半導體管特性圖示儀的使用和晶體管參數測量
一、實驗目的
1、了解半導體特性圖示儀的基本原理
2、學習使用半導體特性圖示儀測量晶體管的特性曲線和參數。
二、預習要求
1、閱讀本實驗的實驗原理，了解半導體圖示儀的工作原理以及XJ4810 型半導體
管圖示儀的各旋鈕作用。
2、復習晶體二極管、三極管主要參數的定義。
三、實驗原理
（一）半導體特性圖示儀的基本工作原理
任何一個半導體器件，使用前均應了解其性能，對于晶體三極管，只要知道其輸入、
輸出特性曲線，就不難由曲線求出它的一系列參數，如輸入、輸出電阻、電流放大倍、
漏電流、飽和電壓、反向擊穿電壓等。但如何得到這兩組曲線呢？最早是利用圖4-1 的
伏安法對晶體管進行逐點測試，而后描出曲線，逐點測試法不僅既費時又費力，而而且
所得數據不能全面反映被測管的特性，在實際中，廣泛采用半導體特性圖示儀測量的晶
體管輸入、輸出特性曲線。

圖4-1 逐點法測試共射特性曲線的原理線路
用半導體特性圖示儀測量晶體管的特性曲線和各種直流參量的基本原理是用圖4-2
（a）
中幅度隨時間周期性連續變化的掃描電壓UCS代替逐點法中的可調電壓EC，
用圖4-2（b）所示的和掃描電壓UCS的周期想對應的階梯電流iB來代替逐點法中可以逐
點改變基極電流的可變電壓EB，將晶體管的特性曲線直接顯示在示波管的熒光屏上，
這樣一來，熒光屏上光點位置的坐標便代替了逐點法中電壓表和電流表的讀數。

1、共射輸出特性曲線的顯示原理
當顯示如圖4-3 所示的NPN 型晶體管共發射極輸出特性曲線時，圖示儀內部和被測晶體管之間的連接方式如圖4-4 所示. T是被測晶體管,基極接的是階梯波信號源,
由它產生基極階梯電流ib 集電極掃描電壓UCS直接加到示波器(圖示儀中相當于示波器
的部分,以下同)的X軸輸入端,,經X軸放大器放大到示波管水平偏轉板上集電極電流ic經
取樣電阻R得到與ic成正比的電壓,UR=ic,R加到示波器的Y軸輸入端,經Y軸放大器放大
加到垂直偏轉板上.子束的偏轉角與偏轉板上所加電壓的大小成正比,所以熒光屏光點水
平方向移動距離代表ic的大小,也就是說,熒光屏平面被模擬成了uce-ic 平面.

圖4-4 輸出特性曲線顯示電路
輸出特性曲線的顯示過程如圖4-5 所示
當t=0 時, iB =0 ic=0 UCE =0 兩對偏轉板上的電壓均為零,設此時熒光屏上
光點的位置為坐標原點。
在 0-t1,這段時間內,集電極掃描電壓 UCS 處于第一個正弦半波周期。

