1.2 二极管

1.2.1 二极管的类型、结构及符号

在PN的两端各引出一个电极引线，并用管壳封装起来，就构成了半导体二极管，简称二极管。二极管的电路图形符号如图1-10所示，其中的箭头表示正向电流的方向，与P区相连的正极也叫作阳极，与N区相连的负极也叫作阴极。

按结构的不同，二极管可分为点接触型、面接触型和平面型三种类型。点接触型二极管PN结面积很小，结电容很小，多用于高频检波及脉冲数字电路中，如图1-11a所示。面接触型二极管PN结面积大，结电容也大，多用在低频整流电路中，如图1-11b所示。平面型二极管，结面积较大时，可作大功率整流；结面积较小时，结电容也小，适合在数字电路中作开关二极管用，如图1-11c所示。

1.2.2 二极管的伏安特性曲线

二极管的性能可用其伏安特性来描述，图1-12a所示为硅二极管伏安特性，图1-12b所示为锗二极管伏安特性。图中横坐标为电压，纵坐标为电流，由此可见，二极管的伏安特性就是加在二极管两端的电压与流过二极管电流之间的关系。

（1）正向特性

当二极管两端的外加正向电压较低时，流过二极管正向电流很小，几乎为零，称为死区。当正向电压超过某一数值时，如图1-12所示的 A 点，正向电流明显增大， A 点所对应的电压称为死区电压（或称导通电压），用 U _（on） 表示，通常，硅管的死区电压 U _（on） 约为0.5V，锗管约为0.1V。当正向电压超过死区电压后，随着电压升高，正向电流迅速增大，即二极管处于导通状态。当二极管正向导通后，其正向压降基本不变，硅二极管约为0.7V，锗二极管约为0.3V。

（2）反向特性

如图1-12所示，在反向特性区中，当二极管外加反向电压时，只有很小的反向漏电流，称为反向饱和电流。此时，二极管处于反向截止状态。当反向电压加到一定值时，反向电流急剧增加，产生反向击穿，二极管不再具有单向导电性。普通二极管的反向击穿电压 U _（BR） 一般在几十伏以上。

1.2.3 二极管的主要参数

二极管的主要参数是实际运用时合理选用二极管的主要依据，主要参数如下。

（1）最大整流电流 I _OM

最大整流电流是指二极管允许通过的最大正向平均电流。工作时，应使流过二极管的平均工作电流< I _OM ，以免二极管过热烧毁。此值与PN结的面积、材料和散热情况有关。

（2）最大反向工作电压 U _BRM

最大反向工作电压是二极管允许的最高工作电压。当反向电压超过此值时，二极管可能被击穿。为保证二极管安全工作，通常取 U _（BR） /2作为最大反向工作电压 U _BRM 。

（3）反向峰值电流 I _RM

反向峰值电流是指在二极管上加最大反向工作电压时的反向电流值。此值越小，二极管的单向导电性越好。反向电流是由少数载流子形成，受温度的影响很大。

1.2.4 二极管的应用

利用二极管的单向导电性，可以用于整流、检波、限幅、元件保护等电路，也可以在数字电路中作为开关元件等。

【 例1-1 】如图1-13a所示为由二极管构成的限幅电路，设输入电压 u _i =30sin ωt V，直流电压源 E =15V，忽略二极管正向压降。试在图1-13b中画出输出电压 u _o 的波形。

解 ：忽略二极管的正向压降时，在输入电压 u _i 处于正半周且高于15V时，即 u _i >15V，二极管导通， u _o = E =15V。当 u _i 处于负半周或虽处于正半周但其数值低于15V时，即 u _i <15V，二极管截止，则 u _o = u _i 。输出电压 u _o 的波形如图1-14所示。

1.2.5 稳压二极管和其他特殊二极管

1.稳压二极管

稳压二极管是一种采用特殊工艺制造的，可以工作在反向击穿区的半导体二极管，其电路图形符号如图1-15所示。稳压二极管就是利用二极管在反向击穿时，流过二极管的电流变化很大，而二极管两端电压基本不变的特性来实现稳压的，其稳定电压就是反向击穿电压。

稳压管的主要参数如下。

1）稳定电压 U _Z ：是稳压二极管工作在反向击穿区时的端电压。由于 U _Z 随工作电流的不同而略有变化，所以测试 U _Z 时应使稳压二极管的电流为规定值。 U _Z 是挑选稳压二极管的主要依据之一。不同型号的稳压二极管，其 U _Z 的值不同。

