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基于 片机小功率三极管测试仪原理图 图二 基于 片机小功率三极管测试仪 2013 1 1( 2( 12of a 84 in of of of N P of of as to of I. in or on As a of 0 is of in It in is to In to to be is a of It s of is of to of be of To a on of a in in a It is of an is of if it is in of to be by of in A of in 1-8. In it is to a 8is F of is as It 4as 5V or to of in S2 S4 5, S6 of is to of in of on of is A. s of in as It 2 5 I/O 10 to B. of 100 50on of of to be on a 9783/$2013 1 of C. 4It is It in of D. In 6x2 is to F by to is is be is on N in 3. In V to of to K of to is K to of is on to in be is is in to on is or is to of of is by to In at in of . In is if is if is of 2 is to of In of by to is or be to as N in by of is or is by of of V 00 to K in of . be F F to to K K 1 K in T3 in of K in T1 in of of of 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 on be in in so is a JT JT is it is JT it is to a JT is to JT of is to JT In a to is to be to of is in is is to a If it is be be be is a is at to by is of 2. 3 2 of of is 5. in is be be as to of 5. is is to is V. of is 3. 3 of 4 of A 5V is of 2is as In is to no of of in is if if of to to CD to of is by 4is to of of to of of of is no of at is to of of of be to 4 of F 5 6 CD 5 of of 6 of JT its of its 5 s 1 - A 3 K; 6 s 176; 5 V By of a is in be to as to on (in 1 I. M. D. A. S. . B. 318, 1172008. 2 R. L. . 10th 2009. 3 T. L. 7th 2008. 4 R. , 2007. 5 A. S. . C. 5th 6 7 74 8 ， 双极型晶体管 ( 结面型场效应晶体管 (这种测试机的基本构建块包括了 8控制器， 模拟多路复用器 /解复用器74液晶显示器 (本文讨论了该测试系统能准确识别半导体器件 (如 能识别 双极型晶体管的类型 (、 )， 能识别结面型场效应晶体管类型 (N 通道P 通道 该测试系统还能发现二极管，双极结晶体管 (结面型场效应晶体管 (引线 。该测试仪除了能测试上面提到的各种半导体器件外还能测量各种参数如二极管正向电压(正向电流 ( 电流增益 (面结型场效应管（ 极空载时的饱和电流(所有的测量和测试结果由显示屏 行清晰的显示。低功耗 ， 硬件简单 ， 用户界面设计友好和精巧的尺寸是该半导体器件测试仪的特征。 关键词 ： 二极管、双极型晶体管 (面结型场效应管 ( 控制器、电流增益 I 简介 半导体 器件用于现今所有的电气或电子产品市场。