圖4-5 晶體管輸出特性曲線的顯示過程
UCE開始由零逐漸增大到最大值，然后再由最大值逐漸減少到零，它在水平方向上影
響電子束，由于這段時間內iB＝IBO＝0，ic＝ICEO，其大小決定于被測晶體管本身的
特性，且隨UCE而變，它在垂直方向上使電子束發生相應的偏轉。因為UCE在水平方
向上和ic 在垂直方向上對電子束的作用是同時存在的，二者作用的結果，使光點從
坐標原點出發，沿著向右上方伸展的一條曲線逐漸移到最大，再由最大沿原路逐漸
回到坐標原點，這條曲線（光點移動的軌跡）就是iB＝IBO＝0 所對應的那條輸出特性曲
線。
在正弦半波的第一個周期剛剛結束，第二個周期剛開始的t1 時，ib值從零跳變到IB1。
在t1－t2這段時間內，集電極掃描電壓處于正弦半波的第二個周期，它在水平方
向上對電流束的影響與0－t1的一樣，由于t1－t2這段時間內iB = IB1值恒定不變，所以ic
的大小僅取決于管子本身的特性和U CE 的變化，并在垂直方向上使電子束發生
相應的偏轉，UCE和ic對電子束作用的結果，使得熒光屏上的光點從坐標原點出發，沿
著向右上方伸展的另一條曲線逐漸移到最大，在由最大沿原路逐漸移回到坐標原點。
這條曲線就是ib=IB1所對應的輸出特性曲線。
在第二個周期的正弦半波掃描電壓剛剛結束，第三個周期剛開始的t2時刻，ib值從IB1跳
變到IB2。
在t2-t3這段時間內，由掃描電壓的第三個正弦半波進行掃描，且ib=IB2，光點移動的軌跡ib=IB2所對應的那條輸出特性曲線。
就這樣，ib每取一個值，就有一個周期的正弦半波進行掃描，光點移動的軌跡就是
一條新的特性曲線，基極電流有幾個取值（包括ib=0），光點就要依次掃過幾條曲線，
例如圖4－5 中，光點要依次掃過七條曲線。當最后一條曲線掃完后，光點回到原點，
ib值的跳變完成一個周期又跳回到ib=IB0=0 的狀態，以后便重復上述過程，光點開始第
二次依次掃過iB=0,iB=IB1,iB=IB2所對應的輸出特性曲線。
以上的討論可以看到，在基極階梯電流的每一個周期內，光點要依次掃過每條輸出
特性曲線一個往返。當基極階梯電流的頻率足夠高（周期足夠短），即單位時間內光點
掃過的每條曲線得次數足夠多時，借助于示波管的余輝時間和人眼的視覺暫留，我們就
能看到輸出特性曲線，完整、清晰而穩定地顯示在熒光屏上。
需要說明的是：圖4－5 中每條曲線分成兩條來畫，只是為了表明光點的移動方向，
實際上它們是重合在一起的。另外ib=IB0=0 的一條輸出特性曲線離橫軸較遠，這是夸大
了的情況，實際上由于ICEO很小，此曲線基本上和橫軸疊合，對硅管更是如此。
2、共射輸入特性曲線的顯示原理
當顯示如圖4－6 所示的NPN 型晶體管的共發射極輸入特性曲線時，圖示儀內
部和被測晶體管之間的接線方式如圖4－7 所示。

圖4-7 輸入特性曲線顯示電路
從圖4－7 中可以看到，此時Y軸（垂直偏轉板）加的是反映基極階梯電流iB大
小的信號電壓iBR0，X軸（水平偏轉版）加的是與iB相對應的不均勻的變化電壓UBE,
熒光屏平面就被模擬成UBE－iB平面。
當集電極掃描電壓和基極階梯電流有如圖4－2 所示的對應關心時，圖4－7 電
路的工作過程（即輸入特性曲線的顯示過程）將如圖4－8 所示。
在0－t1－t2這段時間內，集電極掃描電壓uCS處在第一個正弦半波周期，隨之變化的集
電極電壓UCE按正弦半波規律將從零逐漸增大到最大值，再由最大值逐漸減小到零，此
時iB=IBO=0,uBE也為零，而對偏轉板上的信號電壓均為零，電子束打到熒光屏上的0 點，
設此點為坐標點。

