半导体管特性图示仪Y轴集电极电流倍率及阶梯电流的检定

/济南铁路局计量所

0 引言

半导体管特性图示仪是一种能在示波器屏幕上观察和测试半导体管特性曲线和直流参数的测量仪器，具有广泛性、直观性、全面性、准确性等特点，使用面极为广泛，晶体管、场效应管、光电管、可控硅、三极管、二极管等，几乎所有的二端、三端的半导体器件均可进行观察和测试。图示仪不是用表头、指针读测数据，而是将半导体管的特性直接显示在示波管的屏幕上，一目了然。可直接读数进行分析、比较、挑选和配对。调整置于器件各端的电压值，可对半导体器件的所有直流参数进行测试。直接读测被测参数，测量准确度较高。图示仪作为一种通用仪器需要进行量值溯源，但是图示仪的检定与其他的通用仪器相比有其特殊之处，尤其是图示仪Y轴集电极电流倍率及阶梯电流的检定。针对其检定的特殊性和复杂性，下文简要介绍通用的检定方法。

1 工作正常性检查

被检图示仪所有旋钮转动灵活，波段开关跳步清晰，定位准确。调整被检图示仪“辉度”、“聚焦”和“辅助聚焦”旋钮，被检图示仪的X轴、Y轴位移机构能使光点在屏幕有效工作面内作平滑移动。集电极扫描信号峰值电压的调节应连续均匀，极性正确。适当调整扫描“幅度”、X轴（VC）电压偏转因数（V/度）和Y轴（IC）电流偏转因数（A/度）。图示仪能正常显示各类半导体管的有关低频特性曲线。

检定前的各开关和旋钮放置在初始档位。初始档位的放置见表1

表1 初始档位

2 测试检定

2.1 Y轴集电极电流倍率

按图1连接电路，按表2将各旋钮置于合适位置，将Y轴集电极电流档级置于产品说明书规定的基本量程档级，调节标准直流电流源，使其输出值为被测集电极电流档级的N倍（度），然后将集电极电流倍率置于扩展状态，并调节标准直流电流源，使其输出值为被测集电极电流档级乘以倍率值的N倍（度）。可使其输出为基本量程档级值的10倍乘以倍率值。

图1 集电极电流测试检定连接图

表2 Y轴集电极电流倍率检定旋钮位置

调节有关旋钮和开关并读取数据，则此时Y轴集电极电流倍率为

Y轴集电极电流倍率误差为

式中：K— 倍率的实测值；

K0— 倍率的额定值；

H— 经倍率后，对输入改变额定倍率的偏转显示幅度；

H0— 未经倍率时，偏转显示幅度。

2.2 阶梯电流

按照图2连接，将示波器Y轴衰减开关置于100 μV/度档级，YA、YB输入端同时接地，调节Y轴“位移”，使示波器扫描线位于X轴中心位置。将图示仪阶梯选择置于阶梯电流最小档级，阶梯作用开关置于“重复”，阶梯级数为10级/簇。精密电阻箱取值见表3。标准直流电压源输出为0 V,其极性与阶梯性一致。

将示波器YA、YB输入端置于“DC耦合”。调节图示仪“阶梯调零”，使阶梯起始电平位于示波器Y轴中心位置。调节标准直流电压源，使其输出为10级阶梯标准电流流过精密电阻所产生的电压值，此时仅有第10级阶梯电平位于示波器Y轴中心位置附近。然后微调标准直流电压源，使第10级阶梯电平位于示波器Y轴中心位置。读取标准直流电压源输出值，此时总阶梯电流幅度误差为

图2 阶梯电流检定连接

表3 阶梯电流档级与精密电阻值

式中：A— 标准直流电压源输出值；

A0— 10级阶梯标称电流流过精密电阻所产生的电压值；

按上述方法，对阶梯电流各档级总幅度进行检测。

3 结语

半导体管特性图示仪Y轴集电极电流倍率及阶梯电流的检定，是半导体管特性图示仪测试检定中很重要的一项技术指标，直接关系到半导体管特性图示仪的使用，影响半导体管特性图示仪对二端、三端的半导体器件的观察和测试。在实际检定中，应针对图示仪型号的不同和使用检定标准的不同，视具体情况，选择性地选用本方法。

[1]全国电子测量仪器标准化技术委员会.GB/T 13974-1992 [S].北京：中国标准出版社，2004.

[2]浙江省质量技术监督局.JJG(浙)4-2007[S].杭州，2007.

[3]赵中义.半导体管特性图示仪原理、维修、检定与应用[J].北京：电子工业出版社，1994.