随着半导体需求的增加，半导体行业在过去的 8 到 10 年里经历了显著地成长。半导体产业是世界上最富有成效的和活力的行业之一。它推动了技术、新设备和集成电路的持续和快速发展。行业所面临的挑战是，不断提高产品和服务的质量及产品可靠性，以实现更大的功能、更高的性能及高速度和零缺陷。为了满足所有这些挑战电子产品和集成电路必须要有高度的可测试性。测试是一个在产品开发和生产过程中非常关键的部分。它可以提高产品的性能，提高产品的质量和可靠性，并降低价格。目前对于制造商来说电子产品测试成本的 上升是一个主要的挑战。有时测试成本甚至大于产品制造的成本本身。为了对测试成本产生一个重大的影响则可能需要改变测试策略，这样才有可能带来一个新的、成本更低的测试平台。 据估计，当一个错误在生产过程中被替代时失败的代价会降低 10 倍，而如果是在设计过程将错误替代掉则代价会再降低 10 倍。因此为了减少生产成本和提高产量应当制造出半导体器件测试仪。 因此考虑到上述提到的事实的实际意义中所应有的工作价值后已经设计出了新的半导体器件通用测试方案。在最近几天里 将 提出一些半导体器件测试仪的设计方法。本文旨在提供一个基于 控制器 的简单的、成本低的半导体器件测试仪。软件编码部分使用的是 半导体器件测试框图是如图 1 所示。它由 5 个模块 控制器、显示屏 拟多路转换器 74阻器件及在测试设备的相互作用下组成，单片机应用 5V 的电压或接地电位而使未知设备通过电阻器组并执行必要的进一步测试电压的测量和参数的计算。 示为择的线路 , 示为 择的线路和 示 择 的线路。模拟多路复用器选择线路的目的是为了在电阻器组的帮助下能选择出正确的电阻值。所有的测量和测试设备的测试结果清晰地显示液晶显示屏上。每个模块的详细描述将在下面给出。 A 单片机 单片机采用的是 片，其内置的部分特征如下：它的程序存储器寻址范围为32字存储寻址范围为 节， 5 个 I/O 端口，内置的 10 位模拟数字转换器（ 有 8个输入通道，并行从动端口（ 模拟比较器（ B 电阻器 电阻器包括阻值为 110150 据测试程序选择合适的电阻并在测试设备上进行测试。 C 模拟开关 74是双 4 通道模拟多路复用器 /解复用器拥有常见的选择逻辑，它在制造半导体器件测试仪的中起着非常重要的作用从而使用户设计更加友好。 D 液晶显示器 在这个系统中使用的是 16符的液晶显示，用于显示晶体管和二极管的测试和测量结果。 量技术和电子测试仪的硬件 微控制器最开始的步骤是通过执行第一次测试来确定设备是否在测试之下是一个双引线装置的二极管。二极管可以连接的测试端子在 1 和 3 之间。该试 验基于 中只有一个方向的传导电流这一基本概念上。该试验中单片机采用 5V 电压使二极管的引线通过 1 半导体器件测试框图 端 1。而连接到测试终端 3 的二极管引线是通过同一个 1片机经 1 再连接开关来测试电压并存储测量值。这一类的更多的测量可由不同的引线序列来完成。微控制器对这两个测量值进行逻辑运算以获得最终结果。现在有两种方式，在该二极管可以连接的 1 和 3 测试端子之间有阴极朝向端子 3 和阴极朝向端子 1。 现在，二极管以另一种方式连接使相同的测试序列重复从而得到一个更最终的结果。因此，基于这两个结果微控制器确定被测设备是否是二极管或是任何其它装置。这个测试也足以用来确定二极管阳极和阴极的引线。当二极管的引线被识别后通过进行必要的模拟电压测量和计算可得出二极管的正向电压。表 1表示了定位二极管阳极和阴极引线的逻辑理论。在这个表中，测试端口 1 和 3 三的应用和测量电平值表示为逻辑 1 和 0。 在两种条件下单片机执行的是晶体管设备测试 3 的程序。第一个条件是，如果二极管的测试失败，其次是，如果二极管的测试是正向的并且测试终端 （ 2 的电压不为零。单片机检查第二个条件是为了避免在测试下的设备识别有错误。在测试晶体管时微控制器首先进行电压测量，以确定相连的设备是否是双极结型晶体管或结场效应晶体管。同一逻辑的二极管测试也可以扩展到晶体管测试；而作为晶体管还包括只有一个电流传导方向的 ，因此考虑电流导通的唯一方向可以确定在测试下的晶体管是否是双极型晶体管或结场效应晶体管。该试验由三根导线中的一根连接到晶体管并经过 100他两引线经过 1后它们的电压以逻辑电平 0 和 1 的形式进行数字读取 。