CA4810A晶體管特性圖示儀原理及測量三極管輸出特性曲線的步驟

◆于彭波 楊培雙

作者：于彭波，副教授，威海職業學院工業技術系；楊培雙，威海職業學院（264210）。

1 引言

在從事電工電子工作中，會遇到用晶體管特性圖示儀測量晶體管的特性曲線，以得到晶體管的多種參數。職業院校學生參加維修電工高級工技能鑒定時，也會遇到晶體管特性圖示儀使用。本文介紹CA4810A晶體管特性圖示儀原理和測量晶體管特性曲線的步驟。

2 原理

晶體管特性圖示儀是一種能在熒光屏上直接顯示晶體管各電極間電壓和電流關系的各種特性曲線的專用儀器，通過熒光屏上的刻度鈕位置可直接讀出具體有關參數及極限參數。晶體管特性圖示儀由一套示波器電路、階梯波電壓發生器、集電極掃描電壓發生器等特殊電路構成。要在一個坐標系中顯示出晶體管的特性曲線，必須測出兩個參數。雖然不同的特性曲線的參數不同，但其基本原理是相同的，以測量三極管的共發射極電路的輸出特性曲線為例進行介紹。三極管共發射極電路的輸出特性曲線是當基極電流IB為常數時，集-射間的電壓UCE變化時，集電極電流IC如何隨之變化的曲線，

集電極電壓UCE由集電極掃描電壓發生器產生，它采用工頻電壓經全波整流之后來獲得，電壓每秒鐘脈動100次，電壓每脈動一次可以做來回的兩次掃描，則每秒鐘就可作200次掃描。用于晶體管的集電極電壓或測試晶體管的耐壓階梯波電壓由階梯波電壓發生器產生，經基極電阻轉換成電流IB。它是來自電源變壓器的50 Hz的正弦波經處理之后，加到四倍頻電路，得到200 Hz的脈沖信號，觸發可變進制計數器，其輸出脈沖寬度安1:2:4:8的比例依次遞增，使計數器輸出不同脈寬的方波和矩形波，再配套選取形成寬度和幅度不同的矩形波，經過疊加形成階梯波，作為晶體管的輸入信號。

階梯波電壓和集電極掃描電壓UCE必須保持一個階梯對應半個正弦波，或者是一個階梯對應1/4個正弦波，否則所顯示的波形是紊亂的。在基極上加階梯波電壓，它是一種經過相同時間逐級跳躍上升的電壓，每一級都代表一定的基極電壓。在電路上采取措施，每當集電極電壓UCE掃描一次，階梯波電壓就跳躍一次，每次的掃描輸出特性曲線就代表一個基極電流條件下的輸出特性曲線，調節階梯級數就可以顯示特性曲線族。階梯波完成一個周期，曲線就重復掃描一次，由于視覺殘留效應和熒光粉的余輝性，顯示的圖形就是穩定的。

3 測量步驟

3.1 調出掃描點

1）打開電源，預熱5分鐘；2）將“峰值電壓%”鈕逆時針調至零；3）調節“輝度”“聚焦”“輔助聚焦”“X軸位移”“Y軸位移”“電流/度”“伏/度”鈕在熒光屏中間顯示一個亮點，該亮點的亮度要適中，面積最小。

3.2 調節有關鈕（以NPN型C2073晶體管為例）

1）調節“X軸位移”“Y軸位移”，將光點移至熒光屏左下角，作為坐標零點。

2）進行內容調節：“峰值電壓范圍”置100 V；“伏/度”置10 V；“集電極電源極性”置+；“電流/度”置0.5 mA；“集電極電源”置DC；“階梯信號”置重復；“功耗電阻”置250 Ω；“階梯極性”置+；“串聯電阻”置1 KΩ；“電壓-電流/級”置10 μA；其他鈕都處于正常狀態，然后根據測量所看到的曲線情況進行適當調節。測量PNP型三極管時，只需將“集電極電源極性”和“階梯極性”置“-”，并把光點移到熒光屏的右上角即可。

3.3 測量過程

1）測量一只三極管的輸出特性曲線：①將管腳插座插到測試臺插座上，將三極管C2073的管腳插到對應的插孔中，插好后按下測試臺的相應按鍵；②將“級/簇”鈕置“4”上；③逐漸加大“峰值電壓%”，觀察熒光屏所顯示的曲線，此時看到的是一簇特性曲線，如果出現5條線，須逆時針調節“階梯信號”中的“調零”鈕，使從下向上數的第一條和第二條曲線重合，該線就是IB=0；④若想看的特性曲線多于4條時，可以調節“級/簇”鈕；⑤要使特性曲線的長度變化，可以調節“峰值電壓%”或“伏/度”鈕；⑥要使特性曲線的間距變化，可以調節“電壓-電流/級”或“電流/度”鈕；⑦將“峰值電壓%”鈕逆時針調到左端，使集射極電壓UCE=0。

2）測量兩只三極管的輸出特性曲線：①將兩只三極管C2073的腳對應地插到測試臺的左右兩個插孔中，按下測試臺的“雙簇”鍵；②逐漸加大峰值電壓%，觀察熒光屏上所顯示的曲線，此時看到的是兩簇特性曲線；③曲線間距大的靜態放大倍數大，曲線間距小的靜態放大倍數小；④調節“雙簇分離”鈕，讓這兩簇特性曲線重合，觀察特性曲線的重合程度，若曲線完全重合，則管子的配對性最好，在功放電路中得到應用。

3.4 測量結果

畫出晶體三極管的輸出特性曲線，可以得到以下參數：

1）在特性曲線讀出集電極電壓UCE=10 V，IB=40 μA的一條曲線IC值，可得靜態放大倍數

2）在特性曲線讀出集電極電壓UCE=10 V時任意兩點的值，可以得到動態放大倍數

3）調節峰值電壓%，當輸出特性曲線突變時，在突變點上讀出IB=0時那根線上的電壓，該電壓就是反向擊穿電壓

3.5 測量完畢

測量完畢，首先斷開電源，然后拆下被測晶體管，最后將“峰值電壓”調至零。

4 結束語

晶體管特性圖示儀在電工、電子、通信等專業中的專業課程中經常會被使用，掌握它的使用要點，就能順利完成相關課程的實驗實訓任務，工作后從事電氣維修行業也能得心應手。

[1]馮惠民,戴金慶.用晶體管特性圖示儀測量光耦合器的特性參數[J].工業儀表與自動化裝置,1988(4).

[2]陳立周.電氣測量[M].北京:機械工業出版社,2011.

[3]劉小艷,張尊僑,金平.晶體管輸出特性曲線測試儀設計[J].實驗技術與管理,2011(1):59-61.