1、1项目一项目一 常用半导体器件测量常用半导体器件测量任务一任务一 测量晶体二极管、三极管测量晶体二极管、三极管任务二任务二 测量晶体二极管伏安特性测量晶体二极管伏安特性项目一项目一 常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测实训目的实训目的 1.1.认知半导体二极管、三极管器件；了解半导认知半导体二极管、三极管器件；了解半导体器件（晶体管）的分类。体器件（晶体管）的分类。2.2.掌握半导体二极管的单向导电性；三极管的掌握半导体二极管的单向导电性；三极管的放大特性。放大特性。3.3.熟悉万用表及稳压电源的使用方法。熟悉万用表及稳压电源的使用方法。4.4.熟悉用万用表简易测量晶体管二极管、三极管熟悉
2、用万用表简易测量晶体管二极管、三极管的方法。的方法。5.5.熟悉晶体二极管伏安特性的测试方法。熟悉晶体二极管伏安特性的测试方法。2实训器材实训器材稳压电源、万用表、稳压电源、万用表、面包板、电阻面包板、电阻及常见晶体二极管、三极管等。及常见晶体二极管、三极管等。3任务一任务一 检测晶体二极管、三极管检测晶体二极管、三极管一、晶体二极管、三极管测量原理一、晶体二极管、三极管测量原理 1.1.二极管的检测二极管的检测 对晶体二极管进行检测，主要是鉴别它的正、对晶体二极管进行检测，主要是鉴别它的正、负极性及其单向导电性能的好坏。负极性及其单向导电性能的好坏。（1 1）判断二极管的极性）判断二极管的极
3、性 通过测量二极管的正、反向电阻的阻值，就可通过测量二极管的正、反向电阻的阻值，就可以判断二极管的正、负极性。晶体二极管加正向电压时以判断二极管的正、负极性。晶体二极管加正向电压时会导通，正向电阻小，而晶体二极管加反向电压时会截会导通，正向电阻小，而晶体二极管加反向电压时会截止，反向电阻大，所以通过测量晶体二极管的正、反向止，反向电阻大，所以通过测量晶体二极管的正、反向直流电阻既可以判断二极管的极性。直流电阻既可以判断二极管的极性。4 通常锗材料的二极管的正、反向电阻，均较硅管通常锗材料的二极管的正、反向电阻，均较硅管小些。小功率锗二极管正向电阻约为小些。小功率锗二极管正向电阻约为300300
4、500500，硅管约，硅管约为为1k1k或更大些。锗二极管反向电阻为几十千欧，硅二极或更大些。锗二极管反向电阻为几十千欧，硅二极管反向电阻在管反向电阻在500k500k以上。而且二极管的正、反向电阻的以上。而且二极管的正、反向电阻的差值越大越好。差值越大越好。测量正、反向电阻时应该注意，由于二极管是非测量正、反向电阻时应该注意，由于二极管是非线性元件，其直流电阻值与通过管子的电流有关，所以用线性元件，其直流电阻值与通过管子的电流有关，所以用不同型号的万用表或不同倍率的电阻挡所测得的直流电阻不同型号的万用表或不同倍率的电阻挡所测得的直流电阻值是不同的。值是不同的。5（2 2）判断二极管的好坏）判
5、断二极管的好坏 根据正向电阻小、反向电阻大的特点不仅可以判根据正向电阻小、反向电阻大的特点不仅可以判断出二极管的极性，还可以粗略地判断二极管的好坏。断出二极管的极性，还可以粗略地判断二极管的好坏。在测量未知极性的二极管时，选在测量未知极性的二极管时，选R R100100或或R R1k1k挡挡，两根表笔接二极管两端，若万用表指示几百欧姆小电阻，两根表笔接二极管两端，若万用表指示几百欧姆小电阻，则为二极管的正向电阻，即红表笔所接的一端为二极管，则为二极管的正向电阻，即红表笔所接的一端为二极管负极，黑表笔所接的一端为二极管正极；负极，黑表笔所接的一端为二极管正极；反之，若万用表指示几十千欧姆以上大电
6、阻，则红反之，若万用表指示几十千欧姆以上大电阻，则红表笔为二极管正极，黑表笔为二极管负极。表笔为二极管正极，黑表笔为二极管负极。6（2 2）判断二极管的好坏）判断二极管的好坏 如果测出的二极管正向电阻小，反向电阻大，说如果测出的二极管正向电阻小，反向电阻大，说明二极管是好的。如果正、反向电阻都很小，说明二极明二极管是好的。如果正、反向电阻都很小，说明二极管内部已经短路；若正、反向电阻都很大，说明二极管管内部已经短路；若正、反向电阻都很大，说明二极管内部已经断路。在这两种情况下二极管就不能使用了。内部已经断路。在这两种情况下二极管就不能使用了。注意：用万用表欧姆挡测量二极管时，一般用注意：用万用