这个过程可以对其他的两个序列进行重复。 每次单片机都存储测量得的电压值，并在其上进行一些逻辑运算。现在晶体管在三个测试端子之间有六种连接方式，所以测试序列重复多次。分析表明， N 沟道的 唯一对应的十六进制数；而 P 沟道的 十六进制数是相同的，因此一旦被确认测试设备是 则进行进一步的测试，以从 P 沟道的 分出 一测试也足以确定 基极引线和 栅极引线。鉴定基极引线后，接着的任务仍 是确定集电极和发射极这两个引线。在一个适当的偏置下晶体管从基极到集电极的电流增益是远高于基极到发射极的。此属性可用来鉴别实际晶体管的集电极引线。 这个电路被连接在共发射极结构中，施加基极电流并且假定集电极通过 1电阻引线连接到电源。 如果它是真正的集电极，电流增益将会很高，集电极电流将会很高，集电极电压将会很低。对其他引线重复这个过程和比表 1 二极管阳极和阴极逻辑的检测 较的集电极电压则可以确定实际的集电极引线。一旦集电极引线被确定则可通过多路复用器选择合适的集电极和基极电阻以施加适当的偏置。使用模数转换器对集电极和基极的模拟电压进 行测量。集电极电流和基极电流是通过集电极的测量电压和基极电阻、电流增益计算出来的。测量二极管正向电压和正向电流、 电流增益、 N 沟道 漏电流系统如图 2 所示。 表模拟复用器 /解复用器 74开关内阻。其阻值约为 65。大多数的 源极和漏极端子可以互换，因此测试仪只可以确定 栅极引线而其他两只引线可假定为源极和漏极而不改变有关其的参数计算结果。一旦栅极引线确定了 是正偏并且栅极短接到源极所得的饱和 电流被计算为 V = 0V。如图 3为半导体器件测试仪的操作流程： 图 2 测量漏电流 图 3 半导体器件测试仪的操作流程图 如图 4 为半导体器件测试仪的电路图。电路的工作电压需求由 5V 的电源提供。用 12外部晶振作为时钟源。在所提出的模块设备进行测试时，通过适当的电阻值进行完美序列的排列和逻辑电平的组合。 如果没有拆卸测试装置则模拟开关是有可能被用于正确的路由信号的。三个模数转换器的输入通道是用来进行必要的模拟电压测量。液晶显示屏与 8 位模式的微控制器通信。电流流经设备端子时必须经过选定的串联电阻和模拟开关的内阻。通过测量串联电阻的电位差计算电流；因此，第二 个模拟开关 74用来将串联电阻的其他电位连接到单片机模拟输入端上。 单片机模拟输入的输入阻抗总是很高的，因此没有电流流过二次开关的内部电阻，在所需的点的所有的电压都耦合到单片机进行模拟输入。因此，模拟开关内部电阻的影响可以得到一定程度上的补偿，同时可以进行电流测量。 导体器件测试仪的测试结果 图 5 和图 6 表示了半导体测试仪测试的结果显示在液晶面板上。图 5 显示了二极管的测试结果。显示器的第一行显示二极管的正向电流和显示器的第二行显示二极管的引脚排列和正 向电压。图 6 显示双极结型晶体管的测试结果。显示器的第一行显示 类型和它的电流增益 h。第二行显示它的引脚排列和集电极电流。 V 结论与未来工作 图 4 半导体器件测试仪的电路图 通过考虑测试半导体器件特别是二极管、双极结型晶体管和结场效应晶体管的巨大实用价值，本文提出了一种简单、低成本的测试方案。该模块可以进一步开发测试金属氧化物半导体场效应晶体管（ 计算额外的参数如截止电压（ 的漏源电阻（ R 的阈值电压（ V）并进行软件和硬件上的一些修改硬件。 毕业设计外文翻译 （译 文） 在 电路中进行 晶体管漏电流 的 测试 摘要 一种能够测量电路中晶体管漏电流的仪器正在被开发。这种仪器提供了在各种大的电路中用于在该领域进行精确的漏电流测量，其操作简单，重量轻，由电池供电，便于携带。它是通过测量晶体管的漏电流 测量在晶体管的集电极和发射极结反向偏置时的集电极电流来实现的。这种特殊的漏电流被选中是因为它几乎是晶体管的一个独立增益参数且非常接近基极漏电流 前该仪器测量漏电流可低至 1集电极负载电阻可下降到 500 。目前，该仪器可以用于准确的 测量电路中晶体管的漏电流但还未进行售往市场。本文提出的结果表明，在电路中进行晶体管漏电流测量的方法给未来晶体管测试仪增加了新性能。 简介 在制造商的开发和生产线的测试中必须使用晶体管测试仪来检查各种晶体管的参数，但在现场测试中制造商通过晶体管的指示条件进行生产测试所需执行的测试数量是有限。