2）稳定电流 I _Z ：就是稳压二极管正常工作时流过的电流。如果工作电流< I _Z ，则其稳压性能变差；如果工作电流> I _Z ，只要不超过额定功耗，稳压二极管可以正常工作。每一种型号的稳压二极管，都规定有一个最大稳定电流 I _ZM 。因而，稳压二极管稳压时的工作电流应介于 I _Z 和 I _ZM 之间。

3）动态电阻 r _Z ：是指稳定工作范围内，稳压二极管两端电压的变化量与相应电流的变化量之比，即

r _Z 的数值通常为几欧至几十欧，稳压二极管的 r _Z 越小，说明反向击穿特性曲线越陡，稳压特性越好。

4）额定功率 P _Z ：是指在稳压二极管允许结温下的最大功率损耗。由于稳压二极管两端加有电压 U _Z ，其中就有电流 I _Z 流过，因此PN结上就要产生功率损耗，即 P _Z = U _Z I _Z 。这部分功耗转化为热能，使得PN结的温度升高，稳压二极管发热。当稳压二极管的PN结温度超过允许值时，稳压二极管将不能正常工作，以致烧坏。

2.发光二极管

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种半导体组件。初时多用作指示灯、显示发光二极管板等；随着白光LED的出现，也被用于照明。当发光二极管的PN结加上正向电压时，电子与空穴复合过程以光的形式放出能量。不同材料制成的发光二极管会发出不同颜色的光，如砷化镓二极管发红光、磷化镓二极管发绿光、碳化硅二极管发黄光、氮化镓二极管发蓝光。发光二极管外形如图1-16a所示，其电路图形符号如图1-16b所示。

3.光电二极管

当光线照射到光电二极管的PN结上时，能激发更多的电子，产生更多的电子-空穴对，从而提高了少数载流子的浓度。在PN结两端加反向电压时，反向电流会增加，大小与光的照度成正比，所以光电二极管正常工作时所加的电压为反向电压。为使光线能照射到PN结上，在光电二极管的管壳上设有一个小的通光窗口。光电二极管的外形如图1-17a所示，其电路图形符号如图1-17b所示。

1.3 晶体管

1.3.1 晶体管的基本结构

半导体晶体管简称晶体管。由于在晶体管中参与导电的有电子和空穴两种载流子，因此称为双极型结型晶体管（Bipolar Junction Transistor）。按照晶体管内部结构的不同，晶体管分为NPN型和PNP型两种类型。

如图1-18a所示为NPN型晶体管的结构示意图。三层半导体分成基区、发射区和集电区，三个区引出引脚分别是基极B、发射极E和集电极C。它具有两个PN结：基区和发射区之间的PN结，称为发射结；基区和集电区之间的PN结，称为集电结。NPN型晶体管的电路图形及文字符号如图1-18b所示，图形符号中的箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向。

如图1-19a所示为PNP型晶体管的结构示意图。三层半导体同样分成基区、发射区和集电区。分别引出基极B、发射极E和集电极C。具有发射结和集电结两个PN结。PNP型晶体管的电路图形及文字符号如图1-19b所示，图形符号中的箭头方向表示发射结加正向电压时的电流方向。

1.3.2 晶体管电流放大作用

晶体管具有电流放大的作用。为使晶体管实现电流放大，晶体管的内部结构和外部条件都必须满足一定的条件。

从晶体管的内部结构来看，应具有以下几点。

● 发射区进行高掺杂，远大于集电区，其中的多数载流子浓度很高。

● 基区做得很薄，而且掺杂较少，多数载流子浓度最低。

● 集电区与基区接触面积大，可保证尽可能多地收集到发射区发射的电子。

从外部条件看，外加电源的极性应使发射结处于正向偏置状态，集电结处于反向偏置状态。也就是说，对于NPN型晶体管， U _BE >0、 U _CB >0，也可从电位上满足 V _C > V _B > V _E ，如图1-20a所示；对于PNP型晶体管， U _BE <0、 U _CB <0，也可从电位上满足 V _C < V _B < V _E ，如图1-20b所示。

