简易半导体三极管参数测试仪
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2014-01-21
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简易半导体三极管参数测试仪
唐晓庆 李刚 廖艳闺
摘要：本系统以单片机和 FPGA 为控制及数据处理核心，辅以可控双极性恒流
源电路、DAC 产生 V
CE
电压电路、I/V 转换电路、AD 采样等主要功能电路，设
计并制作了一个小功率半导体三极管参数测试仪。实现了三极管的直流/交流放
大系数 β、集电极-发射极反向饱和电流 I
CEO
、集电极-发射极间的反向击穿电压
V
(BR)CEO
等参数的测量，测量误差优于 5%，并实现了三极管管脚插错、损坏指
示报警功能。采用 320*240 点阵型 LCD 液晶显示彩色触模屏显示测量参数，并
能显示三极管的共射极接法输入/输出特性曲线。
关键词：双极性恒流源 I/V 转换
一、方案论证与选择
题目分析:测试三极管各参数时，I
B
和 V
CE
并不是只为一个固定值，尤其是测量
输入/输出特性曲线和击穿电压时， I
B
和 V
CE
需要以一定步长逐渐变化。测试
NPN 和 PNP 两种不同型号的三极管时，给出的电压极性和基极电流极性相反。
因此需要设计可以程控调节的基极电流产生电路和 V
CE
电压产生电路。
1、基极电流产生及控制方案
方案一：如图(a)所示，DAC 输出程控电压，ADC 采样电
阻 Rb 上 的 电 压 ， 可 以 得 出 流 过 Rb 的 基极 电流 。调 整
DAC 输出电压，可以得到需要的基极电流。
方案二：如图(b)所示，设计一个输出电流受电压
控制的恒流源，控制电压由 DAC 输出。同样 ADC
采样 Rb 上的电压，可以检测基极电流，并进行微
调。
方案一基极电流会受到 V
CE
变化而产生变化，
此时又需要通过不断进行 AD 采样和调整 DAC 输出电压来调整基极电流，过程
比较繁琐。方案二由恒流源给出稳定的基极电流，每一个想要的基极电流值都
对应 DAC 输出的一个电压值，调节方便，而且 ADC 可以对基极电流进行精确
校准。故采用方案二。
2、集射电压 Vce 产生及控制方案
测 输 出 特 性 曲 线 时 ， V
CE
=0~12V ， 测 击 穿 电 压 时 ， V
CE
的 范 围 至 少 为
20V~60V。因此 V
CE
产生电路必须可以实现以一定步进程控调节，而且电压范
围大。
方案一：多倍压整流电路。倍压整流电路由电源变压器、整流二极管、倍压电
容和负载电阻组成。它可以输出高于变压器次级电压二倍、三倍或 n 倍的电压。
方案二：采用 DAC 输出电压，实现电压程控，然后经过高电压大电流运算放大
器芯片扩大电压范围。
方案一可以较容易的实现 60V 高电压输出，但电容充放电过程中电容电压
有波动，一般用于只适合高电压、小电流的场合，而且不方便电压程控。方案
二电路简单，控制也简单，关键在于高电压大电流运算放大器的选择。故采用
方案二。
二、系统总体方案设计及系统总体框图
资源评论
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