调查显示，漏电流、短路和开路的测量将是最有意义的测试，测试结果可以确定一个晶体管是否损坏，恶化，或实际损坏。因此，任何一个测试仪至少都应包含这三个测量值。该检测仪能够检测电路中的晶体管以及外围电路，因为晶体管多次焊接 到印刷电路板上会因热损坏导致铅破损因而需将它们从电路中切除并进行测试。 漏电流的测量是确定晶体管抗受能力的最可靠的质量测试之一。在排除直接的短路和开路后，经过长时间运行的晶体管会出现大比例的故障，这时可由过大的漏电流来反应的。准确测量晶体管漏电流，值，和短路开路可以使外围电路无故障。另外，值 、短路和开路口可在电路中进行相当准确的测量而不会遇到太多的问题。目前市场上制造的晶体管测试仪是可用来进行这些测量的。 然而，在电路中进行漏电流的测量并不是一件容易的任务，而目前用于进行这样测量的并没有可用的仪器。市 场上缺乏的可在电路中进行测量晶体管漏电流的这一测试仪开始进行研制。如图 1为晶体管的漏电流特性。 图 1 晶体管的漏电流特性 晶体管不同漏电流的定义如图 1 所示。这些电流中 有剩余的漏电流都可以表现出是这两个电流的功能。这些基本的漏电流在电路中同时进行测量是不可能的，因为 而 于晶体管的发射极或集电极不能在电路中的同时在开路条件下运行，所以在电路测量中必须采取测量晶体管漏电流的其中一种。该系统选择用于测量的泄漏电流 是 其是晶体管在集电极和发射极结反向偏置时的集电流。选择了这个特殊的漏电流的原因是它在晶体管的增益参数中几乎是独立的，是一个非常接近似的 别是晶体管会有很大的表面漏电流流过过集电结。由于漏电流 大小通常不超过百分之五，晶体管的恶化可通过测量表面泄漏的增加来显示， 电流的测量被认为是有效的。 用于测量漏电流 理论和实验理由，即在电路中测量会遇到的实际困难，以及用于进行这些测量的技术会在本文的其余部分中描述。一种实用的电路漏电流测试仪已经被设计和制造，并可对 各种电路进行精确的漏电流测量。该仪器操作简单，重量轻，电池供电，并且便携式在现场使用。 晶体管模型 下面的数学分析为选定的测试方法提供了理论依据。当发射集和集电极结反向偏置时支配晶体管操作的基本方程是： 上述方程是假定表面漏电流可以忽略不计且内部电阻下降可不考虑。上述方程中所用的参数如下： 在集电极结和发射极开路时施加反向电压的集电极漏电流； 直流下基极正向电流比上发射极与集电极输出短路电流； 发射极和集电极互换； n 为额定 的，是基极到集电极直流电流的放大系数； r 为的倒数，同 r 一样，但发射极和集电极互换。 从中公式（ 1）可看出，当发射极和集电极结反向偏置，集电极电流 是晶体管的电流增益的百分之几的 如，如果一个晶体管正常是十那的倒数将是十分之一， 一个典型的晶体管将有一个正常的值 100，反向为 3。这种情况下的误差是 对称晶体管正常的值和反向值几乎是相等的这使得集电极电流表现为晶体管实际集电极漏电流 果在电路测量中遇到这 种类型的晶体管，则这一事实应加以考虑。 值得注意的是，漏电流 （ 1）的推导忽略了表面泄漏的影响。这两个反向漏电流是类似于理想 二极管饱和电流。有关的理想二极管的电流和电压的方程如下： 式（ 2）的情况出（ 1） (2) 现在图 2 中。如果这条曲线与实际半导体二极管的曲线比较，则会发现反向电流略多于由方程预测的，而且它不是一个常数，而是电压击穿区域以外的线性函数。饱和电流中添加的反向电流可以解释为是该结欧姆特性表面泄漏的一部分。这个结表现为就像是在用一个高的电阻 值来进行分流。晶体管的结存在类似的情况。可以观察到， 等式（ 2）中饱和电流 据经验观察表明，当大多数晶体管的恶化，其泄漏电流从其初始值增加到一个较高的值，其损坏的性质是具有表面泄漏增加的特性。反向偏置曲线的斜率从基本的零值变化为一些显着的值，而饱和电流曲线的拐点似乎是相对不受影响。该故障的性质大约是相当于与一个分流电阻连接。在这些条件下，反向偏置的集电极电流 电路在线测试仪测得的值比外围电路反向漏电流测量的预计值更接近了，如式（ 1）所示。这是正 确的，因为整个晶体管集电极反向电流测量是由测试仪在不考虑包含了怎样的路径，而仅考虑了如式（ 1）所描述的发生泄漏电流的饱和分量。这些结论的事实，是经过测量一大批大量的晶体管表面漏电流 证实的，与实际非常接近。 泄漏的测量 为了在电路进行集电极电流的测量同时使集电结反向偏置而组建了一个线路板。