以NPN型晶体管为例来分析晶体管的电流放大原理。晶体管中的载流子运动如图1-21a所示，电流分配如图1-21b所示。

● 发射区向基区发射自由电子：由于发射结正偏，外加电场使发射区自由电子（多数载流子）向基区的扩散运动增强。由于发射区高掺杂，注入基区的电子浓度远大于基区向发射区扩散的空穴数，即，发射极电流 I _E 主要由发射区发射的电子电流所产生。

● 载流子在基区扩散和复合：自由电子到达基区后，与基区中多子空穴复合而形成基极电流 I _BE ，基区被复合掉的空穴由外电源不断进行补充。但由于基区空穴浓度较低，而且基区很薄，所以大大减少了电子与基区空穴复合的机会，绝大部分自由电子都能扩散到集电结边缘。

● 集电极收集自由电子：由于集电结反向偏置，外电场的方向将阻止集电区的多子自由电子向基区运动，但可将从发射区扩散到基区并到达集电区边缘的自由电子拉入集电区，从而形成电流 I _CE 。

除此以外，由于集电结反向偏置，集电区的少数载流子（空穴）和基区的少数载流子（电子）将向对方区域运动，形成漂移电流，称为集电极和基极间的反向饱和电流，用 I _CBO 表示。这些电流数值很小，可近似认为 I _C ≈ I _CE 、 I _B ≈ I _BE 。

根据基尔霍夫电流定律，晶体管的三个电极的电流关系为

通常将 I _CE 与 I _BE 之比称为晶体管的直流电流放大系数 ，即

通常将集电极电流的变化量与基极电流的变化量之比定义为晶体管的交流电流放大系数，用 β 表示，即

直流参数 与交流参数 β 含义不同，但 ，在计算中统一用 β 。实验表明， I _C 比 I _B 大数十至数百倍，但 I _B 对 I _C 有控制作用， I _C 随着 I _B 的改变而改变，即基极电流较小的变化可以引起集电极电流较大的变化，表明基极电流对集电极具有小量控制大量的作用，这就是晶体管的电流放大作用。

【 例1-2 】有两个晶体管分别接在放大电路中都正常工作，起电流放大作用，今测得它们三个引脚对参考点的电位，如表1-1所示。试判断：1）是硅管还是锗管；2）是NPN型还是PNP型；3）晶体管的三个电极（B、C、E）。

解 ：晶体管VT ₁ 的三个引脚中，引脚1和引脚3电位差为0.7V，所以它是硅管，且它们一个是B，一个是E。因此，引脚2必是C，而在VT ₁ 的三个引脚中，引脚2（是C）的电位最高，所以晶体管VT ₁ 必是NPN型晶体管。对于NPN型晶体管而言，晶体管起电流放大时，有 V _C > V _B > V _E 成立，所以引脚1是B，引脚2是C，引脚3是E。

晶体管VT ₂ 的三个引脚中，引脚1和引脚2电位差为0.3V，所以它是锗管，且它们一个是B，一个是E。因此，引脚3必是C，而在VT ₂ 的三个引脚中，引脚3（是C）的电位最低，所以晶体管VT ₂ 必是PNP型晶体管。对于PNP型晶体管而言，晶体管起电流放大时，有 V _C < V _B < V _E 成立，所以引脚1是E，引脚2是B，引脚3是C。

1.3.3 晶体管的特性曲线

晶体管的特性曲线是指用来描述晶体管各极电压与电流的相互关系曲线，包括输入特性曲线和输出特性曲线。如图1-22所示为NPN型晶体管特性曲线测试电路。

1.输入特性曲线

当集电极-发射极电压 U _CE 不变时，输入回路中的基极电流 I _B 与基极-发射极电压 U _BE 之间的关系曲线称为输入特性曲线，即

输入特性曲线如图1-23所示。

从图1-23中可以看出，输入特性曲线与二极管正向特性类似。严格地说，在相同的 U _BE 下，随着 U _CE 的增大，输入特性略向右移动。当 U _CE ≥1V后，不同 U _CE 值的各条输入特性曲线几乎重叠在一起，所以常采用 U _CE =1V的输入特性曲线来代表 U _CE 更高的情况。

2.输出特性曲线

当基极电流 I _B 不变时，输出回路中的集电极电流 I _C 与集电极-发射极电压 U _CE 之间的关系曲线称为输出特性，即 I _C = f （ U _CE ）| _{I B =常数} 。在不同的 I _B 下，可得出不同的曲线，所以晶体管的输出特性曲线是一组曲线，如图1-24所示。在输出特性曲线上可以划分为三个区域：截止区、放大区和饱和区。

