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电子元器件测量仪器 概述 集总参数元件特性 万用电桥原理及使用 晶体管特性图示仪 总结 Date1电子实训室 苏 概述 电子元器件中，电阻器、电容器和电感器为基本电路元 件；晶体二极管、三极管、场效应管、单结管、晶闸管 等为半导体器件；运算放大器、数字逻辑电路、半导体 存储器、微处理器等为集成电路器件。不同类型的电子 元器件，需要使用不同的仪器进行测量。 基本电路元件按其在电路中的工作频率不同，采用不同 的测量方法和仪器。工作在低频电路中的元件，常采用 电桥法测量，通常使用直流电桥、交流电桥和万用电桥 ；工作在高频电路中的元件，常采用谐振法测量，通常 使用Q表、高频电感电容测量仪。 因为半导体器件需要测量的参数很多，有直流参数、低 频参数和高频参数，应根据需要测量参数的不同选择不 同的测试仪进行测量。常用的仪器有晶体管特性图示仪 、晶体管直流参数测试仪、h参数测试仪、Y参数测试 仪和场效应管测试仪等。 Date2电子实训室 苏 集总参数元件特性 电阻器、电容器、电感器这些基本电子元件，由于它们的特性可由 两端的电压和电流之间的关系来确切表达，这种关系可用参数来描 述，因此又称集总参数元件。 1. 电阻器 具有电阻性质的元件称为电阻器，简称电阻，用R表示。电阻在电 路中是耗能元件，电阻值的单位是欧姆(),常用单位还有千欧(K) 和兆欧(M)。 电阻器的主要参数有电阻值及其误差，额定功率，温度系数 等。实际应用中，需要测量的主要参数是电阻值。实际电阻器并不 是纯电阻，存在引线电感和分布电容，当电阻器工作在低频时，主 要为电阻性质，电抗性质可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影 响，高频时电阻器的等效电路如图所示。 Date3电子实训室 苏 集总参数元件特性 2. 电容器 具有电容性质的元件称为电容器，简称电容，用C表示。电容在 电路中是一个储能元件，电容量的单位法拉(F),常用单位有微法 (F)和皮法(pF)。 实际电容器由于极间的电介质存在漏电阻（RCP），会使 电容器消耗一定的能量，这种能量损耗称为电容器的介质损耗， 此时电容器的等效电路如图所示。 电容器的主要参数有电容量及其误差、额定电压（击穿电 压）、温度系数、损耗因数等，实际应用中需要测量的是电容量 和损耗因数。 Date4电子实训室 苏 集总参数元件特性 3. 电感器 具有电感性质的元件称为电感器，简称电感，用L表示。电 感在电路中也是一个储能元件，电感量的单位是享利(H)。常用 单位有毫享(mH)和微享(H)。 实际电感器由于线圈存在直流电阻，使电感器消耗一定的 能量，这种能量损耗称为电感器的电阻损耗，此时电感器的等效 电路如下图所示。其中R的下标P表示并联；S表示串联；L表示 电感的等效电阻。 Date5电子实训室 苏 集总参数元件特性 实际电感器还存在分布电容，当电感器工作在低频时，分布电容 可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响，高频时电感器的等效电 路如下图所示。 Date6电子实训室 苏 万用电桥原理及使用 工作在低频电路中的元件参数通常采用电桥法进行测量，电 桥法实际上是一种比较测量法，它是把被测量与同类性质的 标准量进行比较，从而确定被测量大小的方法。万用电桥就 是一种在低频条件下测量电阻、电容和电感参数的交流阻抗 电桥。 1.电桥的分类及平衡条件 直流电桥 平衡条件 Date7电子实训室 苏 万用电桥原理及使用 交流电桥 其工作原理与直流电桥基本相同，所不同的是桥臂由电阻和电 抗元件组成，采用交流电源供电，平衡指示表为交流电表，桥 臂由电阻和电抗元件组成，因此它可以用来测量交流电阻、电 容和电感元件的参数。 交流电桥的平衡条件有两个：一个是幅度平衡条件，一个 是相位平衡条件。为此，交流电桥至少应有两个可调节的标准 元件。为了使调节方便，交流电桥有两种基本形式：电阻比率 电桥和电阻乘积电桥。 Date8电子实训室 苏 万用电桥原理及使用 2. 万用电桥的组成和工作原理 为了测量使用方便，几种不同类型的电桥组合起来，使之 具有测量电阻、电容和电感元件参数的功能，这种电桥称为万用 电桥，电桥主要由测量桥体、音频振荡器、交流放大器和平衡指 示表(检流计)几部分组成，如图所示。