當光點由E’返回到E點的t12時刻，UCE=0，iB值的調變完成一個周期，立刻從IB5跳回
到IB0=0 與iB相對應的UBE值的跳變也必然完成一個周期，在iB變化的同時跳回到零。IB和
UBE對電子束的合作用，使得光點從最高的E點跳回到坐標原點0。
再t12以后的時間里，0-t12的情況完全相同，。就這樣，在基極階梯電流的頻率足夠高，
即單位時間內掃過上述路徑的次數足夠多時，借助于示波管的余暉時間和人煙的視覺暫
留，光點掃過的整個路徑便清楚而穩定的顯示在熒光屏上，這就是我們所要得到的晶體
管共發射極輸入特性曲線。其中，左面的一條是對應著UCE=0 的輸入特性曲線，而各水
平亮線右短的光跡，也就是連接A’、B’、C’、D’……諸點所得到的曲線為UCE=UCEM所
對應的輸入特性曲線。但在共射極輸入特性曲線中，UCE≥1V以后，曲線不再隨UCE的
增大而向右移，說明UCE≥1V后的各曲線基本上是重合在一起的。
（二）XJ4810 型半導體管圖示儀各開關旋鈕的作用
JT-1 型晶體管圖示儀各旋鈕、開關的作用蠶繭本書附錄五，這里介紹XJ4810 的使
用]，圖示儀前面板上的開關和旋鈕較多，但按其功能可以分為以下七部分：示波管控
制電路，集電極掃描電壓，X 軸作用、Y 軸作用，先是部分，基極階梯信號盒測試臺。
1、 示波管控制電路
⑴電源開關與輝度調整旋鈕。
拉該旋鈕電源接通，電流指示燈，推該旋鈕為關，該旋鈕拉出后為輝度調整，使用
時使輝度適中。
⑵聚焦：Θ為主聚焦旋鈕，0 為輔助聚焦旋鈕，四勇士調節主聚焦和輔助聚焦使光
點截面最小。
2、 Y軸作用：Y軸作用是使集電極電流ic或基極階梯電流ib通過各自取樣電阻得到
的電壓及Y軸放大器放大，加到垂直偏板使電子束垂直偏轉。
（1） 電流/度開關：它是具有22 檔四種偏轉作用的開關。
a.集電極電流Ic：10μA/div－0.5μA/div共15 檔，測量晶體管輸出特性曲線時Y軸
作用為Ic, Ic=mA/度×度
b.二極管漏電流IR:0.2μA/div－5μA/div共5 檔用來測量二極管的漏電流。
c.極電流或基極源電壓：階梯電流通過取樣電阻得的基極電流的偏轉量。用于階梯
波校正和晶體管輸入特性曲線的測量。
（2）垂直位移與倍率：調節該旋鈕可使光點，掃描線或曲線上下位移，拉出該旋
鈕是電流/度×0.1 倍率開關。
3、 X軸作用：X軸作用是集電極電壓VCE或基極電壓VBE經X軸放大器放大到水平偏
轉板使電子束水平運動。

（1）電壓／度開關：它是具有17 檔，四種偏轉作用的開關。
a、集電極電壓：0.05V／度－50 V／度共10 檔，測量晶體管輸出特性曲線時
該開關置于。
CE V
CE V
b、基極電壓：0.05V／度－1V／度共5 檔，測量晶體管輸入特性曲線時該開關
置于。
BE V
BE V
c、基極電流或基極源電壓：階梯電流通過取樣電阻得到的基極電流的偏轉量，測
量晶體管的電流放大倍數fe 時，該開關置于該檔。 h
d、X 軸位移：調節該旋鈕時光點，掃描線或曲線左右移動。
4、顯示部分
（1）顯示開關：使曲線在Ⅰ、Ⅱ象限內相互轉換，簡化NPN 管轉測PNP 管時的
操作。
（2）放大器輸入端接地⊥：表示輸入為零的基準點。
（3）校準：用以校準X、Y 軸放大器增益，按下此開關光點垂直向上，水平向右
偏轉10 度，即當光點位于左下角原點時，按下此開關光點跳到右上角。
5、集電極掃描電壓：
（1）極性選擇開關：用以轉換集電極掃描電壓的極性，按下為負極性掃描電壓，
適于測量PNP 管，放開正極性掃描電壓，等于測量NPN 管。
（2）集電極峰值電壓范圍：分10V、50V、100V、500V 四檔，它是集電極峰值電
壓的調節范圍，當由低檔轉換為高檔時，需將峰值電壓調到“0”，否則易擊穿晶體管，
AC 檔是專為測量二極管的正、反向特性設置的，它提供雙向掃描電壓，能方便的將二
極管的正、反向特性顯示在示波器上。
（3）峰值電壓旋鈕：調該旋鈕可使峰值電壓在0－10V、0－50V、0－100V 和0
－500V 之間連續變化，該旋鈕的標稱值是近似的，準確讀數由X 軸V／度X 度來確定。
（4）功耗電阻開關：該開關是集電極負載電阻，調節可改變輸出特性曲線的
斜率。
C R
（5）電容平衡：由于集電極各種開關，功耗電阻，被測管輸出電容的存在，使集
電極電流中存在著容性電流，造成測量誤差，使用時調節電容平衡和輔助電容平衡使容
性電流最小。
6、基極階梯信號：
（1）階梯信號選擇開關：是一個具有基極電流，基極電壓的22 檔開關，基極電流
為0.2μA／級－50mA／級，共17 檔，基極電壓為0.05V／級－1V／級共5 檔，基極
電流與基極電壓的選擇根據被測半導體器件的特性來決定。
（2）串聯電阻：階梯選擇開關置于V／級時串聯于被測管輸入電路中的電阻。