（1）截止区

将 I _B =0μA曲线以下的区域称为截止区。在截止区中，晶体管发射结反偏，集电结反偏。当 I _B =0μA时， U _CE ≈ U _CC 、 I _C ≤ I _CEO ，晶体管处于截止状态，没有放大作用，发射极和集电极间相当于一个开关的断开状态。其中， I _CEO 是指基极开路时，集电极和发射极之间的穿透电流。

（2）放大区

当发射结正向偏置、集电结反向偏置时，晶体管处于放大状态，对应的区域就是放大区。在放大区，输出特性是一组以 I _B 为参变量的几乎平行于横轴的曲线族。在放大区，集电极电流随着基极电流的变化而变化，二者的关系为 I _C = βI _B ，因此放大区也称线性区或线性放大区。

（3）饱和区

曲线靠近纵坐标轴的附近，各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。在饱和区，发射结和集电结都处于正向偏置状态， I _B 的变化与 I _C 的变化不成比例，此时的集电极发射极间的电压 U _CE 被称为集射极饱和电压，用 U _CES 表示， U _CES ≈0，晶体管失去了放大作用。晶体管工作在饱和区时，发射极和集电极间相当于一个开关的闭合状态。

表1-2列出了NPN型晶体管的三种工作状态对应的外部条件及典型数值。在放大电路中，晶体管工作在放大区，可以实现放大作用。而在开关电路中，晶体管则工作在截止区和饱和区。

【 例1-3 】已知在某电路中，三个晶体管的三个电极的电位分别如图1-25a、b、c所示，试判断它们分别处于什么工作状态。

解 ：图1-25a中， U _BE =1.2V-1.9V=-0.7V<0， U _BC =1.2V-8V=-6.8V<0，说明晶体管的发射结反偏，集电结反偏，处于截止状态。

图1-25b中， U _BE =2.5V-1.8V=0.7V>0， U _BC =2.5V-8V=-5.5V<0，说明晶体管的发射结正偏，集电结反偏，处于放大状态。

图1-25c中， U _BE =2.4V-1.7V=0.7V>0， U _BC =2.4V-2V=0.4V>0，说明晶体管的发射结和集电结都是正偏，处于饱和状态。

1.3.4 晶体管的主要参数

（1）电流放大系数 和 β

晶体管的电流放大系数分为直流放大系数 和交流放大系数 β ，一般情况下，可以直接使用 β 作为晶体管的电流放大系数，放大状态下， I _C = βI _B 。常用小功率晶体管的 β 值为20～150，随温度升高， β 值会有所增大。

（2）集电极最大允许电流 I _CM

当集电极电流 I _C 超过一定值时，晶体管的 β 值就会下降。 β 值下降到正常值的2/3时的集电极电流，称为集电极最大允许电流 I _CM 。在实际使用时，晶体管需满足 I _C < I _CM 。

（3）集射极反向击穿电压 U _（BR）CEO

基极开路时，加在集电极和发射极之间的最大允许电压，称为集射极反向击穿电压 U _（BR）CEO 。在实际使用时，晶体管需满足 U _CE < U _（BR）CEO 。

（4）集电极最大允许耗散功率 P _CM

正常工作状态下，晶体管允许消耗的最大功率称为集电极最大允许耗散功率。在实际使用时，晶体管需满足 P _C < P _CM ，其中 P _C = U _CE I _C 。 P _CM 主要受结温限制，一般来说，锗晶体管允许结温为70～90℃，硅晶体管约为150℃。

由 I _CM 、 U _（BR）CEO 、 P _CM 三个极限参数共同界定了晶体管的安全工作区如图1-26所示的阴影部分。需要强调的是， P _CM ≠ I _CM U _（BR）CEO 。

（5）集基极反向饱和电流 I _CBO

I _CBO 是指当发射极开路时，集电结处于反向偏置，由集电区流向基区的反向饱和电流。 I _CBO 受温度的影响较大， I _CBO 越小晶体管的热稳定性越好，硅晶体管在温度稳定性方面胜于锗晶体管。

（6）集射极反向饱和电流 I _CEO

I _CEO 是指当基极开路时，由集电极流向发射极的穿透电流。 I _CEO 受温度的影响很大，与 I _CBO 满足关系式 。一般硅管的 I _CEO 比锗管的 I _CEO 小2～3个数量级。 GXmpeAz0AiUF1VX/FSSgR3V2NRkbbPyevxbQj9RH8X2BGU8QDSRtnX7llytOllk5