测量桥体由惠斯登电桥、 电容串联比较电桥(一种比率电桥)、麦氏-文氏电桥(一种乘积电 桥)组合而成，使用时通过转换开关进行切换。 音频振 荡器 测量 电桥 交流放 大器 平衡指 示器 Date9电子实训室 苏 万用电桥原理及使用 3. 万用电桥的使用 DF2811ADF2811BDF2812DF2812A型LCR数字电桥是以 微处理技术为基础的自动测量电感L、电容量C、阻抗R、品质因素Q、 损耗角正切值的智能化参数测量仪器，其0.1的基本精度和高分辨率 的显示对于元件测量的质量和可靠性的提高将有莫大的帮助。本仪器采 用了先进的测量原理与五端测量技术，可以长期精确测量而无需专门调 校。为保证仪器的精确测量，可通过仪器自校准功能将存在于测试端上 的杂散电抗和引线电阻进行清“0”。仪器有通用测量夹具和五端测试电 缆各一付供用户选择使用。 （1）主要技术指示 测量参数：电感量L、电容量C、阻抗R、品质因素Q、损耗角正切值D 测量频率：100HZ0.02、1KHZ0.02、10KHZ0.02（ DF2811A） 100HZ0.02、1KHZ0.02 （DF2812） 100HZ0.02、120HZ0.02、10KHZ0.02（DF2812A） 测量范围及精度（如表所示） Date10电子实训室 苏 万用电桥原理及使用 测试信号电平：0.3Vrms10（空载） 测试速度：28次/秒，量程锁定时为8次/秒 工作环境 温度：040 湿度：不大于90RH 大气压力：86104Kpa 使用电源：220V10 50HZ2HZ 30VA 外形尺寸：350320100mm 重量：约5kg 测测量 范围围 及精 度 L0.1H9999H 0.1% C0.1pF19999F0.1% R0.000199.99M0.1% Q0.000199990.15 D0.00019.9990.0010 Date11电子实训室 苏 万用电桥DF2811A DF2811A前面板 Date12电子实训室 苏 万用电桥DF2811A 序号名称说说明功能 1功能显显示三只LED显显示指示当前测测量主参数 2主参数显显示五位数字显显示显显示L、C、R参数值值 3单单位显显示三只LED显显示指示当前测测量主参数单单位 4副参数显显示四位数字显显示显显示损损耗质质D或品质质因数Q 5功能显显示两只LED显显示指示当前测测量副参数 6频频率键键选择选择加于被测测元件上的测试测试信号的频频率 7等效键键选择选择串、并联联式设设定仪仪器测测量等效电电路 8速度键键慢、中、快选择测选择测 量速度 9锁锁定键键量程锁锁定批量测试时测试时 ，提高测测量速度 10清零键键测试测试端开路和短路清零 将引线电线电阻和测试测试端杂杂散电电抗测测量后，在输输出结结果中 自动动清除 11参数键键主参数选择选择选择仪选择仪 器所需参数测测量状态态 12电电源开关ON状态时电态时电 源接通，OFF状态时电态时电 源断开 13接地端用于被测测元件的屏蔽地 14测试测试端 HD、HS、LD、LS 测试测试信号端 HD：电电源激励高端LD：电电源激励低端 HS：电压电压取样样高端LS：电压电压取样样低端 Date13电子实训室 苏 万用电桥DF2811A 使用方法 使用前注意事项 在对仪器进行操作前，首先应详细阅读仪器说明书，或在对本仪器熟 悉的人员指导下进行，以免产生误操作。 电源输入相线零线应与本仪器电源插头上标志的相线，零线相同 。 将测试所用夹具或测试电缆连接于本仪器前面板标志为HD、HS、LS 、LD四个测试端。在使用测试电缆时，应将HD与HS短接，LD与LS 短接。对具有屏蔽外壳的被测件，应把屏蔽层与仪器地“”相连。 仪器应在技术指标规定的环境中工作，仪器特别是连接试件的测试导 线应远离强电磁场，以免对测量产生干扰。 仪器测试完毕或排除故障需打开仪器时，应电源开关置于OFF位置并 拔下电源插头。 仪器测试夹具或测试电缆应保持清洁，以保证试件接触良好，夹具簧 片调整至适当的松紧程度。 带电电容冲击保护 本仪器具有专门设计带电电容的抗冲击电路，使由于带电电容对仪器 的破坏性大大降低。 Date14电子实训室 苏 万用电桥DF2811A 操作步骤 u插上电源插头，将面板电源开关按至ON，显示窗口应有不断 反滚的数字显示，否则重新启动电源。 u预热10分钟，待机内达到热平衡后，进行正常测试。 u根据被测器件，选用合适的测试夹具或电缆，选用测试电缆 应保证HD、HS和LD、LS分别在末端短接。