该线路板是以一个晶体管为中心而构造出传统的单电阻偏置结构，其用到的十级可变电阻是可以允许快速变化的偏置条件和电路阻抗。大量的晶体管在这块线路板上进行反向偏压条件下的测试以观察它们是否符合前述的预测方程。检查所获得的数据的显示，在电路中进行的漏电流测试值为 1 微安，即实际是可行的。 在进行电路漏电流测量中要克服的主要问题是电路阻抗对读数的影响。通常情况下，在测试时如果有直流电流路径以外的直流负载电阻连接到晶体管的集电极，电路中的漏电流不能准 确测量的。额外的漏电流路径通常是未知的直流电阻，其可以采取以下方式来发现（如图 3）： 1）发射结通过一个电池（ 行反向偏置。通常 1V 的电压是足够了的。 2）集电结由一个电池（ 联电流表进行反向偏置。电流表读取晶体管的漏电流加上通过其他直流通路的集电极电流。 图 2 理想二极管漏电流和电压关系 3）额外的电压源（ 过晶体管的基极的元件包括直流电流通路连接到晶体管集电极的另一侧。该电压源是先进行调整，直至其电压与集电极 使得集电极电阻为零电位差，因此，没有电流通过它们。在这些条件下，由电流表 显示的电流仅仅是晶体管的泄漏电流。等效电路如图 3 所示（ b）。 如图 3 所示的安排是用来测试一个直接耦合放大器的漏电流，包含了一个双稳态多谐振荡器，和一个除了 无直流漏电路径的单电池偏压阶段。这种技术可以用来测量一个大的有各种各样配置的电路泄漏电流。这种方法在调整分流阻抗的电位差时可调精度是有限的；集电极的分流电阻（包括 并联总电阻不能接近零。在测量漏电流时该组合的电阻越低，越接近于零电位差是为了避免必要的误差。例如，如果电位差仅为 1 么一个 1000 欧的并联分流电阻只存在 1 微安的误差。将电位差调 整到 1000 欧的测量误差将是 通常是没有问题的。在该技术中用于测量泄漏电流的电压的绝对值要小，以避免对其它电路元件可能的损坏。所构造的测试 电路大约用 的电压。 本节中描述的概要和技术被提出，以显示在电路中进行晶体管漏电流测量的可行性。下一节介绍了一种实用的电路漏电流测试仪，利用这种技术进行设计，建造和测试。 漏电流测试仪 电路漏电流测试仪基本上是采用了在上一节所描述的测量技术。该仪器的核心是一个单位增益的直流放大器。该放大器代替了图 3 中的电池 的是消除掉晶体管集电极分 流电阻路径需调整电位差的必要。 该放大器具有的增益加上一个精确到四位有效数字，一个约 的输出阻抗，一个通过 100欧的负载后输出能力在 + 的信号。增益的稳定性和低输出阻抗是通过使用围绕晶体管化的直流差分放大器的负反馈所具有差分输入和单端输出来获得的。必要的差分输入是为了获得低的漂移直流和正增益。 该放大器的工作由电池供电，这部分是可调节的。这些电池有足够的容量来进行 150 至 200 小时的供电。这个仪器包含一个 镉镍电池作为信号源和一个 0 到 25 的 读出器。仪表的电路图如图 4 所示。 在图 4 中显示的放大器，如框图所示，在图 5 中给出了电路原理图。 图 3（ a）泄漏电流经过集电极的特性 图 3（ b）等效电路 测量技术的示意图由图 6 给出。晶体管在测试的基础上被用作参考。用微安表串联的电压源连接在晶体管基极和集电极之间。单位增益放大器的输入端也连接在晶体管的基极和集电极之间。在集电极出现的电压伏也出现在具有低输出阻抗的直流放大器的输出端。该放大器的输出电压（ V）是用来引导测试下晶体管集电极的所有阻抗路径。如果这些并联路径的电位差是零，那么电压源的唯一电流是晶体管集电极电流。放大器的输出也被用来作为晶体管在测试下发射结的反 向偏置。在这些条件下，在晶体管中流动的集电极电流将是 在图 6 中可以看到所有的必要的连接，如果晶体管是处在一个单电池偏置阶段，可通过简单的四部分连接到电路，一个连接到晶体管的基极，一个连接到集电极，一个连接到到 B+，和一个连接到到 通过离开单位增益放大器的输出连接到测试电路的 B+和 样可以导致另一个晶体管工作。 该方案将适用于 n 个串联的单体电池偏压阶段。只要在晶体管的测试时有一个直流集电极电阻大于一些较低的限制电阻，该电阻可通过测量精度要求，放大器的限制，和所 需的分辨率来确定。则该测试程序交流或直流耦合阶段工作。作为目前测试仪，如果需要读取电流值在 1 微安之间则低电阻的限制是 100 欧或低电阻的限制是 1000 欧时电流值在 安之间。