1.4 实验

1.4.1 实验1 常用电子仪器的使用

一 、 实验目的

1）了解电子电路实验中常用电子仪器的用途、主要技术指标和使用方法。

2）初步掌握示波器显示电压波形、测量电压幅值和周期（频率）的方法和注意事项。

二 、 实验设备及功能

在模拟电子技术实验中，常用的电子仪器有万用表、示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等。

如图1-27所示为常用仪器与被测电子电路之间的布局及连接，可以完成相关电路的工作测试和参数的测量。接线时，应当将各仪器的公共接地端连接在一起，以防止外界干扰，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源使用普通导线接线。其中，直流稳压电源是在电子电路中提供直流电压的装置。万用表可以测量直流（电流、电压）、交流（电压）、电阻和音频电平、电容量、电感量及半导体的一些参数（如 β ）等多种物理量，具有多量程。

（1）函数信号发生器

函数信号发生器可以输出正弦波、方波、三角波等信号。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。输出电压频率可通过频率分档开关进行调节。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。

（2）示波器

示波器属于信号波形测量仪器，能在荧光屏上直接显示被测信号的波形，荧光屏的 x 轴（横轴）代表时间 t ， y 轴（纵轴）代表信号幅度 F （ t ）。使用示波器能监测电路各点信号的波形及波形的相关参数（如幅度、周期、频率）。

由于示波器型号各异，请读者自行参考相应的示波器使用说明书，了解对应型号的示波器面板上各旋钮、按键的作用和使用方法。在使用示波器的过程中需要注意以下几点。

1）找扫描光迹点。在开机30s后，如仍找不到光点，可调节亮度旋钮，并适当调节垂直位移和水平位移，将光点移至荧光屏的中间位置。

2）主扫描时间系数选择开关（TIME/DIV）应根据被测信号的周期置于合适位置。

3）触发源选择开关，通常选为内触发；触发方式开关，通常置于“自动”位置，以便找到扫描线或波形。

4）示波器有五种显示方法。属单踪显示有“Y1”“Y2”与“Y1+Y2”；属双踪显示有“交替”与“断续”。

5）测量过程中如果需要读取待测波形的数据时，应当注意把Y轴灵敏度“微调”旋钮和扫描速率“微调”旋钮都置于校准位置（顺时针旋到底）。

（3）交流毫伏表

交流毫伏表只能在一定频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。交流毫伏表在使用过程中容易因为过载而损坏，所以在测量前一般先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量过程中逐渐减小量程。为减小测量误差，读数时，应位于仪表正前方适当位置，并注意当量程开关位于1mV或10～100mV量程档时，应读“0～10”的表盘刻度，当量程开关位于3mV或30～300mV量程档时，应读“0～30”的表盘刻度，且满刻度值即为量程开关指示值。

三 、 实验内容与步骤

（1）测量示波器内的校准信号

示波器本身有1kHz/0.5V（或1V）的标准方波校正信号，用于检查示波器的工作状态。

1）调出校准信号波形。将示波器校准信号输出端通过专用电缆线与CH1（或CH2）输入接口接通，调节示波器各有关旋钮，将触发开关置“自动”位置，触发源选择开关置“内”，调节扫描速度开关（T/DIV）及 y 轴灵敏度开关（V/DIV），使荧光屏上可显示1个或数个周期的方波。

2）校准信号幅度。将 y 轴灵敏度微调旋钮置校准位置， y 轴灵敏度置适当位置，读取校准信号幅度。记录于表1-3中。

3）校准信号频率。将扫描微调旋钮置于校准位置，扫描开关置于适当位置，读取校准信号周期，并换算成频率值，用频率计进行校核，记录于表1-3中。

（2）直流电压的测量

1）调节基准线。将垂直系统的输入耦合开关置于“⊥”，触发方式开关置于“自动”位置，使屏幕上出现一条扫描基线，调节垂直位移，使扫描基线位于零电平基准位置。

2）将输入耦合开关换到“DC”位置，Y轴灵敏度置于适当位置，将示波器CH1通道接至直流稳压电源输出端，电源电压分别为表1-4所示，即可看到高于（或低于）“0V”位的一根扫描线，就是该直流电压信号，测量直流电压值，并将测量的数据填入表1-4中。