（3）級／旋旋鈕：用以調節階梯信號的級數，在0－10 級范圍內連續變化。
（4）極性開關：基極階梯信號的極性，按下為負極性，適于測量PNP 管，放開為
正極性，適于測量NPN 管。
（5）階梯調零：階梯調零是調整階梯波的起始級與零電壓重合，調整方法見實驗
內容中的階梯波校正（2）。
（6）重復開關：重復開關處于重復位置時，階梯信號重復出現，處于正常測試狀
態，該開關處于關時階梯信號停止工作，處于待觸發狀態，與單次開關配合，按下單次，
階梯波出現一次。
7、測試臺：
測試選擇開關：左右開關可任意選擇左右測試插座，以分別觀察左右兩管的特性曲
線。當置于二族時，可通過電子開關交替地顯示左右二族特性曲線?！傲汶妷骸迸c階梯
調零旋鈕配合，校正階梯信號的零電壓?！傲汶娏鳌笔鞘贡粶y晶體管的基極處于開路，
用來測量晶體管的CEO 和。 I CEO BV
（三）使用半導體特性圖示儀應注意的事項
1、峰值電壓范圍要根據被測晶體管的反相擊穿電壓來確定，在不知被測晶體管的
反相擊穿電壓時，應置于0－10V 或0－50V 檔。
2、測試完畢應將峰值電壓調回0V。
3、測量前要區分開被測管的E、B、C 后方可插入管座。
4、基極階梯電流開關，要從低逐漸升高，否則基極階梯電流過大時會損壞小功率
管。
5、集電極功耗電阻，不能太小，對一般晶體管C 在50 R Ω －1k Ω 。
（四）怎樣從晶體管的特性曲線上求參數。
因為變化量的每一瞬間值可以看作直流量，變化量隨時間的變化可以看作直流量的
改變，所以我們可以將晶體管特性曲線的坐標軸標以直流量的符號。
從晶體管特性曲線上求四個h 參數的方法示于圖4－9 中。
在圖4－9 所示的特性曲線中
BE ΔV ＝V／度× ΔX
B ΔI ＝μA/ 級×2
C ΔI ＝mA/度× ΔY
CE ΔV ＝V/度× ΔX

圖4-9 從特性曲線上求h 參數的方法
在晶體管測試的構成中測試條件是很重要的，在不同的測試條件下，盡管測試方法
相同，測出的參數值很可能不一樣，測試條件的確定，一般有兩種方法，一種是按產品
技術指標的參數表所列的測試條件進行測量，另一種是將晶體管的實際工作條件作為測
試條件進行測量，對于使用者來說，以實際的工作條件作為測試條件更為合理些。
四、實驗儀器
1．晶體管特性圖示儀 一臺