如果在 n 级串联阶段从去耦电阻和滤波电容器将 B +或 从单位增益放大器测试仪输出的辅助引线必须连接到另外的 B +和 B 图 4 仪表电路图 图 5 电路原理图 图 6 显示了电路泄漏测试仪是如何连接到一个单级晶体管 上 。使用该测试仪所需的操作将进行如下描述 : 首先，没有内部电源的电路应通过 B +和 B 端子供给电源。其次，如 图描述进行适当的电路连接，根据被测设备的极性（图 7）将“ 关设置为 三、电流量程开关用来切换到漏电流的值 ， 预期为（ 25， 250，或 2500， a）。第四、“ 关设置到“零”的位置，和调整“ 钮直到仪表读数为零。第五、“ 关设置为“读”的位置，并且读书是晶体管集电极漏电流。如果需要测量 1 阶泄漏电流，且至少有 20%的准确性，那么 须不低于 500 。 大时准确性提高，但在 于 2500 时进行仪器调零电 流在 15 百分数内。 除了以上的电阻方面的考虑外， 并联组合应不小于 100 ,因为这些电阻是直接连接到单位增益直流放大器输出测试的。如果这个电阻（ 于 100 ，直流放大器的增益就会减小，从而引入错误的读数。 值的注意的是，上述电阻的限制是由于单位增益直流放大器的限制的。开发一个单位增益直流放大器应该不会有很大的困难，但需提高仪器至少一个数量级的分辨率或允许的幅度较低的阻力水平才能与目前测定的分辨率水平的一致。这可能需要使用一个斩波稳定的直流放大器来代替一个直流 差动放大器。斩波稳定放大器在读取前也可以消除将设备调零的必要。 图 6 测量技术示原理 中期检查表 学生学号 学生姓名 题目名称 小功率三极管测试仪的设计制作 已完成内容 (1)复习电子技术基础、单片机原理及其应用等相关课程，阅读专业外文文献； (2)查找资料，思考方案， 撰写开题报告， 画出原理框架图，硬件原理草图； (3)方案论证、选择最佳方案， 英文翻译撰写； (4)硬件设计布局，器件选型，调试各关键电路； (5)软件编程并与硬件进行联调，调试整体电路板。 检查日期： 完成情况 全部完成 按进度完成 滞后进度安排 存在困难 （ 1）初步方案中采用模拟开关 为切换电路对引脚测量有误差，因为 导通压降； （ 2）初步方案中 路开关用不完占用过多的 ； （ 3）初步方案中采用并行 用单片机过多的 ； （ 4）初步方案中显示屏字模占用 多； （ 5）初步电路板演示过程中显示屏幕清屏过快，导致显示不稳定； （ 6）初步方案中三极管漏电流测量误差较大； （ 7）初步方案中供电电压过低，这样可能导致测量误差过大。 解决办法 （ 1）对引脚的测量中加入均值滤波中值滤波，并在计算公式里把测出的 导通压降算上； （ 2）将模拟开关 9 脚接地，只用 4 个开关，节省 ； （ 3）采用串行的模数转换器和数模转换器，节省单片机部分 ； （ 4）在显示实现模块中用 字模数据存到 ； （ 5）修改了显示的部分程序，延长清屏时间，使显示的读数稳定； （ 6）小功率三极管漏电流一般是很小的，查阅相关资料，了解三极管漏电流产生原理，尽量减少测量误差。 （ 7）在自动切换电路中采用 导通电阻小 ， 供电电压范围宽，速度快， 可提高测量精度。 预期成绩 优 秀 良 好 中 等 及 格 不及格 建 议 （ 1）建议查阅大量的相关资料，对系统有自己的方案设想，明确电路模块，完善电路图； （ 2）准确计算并确定关键元器件的参数，避免因电路设计不足而引起的测量误差； （ 3）多查阅相关资料，了解各参数测量原理并比较不同的方案，寻求差异并完善自己的设计方案； （ 4）在调试过程中尽量找出测量误差的原因并及时改善； （ 5）已按照任务书的要求，查阅和收集了相关资料，并在此基础上撰写了开题报告、外文翻译，确定设计的总体思路，编写程序、完成了电路的制作与部分调试，需按时完成毕业论文的撰写工作。 教师签名： 教务处实践教学科制表 说明： 1、 本表由检查毕业设计的指导教师如实填写； 2、 此表要放入毕业设计（论文）档案袋中； 3、 各院 (系 )分类汇总后报教务处实践教学科备案。 任务书 一、毕业设计（论文）的内容 全面了解 三极管的测试技术的发展和现状，全面掌握三极管的基本测试技术和原理，设计 可以测量三极管的 e b c 的三个管脚，测量放大倍数和 测试三极管的漏电流测试（ 完成系统方案设计及说明， 测量 电路的调试、电路原理图设计和所需软件的设计。 