变化。2525252525目录退出下一页上一页最后一页25图7-8输出特性曲线的形成2626262626目录退出下一页上一页最后一页26(2)测量晶体三极管的输入特性原理三极管的输入特性体现在发射结电压Ube与电流Ib之间的关系上。基极和发射极之间相似于一个正向偏置的二极管,所以其伏安特性也与二极管相似,当集电极与发射极之间的电压Uce变化时,曲线的左右位置也不相同。
13、根据三极管的输入特性的性质,测量时uBE用扫描电压,uCE用阶梯波电压,示波器的X轴作为uBE轴,Y轴作为iB轴,此时荧光屏上可显示三极管的两、三根输入特性曲线。在实际测量时,仍采用全波整流电压作为集电极扫描电压,而用阶梯波提供基极电流。2727272727目录退出下一页上一页最后一页27 如图7-1将S1接“+”(NPN型管),S2接中间位置,S3接UBE,S4接IB,S5接“+” (NPN型管),S6接测量,S7接测量,取Uce 为扫描电压,uBE用作阶梯波电压,测试时,一般只显示曲线即可。 实际测量中,取样电阻RB两端得到的电压(正比于iB,即iB的取样电压)加到示波器的Y轴输入端;uB
14、E加至X轴输入端(示波器内X放大器需反相一次),集电极回路加全波整流电压。当uCE0V,屏幕上的光点在uX和uy的作用下产生跳跃移动,即从0l238,各点连接起来即构成如图7-9a所示的输入特性曲线。当uCE的峰值为Um时,在uX、uy阶梯变化的同时,集电极扫描电压uCE由0-Um-0变化,如图7-9b使亮点在各级水平方向往返移动,例如在1点,亮点沿l-1运动,接着随uy跳到2点,继续下去,得到图中的图形。左侧一条由断续亮点连接起来的曲线是uCE=0入特性,右测一条由断续亮点所形成的曲线是uCEUm(例如2V)时的曲线。2828282828目录退出下一页上一页最后一页28图7-9三极管输入特性
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