被测试件引线应清 洁，与测试端保持良好的接触。 u根据被测件要求选择相应测量条件。 u根据被测件的测试标准或使用要求按频率键，选择相应的测 量频率，例DF2811A可选择100HZ、1KHZ、10KHZ三个频率。 Date15电子实训室 苏 万用电桥DF2811A 仪器以五位数值显示主参数，使用参数键选择L、C、R，单位如下 ： L：H、mH、H C：pF、nF、F R：、K、M 本仪器共分五个量程，五个高精密电阻依次应用于各个量程，不 同量程决定了不同的测试范围，所有量程构成了仪器完整的测试 范围。量程处于自动状态，使用者将试件插入后所获得的测量值 并不直接送显示，而是首先判断此测量是否选择了最佳量程，当 在最佳量程时才将数据送至显示器显示。在此状态最多可能需三 次才能完成一次测量。 当量程处于锁定状态时，仪器量程锁定于当前量程，当量程锁定 时，仪器测试速度为8次/秒，仪器不进行量程选择，可提高机内 继电器使用寿命，降低仪器故障率。 使用锁定键应首先将一需要批量测试的元件插入测试夹具，待数 据稳定无误后锁定键“锁定”灯亮，设定便完成了。 Date16电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 晶体管特性图示仪是一种采用图示法直接在示波管上显示各种 晶体管特性曲线的多用途测试仪器，通过仪器的标尺刻度可直接读 出晶体管的各项参数。如测量PNP和NPN三极管的输入特性、输出 特性、电流放大特性；各种反向饱和电流、各种击穿电压、各类晶 体二极管的正反向特性；场效应管的漏极特性、转移特性、夹断电 压和跨导等参数，此外还可测量单结晶体管和晶闸管的特性参数。 与其他晶体管测试仪相比，晶体管特性图示仪具有用途广泛，直接 显示和读数简便等优点，尤其是在晶体管的各种极限参数和击穿特 性的观测上，由于测试时采用瞬时电压和瞬时电流，能使被测晶体 管只承受瞬时过载而不致造成损坏，因此对晶体管的测试和晶体管 的合理应用都带来极大的方便，但图示仪不能用于测量晶体管的高 频参数。 Date17电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 晶体管特性图示仪的组成和工作原理 1. 图示仪的组成 晶体管特性图示仪是由集电极扫描电压发生器、基极阶梯信号发 生器、同步脉冲发生器、X放大器和Y放大器、示波管及控制电路 、电源电路几部分组成，基本组成原理框图如图所示。 集电极扫描电压发生器。可产生如图所示的集电极扫描电压，它 是正弦半波，幅值可以调节，用于形成水平扫描线。 Date18电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 基极阶梯信号发生器。可产生基极阶梯电流信号，阶梯高度可 以调节，用于形成多条曲线簇。 同步脉冲发生器。用于产生同步脉冲，使上述两信号达到同步 。 X放大器和Y放大器。用于把从被测器件上取出的电压信号进行 放大，然后送至示波管的相应偏转板上，以形成扫描曲线。 示波管及控制电路。它与通用示波器的电路基本相同。 电源电路。为仪器提供各种工作电源，包括低压电源和示波管 所需的高频高压电源。 Date19电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 2. 图示仪的测量原理 （1）二极管正、反向特性曲线的测试原理框图 （2）三极管的输入、输出特性曲线测试原理框图 Date20电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 （3）场效应管的漏极和转移特性曲线测试原理框图 晶体管特性图示仪的使用方法 晶体管特性图示仪的型号很多，但使用方法基本相同。下面以 HZ4832型晶体管特性图示仪为例，说明图示仪的主要技术参数和 使用方法。HZ4832型晶体管特性图示仪是一种用示波管显示半导 体器件的各种特性曲线，并可测量其表态参数的测试仪器。 Date21电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 1.