7、表欧姆挡测量二极管时，一般用R R100100挡或挡或R R1k1k挡，不要用挡，不要用R R1 1挡或挡或R R10k10k挡，因为挡，因为R R1 1挡，内部电阻小，使用时电流大，有可能损坏二极挡，内部电阻小，使用时电流大，有可能损坏二极管，而管，而R R10k10k使用的高电压，也可能损坏二极管。使用的高电压，也可能损坏二极管。78图图1-1 万用表欧姆挡测二极管示意图万用表欧姆挡测二极管示意图 注意：注意：EC是欧姆挡万用表内部电池，黑表笔是欧姆挡万用表内部电池，黑表笔为电池正极，红表笔为电池负极。为电池正极，红表笔为电池负极。2.2.三极管的检测三极管的检测 用万用表检测晶体三极管主
8、要是判别晶体三极管的用万用表检测晶体三极管主要是判别晶体三极管的管脚和管子类型，以及估测三极管的电流放大系数管脚和管子类型，以及估测三极管的电流放大系数 。（1 1）用万用表判别三极管的管脚和管子类型）用万用表判别三极管的管脚和管子类型 用万用表判别三极管的管脚和管子类型的根据是：用万用表判别三极管的管脚和管子类型的根据是：把晶体管的结构看成是两个背靠背的把晶体管的结构看成是两个背靠背的PNPN结（或二极管），结（或二极管），对对NPNNPN管来说，基极是两个管来说，基极是两个PNPN结的公共阳极，如图结的公共阳极，如图1-21-2（a a）所示，对所示，对PNPPNP管来说，基极是两个管来说
9、，基极是两个PNPN结的公共阴极，如图结的公共阴极，如图1-1-2 2（b b）所示。）所示。因此，判别公共电极是正极还是负极，即可以知道因此，判别公共电极是正极还是负极，即可以知道该三极管是该三极管是NPNNPN型，还是型，还是PNPPNP型。型。910（a a）NPN管管 （b b）PNP管管 图图1-2 1-2 判别三极管基极判别三极管基极 判断三极管的基极判断三极管的基极b b和管子的类型。和管子的类型。用万用表用万用表R R100100挡，黑表笔接触某一管脚，用红挡，黑表笔接触某一管脚，用红表笔分别接触另外两个管脚，如两次测得的电阻值都很表笔分别接触另外两个管脚，如两次测得的电阻值都
10、很小，则与黑表笔接触的管脚是基极，同时可以知道此三小，则与黑表笔接触的管脚是基极，同时可以知道此三极管为极管为NPNNPN型。型。若用红表笔接触某一管脚，而用黑表笔接触另外若用红表笔接触某一管脚，而用黑表笔接触另外两个管脚，两次测得的读数同样都很小的时候，则与红两个管脚，两次测得的读数同样都很小的时候，则与红表笔接触的那一管脚是基极，同时可以知道此三极管为表笔接触的那一管脚是基极，同时可以知道此三极管为PNPPNP型。型。11 判断三极管的发射极判断三极管的发射极e e和集电极和集电极c c。以以NPNNPN型为例，确定基极型为例，确定基极b b以后，假定其余的两只脚以后，假定其余的两只脚中的
11、一只管脚是集电极中的一只管脚是集电极c c，将黑表笔接到此管脚上，红表，将黑表笔接到此管脚上，红表笔接到假定的发射极笔接到假定的发射极e e上，用手指捏住上，用手指捏住b b、c c二个电极（但二个电极（但不能使不能使b b、c c相碰）。相碰）。然后将假定的然后将假定的c c、e e对换，仍用手捏住重新假定的对换，仍用手捏住重新假定的b b、c c两极，再读出此时指针偏转的读数，并与前一次读数两极，再读出此时指针偏转的读数，并与前一次读数比较。若第一次指针偏转较大，则原来的假定是对的，即比较。若第一次指针偏转较大，则原来的假定是对的，即黑表笔所接的是黑表笔所接的是c c极，红表笔所接的是极，
12、红表笔所接的是e e极。极。如果测的是如果测的是PNPPNP型管，则需要将红表笔接假定的型管，则需要将红表笔接假定的c c极极，黑表笔接假定的，黑表笔接假定的e e极，方法同前。极，方法同前。1213（a）示意图）示意图 （b）等效电路）等效电路 图图1-3 1-3 判断三极管（判断三极管（NPNNPN）的发射极）的发射极e e和集电极和集电极c c（2 2）万用表估测电流放大系数）万用表估测电流放大系数 将万用表拨到将万用表拨到R R100100或或R R1k1k挡挡。按管型将万用表接到对应的电极上（对按管型将万用表接到对应的电极上（对NPNNPN型管，型管，黑表笔接集电极，红表笔接发射极，