（3）交流电压的测量

将函数信号发生器的输出与示波器的CH1通道输入端及交流毫伏表输入端相连接。调节函数信号发生器令其输出频率分别为100Hz、1kHz、10kHz，幅值为5V的正弦波形。将垂直系统的输入耦合开关置于“AC”位置，将V/DIV和T/DIV根据被测信号的幅值和频率选择适当的档级，调节触发电平使波形稳定，读取相关的数据，记入表1-5中。

（4）相位差的双踪法测量

如图1-28所示电路可以用双踪法测量相位，函数信号发生器产生的输入信号 u _i 的频率为1kHz、幅值为5V的正弦波，经被测电路后获得频率相同，但相位不同的两个信号 u _i 和 u _o ，分别导入示波器的CH1和CH2通道中，调节波形，使得两波形基准线重合，调节幅值测量比例，使能在示波器上看到完整的两个测量波形，其示意如图1-29所示。

从图1-29中可以看出， T _d 为两波形的时间轴上时间差（ms）， T 为两波形的周期（ms），则两波形的相位差Δ Φ 为

为计算方便，可适当调节扫描开关及微调旋钮，使待测波形半周期占两个方格（示波器上，每个方格内分为5个小格），即一个周期占20个小格，测量两个波形之间相位相差的小格数，就可以按照比例公式计算出两个波形之间的相位差。请将相关测量数据填入表1-6中。

四 、 实验思考题

1）实验中，为什么所有仪器仪表应该共地？如果不共地将会怎样？

2）为了提高示波器测量电压的精度，在测试过程中应该注意哪些问题？

3）示波器Y轴通道输入端的“AC”“⊥”“DC”选择开关有何作用？何时选择“AC”档、“DC”档、“⊥”档？

4）总结示波器在调节波形的幅度、周期，使波形稳定时，应分别调节哪几个主要旋钮，调节时要注意什么。

1.4.2 实验2 二极管性能测试与识别

一 、 实验目的

1）通过实验进一步理解二极管的特性。

2）理解并掌握二极管的选用方法，能够判断出引脚。

3）能够对二极管的性能进行测试并判断其好坏。

二 、 实验设备与器件

1）不同型号和外形的二极管（若干）。

2）万用表（指针型或数字型）。

三 、 实验内容与步骤

（1）二极管的选用

选用二极管是根据用途和电路的具体要求来选择二极管的种类、型号及参数，不同类型的二极管如表1-7所示。

（2）二极管的测试及性能判断

1）如果选用的是数字式万用表，可以直接用二极管测试档位直接进行测试。用红色表笔与二极管的正极相接，黑色表笔与二极管的负极相接，则万用表上显示的数值是待测二极管的正向直流压降。如果二极管未损坏，锗二极管应为0.2～0.3V，硅二极管应为0.6～0.7V；将表笔对调测量待测二极管的反向压降，万用表显示测试值为“1”。

2）测试二极管性能时，将万用表置于电阻档，其中，当待测二极管是小功率的二极管时，选用 R ×100档或者 R ×1k档；当待测二极管是中、大功率二极管时，选用 R ×1档或 R ×10档；判别普通稳压二极管是否断路或击穿损坏，可选用 R ×100档。

3）如果选用指针式万用表对二极管进行测试，根据不同的二极管选择不同的电阻档，此时，红表笔与万用表的内电源负极相连，黑表笔与万用表的内电源正极相连。用指针式万用表测量二极管性能如图1-30所示，当红表笔与待测二极管的负极相接，黑表笔接待测二极管的正极时，测得的阻值是二极管的正向电阻，如图1-30a所示；将测量表笔对调，测得的阻值是待测二极管的反向电阻，如图1-30b所示。待测二极管正、反向阻值会因为电阻档的档位和万用表的灵敏度不同而略有不同。

4）根据测量结果分析二极管的性能情况如表1-8所示。

5）二极管极性的判别。有时需要对二极管的引脚进行判别，此时，万用表的档位置于电阻档 R ×1k或 R ×100档，如果测得二极管的阻值较小，则为正向电阻值，此时与黑表笔相接的一端是二极管的正极；如所测得二极管的阻值很大，则为反向电阻值，此时与红表笔相接的一端为二极管的正极。