主要技术指标 集成极电流范围 （Ic）0.5A/div1A/div分20档 误差不超过3 （IR）50nA/div1A/div分5档 误差不超过15 基极电流或基极源电压 0.01V/div 误差不超过 外接输入 0.01V/div 误差不超过 X轴偏转因数 （VC）10mV/div50V/div 分12档 误差不超过3 （VD）300V/div 误差不超过10 基极电流或基极源电压 0.01V/div 误差不超过 外接输入 0.01V/div 误差不超过 阶梯信号 阶梯电流范围：0.5A级100mA级 分17档 误差不超过5 阶梯电压范围：0.05V/极1V极分 5档 误差不超过5 串联电阻：0、10K、1M 分3档 误差不超过10 每簇级数：110级 连续可调。 每秒级数：200 极性：正、负、异 分三档。 Date22电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 集电极扫描信号 峰值电压范围及电流容量 05V档 （10A） 050V档 （1A） 0100V档 （0.5A） 0500V 档 （0.1A） 03K档 （5mA） 0100VAC档 （0.5A） 功耗限制电阻0500K 分11档 误差不超过10。 2. 使用说明 Date23电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 3. HZ4832晶体管特性图示仪使用范例 测试前的注意事项 （1）对被测管的主要直流参数的熟悉与了解，特别要了解该被测管 的集电极最大允许耗散功率PCM，集电极对其他极的最大反向击 穿电压如BVceo，BVcbo，集电极最大允许电流ICM等主要指标。 （2）在测试前首先要确定被测管极性（即PNP或NPN）。 （3）集电极电压输出按至其输出电压不应超过被测管允许的集电极 电压，一般情况下将峰值电压旋至零，输出电压按至合适的档极， 并将功耗电阻置于一定的阻值，同时将X、Y偏转开关置于合适的 档极，此档极以不超过上述几个主要直流参数为原则（实际上X、 Y偏转开关并不直接影响被测管，但由于所选择的位置相差过远， 会不易觉察某些特性已大大超过允许值而导致被测管损坏）。 （4）在进行ICM的测试时一般采用单次阶梯为宜，以防止被测管的电 流击穿。 （5）在进行IC或ICM测试中应根据集电极电压的实际情况，不应超过 仪器规定的最大电流。 Date24电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 测试前的开机与调节 （1）开启电源 按下电流开关，此时指示灯亮，待预热十分钟后可以 进行正常测试。在必要时测量进线电压以在220V10%的范围内为宜 。 （2）调节辉度聚焦、辅助聚焦 调节方法：面板上开关位置按下表所示设置 集电电极电电源 峰值电压值电压 范围围05V 集电电极电压调电压调 节节 0 功耗电电阻1K X轴轴 VC（电压电压 /度）0.5V/度 X工作方式选择选择 开关 （中） Y轴轴 IC（电电流/度）1mA/度 Y工作方式选择选择 开关 （中） X、Y位移X、Y位移旋钮钮置于中心位置 Date25电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 （3）Y、X灵敏度分别进行10度校准 调节方法：Y、X移位旋钮置于中心位置，将Y（或X）方式开关置 “校准”，“拉校”电位器拉出，此时光点应有10度偏转，如超 过或不到应进行增益（R120，R159）调节。 （5）阶梯调零 调节方法：面板上开关位置按下表设置 集电电极电电源峰值电压值电压 范围围05V 集电电极电压调节电压调节0 极性NPN+ 功耗电电阻1K X轴轴VC（电压电压 /度）1V/度 X工作方式选择选择 开关+（上） Y轴轴IC（电电流/度）1A/度 Y工作方式选择选择 开关+（上） 阶阶梯信号 极性+ 方式重复 输输入正常 Date26电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 集电极电压调节从0慢慢加大到100，用Y轴移位将扫描线与 第一条线度线重合，然后将Y轴-IC（电流/度）打至阶梯位置，屏 幕上出现十一条扫描线，调节调零电位器，使第一条扫描线与第 一条刻度线重合 NPN型3DG945晶体管的VCE-IC特性曲线测试 （1）面板上开关位置按表设置。 Date27电子实训室 苏 晶体管特性图示仪 集电电极电电源峰值电压值电压 范围围05V 集电电极电压调节电压调节0 极性NPN+ 功耗电电阻250 X轴轴VC（电压电压 /度）0.5V/度 X工作方式选择选择 开关+（上） Y轴轴IC（电电流/度）1mA/度 Y工作方式选择选