13、对黑表笔接集电极，红表笔接发射极，对PNPPNP型管，黑表笔型管，黑表笔接发射极，红表笔接集电极）接发射极，红表笔接集电极）。用手捏住基极和集电极，观察指针摆动幅度大小。用手捏住基极和集电极，观察指针摆动幅度大小。摆动越大，则摆动越大，则越大。越大。14（2 2）万用表估测电流放大系数）万用表估测电流放大系数 一般的万用表都具备测量一般的万用表都具备测量的功能，只需要将晶的功能，只需要将晶体管插入测试孔中就可以从表头刻度盘上直接读出体管插入测试孔中就可以从表头刻度盘上直接读出值值。若依此方法来判别发射极和集电极也很容易，只若依此方法来判别发射极和集电极也很容易，只要将要将e e、c c管脚对调
14、一下，在表针偏转较大的那一次测量管脚对调一下，在表针偏转较大的那一次测量中，从万用表插孔旁的标记就可以直接辨别出晶体管的中，从万用表插孔旁的标记就可以直接辨别出晶体管的发射极和集电极。发射极和集电极。15二、测量内容与步骤二、测量内容与步骤 1.1.二极管极性的测量，管型和质量的识别二极管极性的测量，管型和质量的识别 （1 1）用万用表判别所给二极管的极性。按照实）用万用表判别所给二极管的极性。按照实验原理中介绍的方法进行测量。验原理中介绍的方法进行测量。（2 2）判断所给二极管的好坏。）判断所给二极管的好坏。分别用万用表分别用万用表R R100100挡或挡或R R1k1k挡，测量上述挡，测量
15、上述二极管的正、反向电阻，即可以判断其性能好坏，二极管的正、反向电阻，即可以判断其性能好坏，把测量结果记入表把测量结果记入表1-11-1中。中。16序号序号型型号号挡位挡位正向电阻正向电阻/反向电阻反向电阻/性能性能1R100R1k2R100R1k3R100R1k4R100R1k17表表1-1 1-1 晶体二极管正、反向电阻测试记录表晶体二极管正、反向电阻测试记录表注：正向电阻越小，反向电阻越大，则二极管性能越好。注：正向电阻越小，反向电阻越大，则二极管性能越好。（2 2）判断三极管集电极）判断三极管集电极c c和发射极和发射极e e。（3 3）将万用表拨到）将万用表拨到R R100100挡，
16、测量不同型号晶体三极挡，测量不同型号晶体三极管管b-eb-e、b-cb-c间正、反向电阻，并记入表间正、反向电阻，并记入表1-21-2中。中。18序号序号型号型号电流电流放大放大系数系数类型类型电极（电极（b-e）之间电阻）之间电阻/电极（电极（b-c）之间电阻）之间电阻/性能性能正向电阻正向电阻反向电阻反向电阻正向电阻正向电阻反向电阻反向电阻1234表表1-2 1-2 三极管测试记录表三极管测试记录表注：正向电阻越小，反向电阻越大，则三极管性能越好。注：正向电阻越小，反向电阻越大，则三极管性能越好。三、实训报告三、实训报告 1.1.按要求撰写实训报告。按要求撰写实训报告。2.2.分析表分析表
17、1-11-1、1-21-2中实验结果，中实验结果，确定哪些晶体确定哪些晶体管是好的，哪些是坏的。管是好的，哪些是坏的。3.3.根据表根据表1-21-2测试结果，确定哪几个型号三极管测试结果，确定哪几个型号三极管是是NPNNPN型，哪几个型号三极管是型，哪几个型号三极管是PNPPNP型。型。19任务二任务二 测量晶体二极管伏安特性测量晶体二极管伏安特性 一、晶体二极管伏安特性一、晶体二极管伏安特性 加在二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关加在二极管两端的电压和流过二极管的电流之间的关系称为二极管的伏安特性。系称为二极管的伏安特性。20 1.正向特性正向特性 如图如图1-4中中oa段所示，当
18、段所示，当导通电压导通电压Uon超过某一数值时，超过某一数值时，才有明显的正向电流，这个电才有明显的正向电流，这个电压称为导通电压或开启电压。压称为导通电压或开启电压。常温下硅管的常温下硅管的Uon为为0.50.6V；锗管锗管Uon为为0.10.2V。图图1-4 晶体二极管伏安特性曲线晶体二极管伏安特性曲线 1.1.正向特性正向特性 当外加电压超过当外加电压超过U Uonon后，正向电流迅速增大，后，正向电流迅速增大，这时二极管处于正向导通状态，随着电压这时二极管处于正向导通状态，随着电压u u的增加，电的增加，电流流i i按照指数的规律增加，当电流较大时，电流随着电按照指数的规律增加，当电流