（3）二极管性能测试操作

由教师准备不同型号的二极管6只，其中有一部分是性能不正常的二极管（如短路、断路或者性能变坏），由学生运用指针式万用表进行测量，判断二极管的工作情况，并将测量结果和判断结果填入表1-9中。

1.4.3 实验3 晶体管性能测试与识别

一 、 实验目的

1）理解晶体管的工作原理，能够合理地选用晶体管。

2）能够从外观上简单地判断引脚，并能够运用万用表对晶体管的性能进行测试。

3）可以在一定条件下选用合适的晶体管进行替换。

二 、 实验设备与器件

1）不同型号和外形的晶体管（若干）。

2）万用表（指针式或数字式）。

三 、 实验内容与步骤

1.晶体管的选择

晶体管的分类方法很多，常用的按工作频率分为高频管、低频管、开关管；按功率大小分为大功率管、中功率管、小功率管；从封装形式分为金属封装和塑料封装。在选用时，应当根据实际情况来确定晶体管的种类和具体型号，否则将造成晶体管损坏。

2.晶体管的引脚判别

（1）从外观上辨识引脚

晶体管的三个引脚是按一定规定进行封装的，通常可以通过引脚的分布情况直接辨识出晶体管的基极、发射极、集电极，如图1-31所示为金属封装的晶体管三个引脚的分布，其中，图1-31b是超高频小功率晶体管，引脚D与外壳相连，用于消除二次谐波，图1-31d是低频大功率晶体管，外壳就是集电极的引出端。如图1-32所示为塑料封装的晶体管三个引脚的分布。

（2）用万用表判别晶体管的引脚

1）基极及管型的判别。

选用指针式万用表电阻档的 R × 100档或 R ×1k档，用红表笔接晶体管的任意一个引脚，黑表笔分别与另外两个引脚相接，可以测出两个电阻值，然后用红表笔换接另一个引脚，重复上述测量步骤，得到另一组电阻值，依次测量三次。观察测得的三组数据，会发现其中有一组数据都很小的，由此可以判断出测量这组电阻值的红表笔所接引脚为基极，且晶体管的类型是PNP型；如果用黑表笔接一个引脚，重复上述测量方法，也可以得到三组测量数据，其中两个阻值都很小的那次测量黑表笔所接的引脚为基极，但是晶体管的类型是NPN型。

2）判别集电极和发射极。

如图1-33a所示为NPN型晶体管集电极和发射极的判别方法，如图1-33b所示为PNP型晶体管集电极和发射极的判别方法。在确定了晶体管基极和管型的基础上，假定另外两个引脚中的一个引脚为集电极，用手将基极和假设的集电极捏住，但注意：两个引脚不能接触；选用万用表的电阻档，测量集电极和发射极间的电阻，如果是NPN型管，先将假设的集电极接黑表笔，发射极接红表笔，观察指针摆动幅度，然后将两极对调，重复测量操作，观察指针摆动，如果两次摆动一大一小，说明假设正确，且摆动幅度大的那次黑表笔所接的电极是集电极。如果是PNP型晶体管，测量方法正好相反，请读者自行分析。

（3）用万用表初步判断晶体管的性能

在生产现场，往往不具备晶体管特性图示仪这样的测试设备，但又需要对晶体管的性能进行简单判断，这时可以用万用表测量晶体管的极间电阻的方法。

量程选择：小功率管应当选用 R ×1k档或 R ×100档。注意：不能用 R ×1档（该档电流较大）或 R ×10k档（该档电压较高），这两档有可能造成晶体管的损坏；大功率锗管则要用 R ×1档或 R ×10档，用其他档容易发生误判。

测量结果说明：性能良好的中、小功率晶体管，基极与集电极、基极与发射极之间的正向电阻一般是几百欧到几千欧，而基极与集电极、基极与发射极之间的反向电阻和集电极与发射极之间的极间正反向电阻都很高，为几百千欧。硅材料晶体管的极间电阻高于锗材料晶体管。

当晶体管内部断路时，测得的正向电阻近似于无穷大；当晶体管已击穿或短路时，测得的反向电阻很小或为零。

3.晶体管测试操作

由教师准备不同管型、不同封装的晶体管若干，其中有一部分是性能不正常的晶体管（如短路、断路或者性能变坏），由学生运用指针式万用表进行测量，判断晶体管的性能情况，并将测量结果和判断结果填入表1-10中。