本课题的任务包含如下内容： 1、 学会并能娴熟利用图书馆、互联网获取所需技术资料。 2、 较熟练地阅读和翻译本专业的英语文献。 3、 学习和掌握电子技术、数控技术、 仪表与过程控制、单片机原理、自动控制原理的相关知识 的理 论和和应用。 二、毕业设计（论文）的要求与数据 1、制作样机一台。 2、 自动 测试三极管的 e b c 的三个管脚。 3、测试三极管的放大倍数。 4、测试三极管的 漏电流。 三 、毕业设计（论文）应完成的工作 1、完成二万字左右的毕业设计说明书（论文）；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的 300单词的英文摘要 。 2、独立完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文） 。 3、 完成两张 上的计算机绘图图纸 。 4、 完成相关 软 硬件调试 制作样机一台。 四 、应收集的资料及主要参考文献 1 沈德金 . 列单片机接口电路与应用程序设计 M 北京： 北京航空航天大学出版社 ， 1999. 2 黄惟公 理与接口技术 M 成都市：四川大学出版 社 ,3 李升 M 京市：北京大学出版社 ,4 侯崇升 M 东营市：中国石油大学出版社 ,出版日期 :2010 5 唐小华，杨怿菲 践教程 M 北京市：科学出版社 , 6 任致程 00 例 M 北京市：机械工业出版社 ,2003 7 电子工业工人 无线电测量与仪器 电子工业工人技术 M 北京市：国防工业出版社 ,8 王连娣 M 长沙市：湖南科学技术出版社 ,1994 9 陈永甫 55 经典应用实例 M 北京市：电子工业出版社 ,2008 10 S 2008 五 、试验、测试、试制加工所需主要仪器设备 及条件 计算机一台 示波器 一台 直流电源 一台 任务下达时间： 2015 年 12 月 28 日 毕业设计开始与完成时间： 2015 年 12 月 28 日至 2016 年 05 月 22 日 组织实施单位： 教研室主任意见： 签字： 2015 年 12 月 30 日 院领导小组意见： 签字： 2015 年 12 月 31 日 - 1 - 开题报告 1毕业设计的主要内容、重点和难点等 研究内容 在科研实验室中，面对种类繁多，功能 各异 的晶体管。研究人员需要用专业的仪器检测其特性参数，根据 检测 结果筛选使用。晶体管的特性参数是设计人员筛选使用 晶体 管的依据，只有跟 据 实际 需要，选择适当器件进行电路设计才能满足应用要求，传统的晶体管测试技术成熟、价格便宜，但测试精度不高，国外产品功能强大，精度高，但价格昂贵。本课题针对实验 室科研要求，研制一种价格适中，操作简便、测试精度高、有较强实用性 的小功率三极管测试仪。 使它具有测量晶体管的直流放大系数、交流放大 系数和输出特性曲线的功能 同时可自动识别三极管的类型及管脚。 本课题的研究主要有一下几个方面： （ 1） 研究三极管测试技术的发展 和 现状； （ 2） 研究三极管基本测试技术和原理； （ 3） 研究三极管 类型和管脚 的自动测试； （ 4） 研究三极管放大电流 倍数的测试 、漏电流的测试； （ 5） 研究小功率三极管测试仪的设计和制作。 研究重点及难点 重点： （ 1） 小 功率三极管测试仪系统的硬件测试，使基本硬件电路能自动判别三极管的三个管脚及其他基本参数； （ 2） 选择合适的 芯片、电阻 、 电容等 元器件 ， 并设计出相关 电路原理图； （ 3） 正确设计出系统的测量程序，精确的满足测 量要求，并设计出操作简单、界面直观简洁的人机界面。 难点： （ 1） 如何设计三极管基极和集电极电压的采样电路， 使之能 够符合单片机采集数据的要求同时满足测量参数的需求； （ 2） 如何设计一个性能稳定的可根据需要提供多种恒流值的恒流电路； （ 3） 如何合理的设计出单片机程序，使之能自动测出三极管类型及管脚并测量出其他 基 本参数。 - 2 - 2准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等） 研究概况及发展趋势 （ 1）三极管测试仪研究概况 3三极管能够放大信号，并且具有较好的功率控制、工作速度快、持久 力强等特点，故三极管常被用来构成放大电路，开关电路，以及各种电气设备，广泛的应用于电子、机械等领域。