CA4810A晶体管特性图示仪原理及测量三极管输出特性曲线的步骤

◆于彭波 杨培双

作者：于彭波，副教授，威海职业学院工业技术系；杨培双，威海职业学院（264210）。

1 引言

在从事电工电子工作中，会遇到用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性曲线，以得到晶体管的多种参数。职业院校学生参加维修电工高级工技能鉴定时，也会遇到晶体管特性图示仪使用。本文介绍CA4810A晶体管特性图示仪原理和测量晶体管特性曲线的步骤。

2 原理

晶体管特性图示仪是一种能在荧光屏上直接显示晶体管各电极间电压和电流关系的各种特性曲线的专用仪器，通过荧光屏上的刻度钮位置可直接读出具体有关参数及极限参数。晶体管特性图示仪由一套示波器电路、阶梯波电压发生器、集电极扫描电压发生器等特殊电路构成。要在一个坐标系中显示出晶体管的特性曲线，必须测出两个参数。虽然不同的特性曲线的参数不同，但其基本原理是相同的，以测量三极管的共发射极电路的输出特性曲线为例进行介绍。三极管共发射极电路的输出特性曲线是当基极电流IB为常数时，集-射间的电压UCE变化时，集电极电流IC如何随之变化的曲线，

集电极电压UCE由集电极扫描电压发生器产生，它采用工频电压经全波整流之后来获得，电压每秒钟脉动100次，电压每脉动一次可以做来回的两次扫描，则每秒钟就可作200次扫描。用于晶体管的集电极电压或测试晶体管的耐压阶梯波电压由阶梯波电压发生器产生，经基极电阻转换成电流IB。它是来自电源变压器的50 Hz的正弦波经处理之后，加到四倍频电路，得到200 Hz的脉冲信号，触发可变进制计数器，其输出脉冲宽度安1:2:4:8的比例依次递增，使计数器输出不同脉宽的方波和矩形波，再配套选取形成宽度和幅度不同的矩形波，经过叠加形成阶梯波，作为晶体管的输入信号。

阶梯波电压和集电极扫描电压UCE必须保持一个阶梯对应半个正弦波，或者是一个阶梯对应1/4个正弦波，否则所显示的波形是紊乱的。在基极上加阶梯波电压，它是一种经过相同时间逐级跳跃上升的电压，每一级都代表一定的基极电压。在电路上采取措施，每当集电极电压UCE扫描一次，阶梯波电压就跳跃一次，每次的扫描输出特性曲线就代表一个基极电流条件下的输出特性曲线，调节阶梯级数就可以显示特性曲线族。阶梯波完成一个周期，曲线就重复扫描一次，由于视觉残留效应和荧光粉的余辉性，显示的图形就是稳定的。

3 测量步骤

3.1 调出扫描点

1）打开电源，预热5分钟；2）将“峰值电压%”钮逆时针调至零；3）调节“辉度”“聚焦”“辅助聚焦”“X轴位移”“Y轴位移”“电流/度”“伏/度”钮在荧光屏中间显示一个亮点，该亮点的亮度要适中，面积最小。

3.2 调节有关钮（以NPN型C2073晶体管为例）

1）调节“X轴位移”“Y轴位移”，将光点移至荧光屏左下角，作为坐标零点。

2）进行内容调节：“峰值电压范围”置100 V；“伏/度”置10 V；“集电极电源极性”置+；“电流/度”置0.5 mA；“集电极电源”置DC；“阶梯信号”置重复；“功耗电阻”置250 Ω；“阶梯极性”置+；“串联电阻”置1 KΩ；“电压-电流/级”置10 μA；其他钮都处于正常状态，然后根据测量所看到的曲线情况进行适当调节。测量PNP型三极管时，只需将“集电极电源极性”和“阶梯极性”置“-”，并把光点移到荧光屏的右上角即可。

3.3 测量过程

1）测量一只三极管的输出特性曲线：①将管脚插座插到测试台插座上，将三极管C2073的管脚插到对应的插孔中，插好后按下测试台的相应按键；②将“级/簇”钮置“4”上；③逐渐加大“峰值电压%”，观察荧光屏所显示的曲线，此时看到的是一簇特性曲线，如果出现5条线，须逆时针调节“阶梯信号”中的“调零”钮，使从下向上数的第一条和第二条曲线重合，该线就是IB=0；④若想看的特性曲线多于4条时，可以调节“级/簇”钮；⑤要使特性曲线的长度变化，可以调节“峰值电压%”或“伏/度”钮；⑥要使特性曲线的间距变化，可以调节“电压-电流/级”或“电流/度”钮；⑦将“峰值电压%”钮逆时针调到左端，使集射极电压UCE=0。

2）测量两只三极管的输出特性曲线：①将两只三极管C2073的脚对应地插到测试台的左右两个插孔中，按下测试台的“双簇”键；②逐渐加大峰值电压%，观察荧光屏上所显示的曲线，此时看到的是两簇特性曲线；③曲线间距大的静态放大倍数大，曲线间距小的静态放大倍数小；④调节“双簇分离”钮，让这两簇特性曲线重合，观察特性曲线的重合程度，若曲线完全重合，则管子的配对性最好，在功放电路中得到应用。

3.4 测量结果

画出晶体三极管的输出特性曲线，可以得到以下参数：

1）在特性曲线读出集电极电压UCE=10 V，IB=40 μA的一条曲线IC值，可得静态放大倍数

2）在特性曲线读出集电极电压UCE=10 V时任意两点的值，可以得到动态放大倍数

3）调节峰值电压%，当输出特性曲线突变时，在突变点上读出IB=0时那根线上的电压，该电压就是反向击穿电压

3.5 测量完毕

测量完毕，首先断开电源，然后拆下被测晶体管，最后将“峰值电压”调至零。

4 结束语

晶体管特性图示仪在电工、电子、通信等专业中的专业课程中经常会被使用，掌握它的使用要点，就能顺利完成相关课程的实验实训任务，工作后从事电气维修行业也能得心应手。

[1]冯惠民,戴金庆.用晶体管特性图示仪测量光耦合器的特性参数[J].工业仪表与自动化装置,1988(4).

[2]陈立周.电气测量[M].北京:机械工业出版社,2011.

[3]刘小艳,张尊侨,金平.晶体管输出特性曲线测试仪设计[J].实验技术与管理,2011(1):59-61.