19、较大时，电流随着电压的增加几乎直线上升。压的增加几乎直线上升。二极管导通后硅管的正向压降为二极管导通后硅管的正向压降为0.60.60.8V0.8V（通（通常取常取0.7V0.7V），锗管的正向压降为），锗管的正向压降为0.20.20.3V0.3V（通常取（通常取0.2V0.2V），用），用U UT T表示。表示。212.2.反向特性反向特性 反向特性如图反向特性如图1-1-4 4中中obob段所示段所示。反向电流基本不随反向电流基本不随反向电压的变化而变化反向电压的变化而变化，这个电流称为反向饱，这个电流称为反向饱和电流，用和电流，用I IS S表示。表示。22注意：反向饱和电流随着温度升高迅
20、速增大。注意：反向饱和电流随着温度升高迅速增大。图图1-4 晶体二极管伏安特性曲线晶体二极管伏安特性曲线IS很小，而且相同温度下，硅管比锗管的反向电流更小。很小，而且相同温度下，硅管比锗管的反向电流更小。3.3.反向击穿特性反向击穿特性 在一定温度下，当二极管加的反向电压超过某一在一定温度下，当二极管加的反向电压超过某一数值时，反向电流将急剧增加，这种现象称为二极管反数值时，反向电流将急剧增加，这种现象称为二极管反向击穿。击穿时的电压称为反向击穿电压，用向击穿。击穿时的电压称为反向击穿电压，用U UBRBR表示。表示。23 注意：二极管在正注意：二极管在正常使用时应避免出现反常使用时应避免出现
21、反向击穿，管子击穿后并向击穿，管子击穿后并不一定损坏，不一定损坏，但但在没有在没有限流措施时，反向电流限流措施时，反向电流超过一定限度，超过一定限度，PN结过结过热，热，就就会烧毁，造成永会烧毁，造成永久性损坏。久性损坏。图图1-4 晶体二极管伏安特性曲线晶体二极管伏安特性曲线二、测量内容与步骤二、测量内容与步骤测量二极管伏安特性电路如图所示。测量二极管伏安特性电路如图所示。VDVD为二极管，为二极管，E E为为直流稳压电源，输出电压值可调，直流稳压电源，输出电压值可调，R R为限流电阻，阻值为为限流电阻，阻值为200200欧姆，用于保护二极管，电压表与二极管并联连接，欧姆，用于保护二极管，电
22、压表与二极管并联连接，电流表与二极管串联连接，注意表笔极性。电流表与二极管串联连接，注意表笔极性。24（a a）正向特性）正向特性 （b b）反向特性）反向特性图图1-5 晶体二极管伏安特性测量电路晶体二极管伏安特性测量电路1.1.二极管正向特性测量二极管正向特性测量（1 1）检测二极管的极性及质量好坏。）检测二极管的极性及质量好坏。（2 2）在面包板上按图电路连线，检查无误后，开启直）在面包板上按图电路连线，检查无误后，开启直流稳压电源，调节输出电压，对于每个电流值测量出对流稳压电源，调节输出电压，对于每个电流值测量出对应的电压值，将测得的数据记入表应的电压值，将测得的数据记入表1-3 1-
23、3 中。中。表表1-3 1-3 二极管正向特性测量记录表（型号：二极管正向特性测量记录表（型号：）25I/(mA00.020.100.501361020U/V注：测量二极管正向特性时，稳压电源输出应该由小至大逐渐注：测量二极管正向特性时，稳压电源输出应该由小至大逐渐增加，而且应该时刻注意电流表读数不得超过增加，而且应该时刻注意电流表读数不得超过50mA。2.2.二极管反向特性测量二极管反向特性测量 按照图按照图1-51-5（b b）电路连线，测反向特性时，调节）电路连线，测反向特性时，调节可调直流稳压电源输出电压可调直流稳压电源输出电压U U，从，从0 0伏开始缓慢地增加（伏开始缓慢地增加（不能超过不能超过20V20V），），将测量数据记入表将测量数据记入表1-41-4中。中。26 U/V 0 0 0.3 0.3 0.6 0.6 1 13 36 6 10 10 I/mA表表1-4 二极管反向特性测量记录表（型号：二极管反向特性测量记录表（型号：）注：测量反向特性时，其反向电压不得太大。注：测量反向特性时，其反向电压不得太大。三、实训报告三、实训报告1 1按要求撰写实训报告。按要求撰写实训报告。2 2根据表根据表1-31-3、1-41-4中实验结果，试画出二极管伏中实验结果，试画出二极管伏安特性曲线。安特性曲线。28