因此三极管的参数的测量在实际的工作中十分必要。按晶体管的结构分类，晶体三极管可以分为 和 ，而在我们使用三极管之前，了解 三极管的类型和三极管的放大系数 等基本参数是非常必要的 。现在市场上的测量晶体管参数的仪器种类繁杂，其功能也因测试的参数不同而千差万别，较为普遍的是测量三极管的放大系数，还有很多三极管参数测量仪可以测量反向击穿电压、反向饱和电流、晶体管的 输入输出特性曲线、延迟时间、晶体管开启时间、存 贮时间等多种参数， 最为常用的就是用数字万用表测量三极管的直流放大系数。现在市场上的三极管 测量仪虽然功能强大、操作方便、精度高， 但是体积较大、价格也相对昂贵。 随着半导体器件越来越大规模集成化，复杂化，其形式也更多样化，用途也越来越广泛，半导体器件奠定了现代电子技术的基础 而 作为半导体器件基础组成部分的三极管，它的正确使用是设计人员应重视的问题。 （ 2） 国内的发展趋势 8自 50 年代起，电子器件出现了重大的突破，电子工业由电子电子管时代迈向晶体管时代，这是一次质的飞跃。随着晶体管的出现，测试其参数的测试仪 也相应而生，并随着晶体管的发展而发展。 传统的 晶体管 特性测试仪一般也称为图示仪，晶体管图示仪经经历了全电子管式，全晶体管式，与集成电路混合式几个发展阶段，1964 年，我国第一台电子管式图示仪 问世。 70 年代初，上海无线电二十一长厂试制了 晶体管式图示仪，满足了半导体器件飞速发展的需要， 80 年代，一 为主要代表的晶体管与集成电路混合式的晶体换特型测试仪出现。 随着科技的发展和需求的提升，嵌入式技术，液晶显示，接口扩展的引入，以及测试电路的不断优化，使晶体管的 特性测试仪向着集成化、智能化， 高精度、多功能方向不断发展，因而形成了 一些显著特点是：集成信源是全合成花的信号源，即使在扫描是亦可保证其稳定性和精度；内置矢量精度增强措施，对显示提供优良的误差修正精度；测试速度极快，智能化操作简便。 随着科学技术的发展和三极管的广泛应用，晶体管测试仪体积趋于小型化，便于携带；功能趋于全面，测试范围广；测试精度高。但是这样的产品会增加相应的成本，如何降低成本并且测试指定的参数成为今后三极管测试仪发展的趋势。 - 3 - 主要参考文献 1 谭浩强 言设计教程 M. 北京：清华大学出版社， 2007. 2 李升 M 北 京：北京大学出版社 ,3 杨素行 M. 北京：高等教育出版社， 1989. 4 王连娣 M 长沙市：湖南科学技术出版社 ,1994. 5 康华光 础（模拟部分） M等教育出版社， 2005. 6 任致程 器件 300例 M 北京市：机械工业出版社 ,2003. 7 陈永甫 55经典应用实例 M 北京市：电子工业出版社 ,2008. 8 陈艳燕，杨小锋 J2005， 08（ 26） :4649 熊开封，田俊武 脚及材料的理论判断方法 J010,03（ 09） :1910 VR k )1,2011. 11 DC by . 现有设备和实验条件 个人计算机、示波器、直流稳压电源、数字万用表、开放实验室 - 4 - 3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料 实施方案 本课题有三个主要问题需要解决，分别是系统整体设计、系统误差规避、系统程序和系统实物设计制作。其中，系统整体设计可以通过查阅相关资料和借鉴工业成品来解决；系统误差规避主要通过所学知识和查阅相关资料吸取总结已有经验，提高制作工艺规避系统误差和偶然误差来实现；软件程序的设计和实物的制作与调试可以根据所学知识进行，对于该过程中所遇到的问题可以通过查阅相关资料，和同学讨论，询问指导老师，到实验室进行试验等手段解决。 具体如下： (1)硬件设计 控制 模块 ： 内含 2k 可反复擦写的只读程序 存储器（ 128随机数据存储器（ 片内置通用 8 位中央处理器和 储单元 。 模拟部分：主要在于恒流电路的设计， 它是该系统设计的重点之一。在整个系统的工作过程中，都需要提供一个相对恒定的基极电流，因为精
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