2、萬用表 一塊
五、試驗內容
1、X 軸、Y 軸增益校正
（1）開啟電源在Y軸作用為IC，X軸作用為Vce，峰值電壓范圍10V，集電極掃描電
壓為0V時，調節X軸、Y軸位移使光點顯示在熒光屏上，再調節輝度，聚焦和輔助聚焦
旋鈕，使光點清晰，輝度適中。
（2）、調節X 軸、Y 軸位移使光點位于左下角坐標原點，按下校正按鍵，光點應
向上，向右跳10 度，即光點跳到右上角原點，說明X、Y 軸增益正常否則應調整X 軸
或Y 軸增益，（對于JT1 型圖示儀，應將光點調到右上角，Y 軸板鍵扳向－10 度時，光
點向下跳10 度，X 軸板鍵扳向－10 度時，光點向左跳10 度）。
2、梯形波校正
（1）釋放校正按鍵，將Y 軸作用開關置于基極電流基極源電壓的位置，X 軸作用
開關置于1V/度，集電極掃描信號極性為“+”調節峰值電壓旋鈕，階梯波校正圖便可
出現在示波管屏幕上，觀察各級掃描線是否與標尺上的刻度線重合，轉角是否垂直，若
不滿足要求應打開機蓋調整。
（2）、階梯調零：階梯波起始級為IB＝0 應與零電壓的位置重合，校正方法是將階
梯信號極性置于“－”，（JT1 中的PNP），階梯信號起始級（第一級）的位置不變，若
有變化調節階梯調零旋鈕，使階梯信號的起始級在階梯信號是正極性或向是負極性是時
重合。階梯調零調好后，使用中階梯調零旋鈕就不要再動了。
3、用萬用表Ω 檔判斷二極管的正負極，三極管的極性與e、b、c
用萬用表的Ω 檔測量二極管、三極管，首先應明確：萬用表Ω 檔的負表筆接的是
表內電池的正極，正表筆接的是內部電池的負極，正負表筆接在二極管、三極管道電壓
上實質是給兩個電極加的偏壓，表針的擺動是通過兩個電極的電流（用阻值表示）。判
斷時一般用R×100 Ω 或R×1k Ω 的檔進行。
（1）用萬用表判斷二極管道負極和性能
二極管的管殼上一般都有正負極的標記，但有時無標記或不知標記的表示方法時，
應用下面的方法判斷：將萬用表的正負表筆分別接二極管的兩個電極，若測得的電阻比
較??；而將正負表筆對換后得的電阻很大，說明二極管的單向導電性能良好，而第一次
測量的阻值小時，負表筆接的是二極管的正極，正表筆接的是二極管的負極。如正反向
電阻均無窮大，表示二極管內部已斷路。
（2）用萬用表判斷三極管的極性（NPN 還是PNP）與e、b、c
a、判斷基極b 與極性
因為三極管的b 與e、c 分別是兩個PN 結，用萬用表測量時b 極與e、c 極均應有正、反向特性，若將負表筆接某一電極，正表筆分別接其它兩極時阻值都很大或者都很
小，則負表筆所接的是基極。
若負表筆接基極b，正表筆分別接其它兩個電極時，阻值都很小，該管為NPN 管，
反之，若阻值都很大，則該管為PNP 管。
b、判定集電極c，發射極e 和β 值大小
首先假設一個電極（b 極除外）為集電極，如果被測管是NPN 管則萬用表的負表
筆接假設的集電極C，正表筆接的假設的e，如圖4－10 所示，當開關斷開時（ ＝0），
此時，c、e 間的電阻，實際上是，開關k 閉合后，萬用表內的電池通過給基極
注入了,使集電極則有了一個較大的電流，因此表針向右偏轉、偏轉角越大，表示
B I
ceo I b R
b I c I
β 值越高，然后再假設另一個極為C，用上述同樣的方法測量，比較兩個測量的結果，
萬用表指針偏轉較大（β 值高）的一次，假設的集電極是正確的。

一般簡易測量時，可用人體電阻代替，方法是用手同時捏住c、b（但不能使c、
b 短路），比較兩次測量指針偏轉的角度，指針擺動較大的一次黑表筆接的是C 極，表
針偏轉越大
b R
β 值越高。
對于PNP 管，將正負表筆對換位置，測量方法與NPN 管相同。
4、測量穩壓二極管2CW 的特性曲線：
（1）旋鈕位置
峰值電壓范圍：AC、 0－10V
集電極功耗電阻：5k Ω
X 軸：集電極電壓 5V/dir
Y 軸：集電極電流 1mA/dir
（2）穩壓管的正極接測試臺上管座C，負極接E，緩慢調節峰值電壓，穩壓管的正反特性曲線便顯示在屏幕上， 在坐標紙上畫出曲線， 測量正向導通電壓Ucm