测量双极结型晶体管(BJT)电气特性的方法是什么?

数据表描述了一个用于测量电气特性(截止电流、电流增益、饱和电压)的测量电路示例。
请参考常见问题(FAQ)( 双极结型晶体管(BJT)的电气特性) 以了解每项的解释。
这里解释的电气特性在数据表中进行了描述,如表1所示。

各项目的测定方法如下所示。半导体特性在很大程度上受到温度的影响。测量时,不仅要考虑室温引起的波动,还要考虑测量过程中的损耗(电压和电流)。除了在测量时控制室温之外,还要考虑施加电压和电流的时间。为了抑制晶体管的温度上升,推荐使用脉冲测量。

表1:双极结型晶体管(BJT)的电气特性(2SC2712)
表1:双极结型晶体管(BJT)的电气特性(2SC2712)

1.集电极截止电流ICBO: 图1

这是与绝对最大额定值中描述的集电极-基极电压VCBO相匹配的电气特性。在发射极开路的情况下,施加电压,使基极和集电极之间的pn结反向偏置,然后测量电流。由于施加在集电极和基极之间的电压VCB是绝对最大额定电压,因此必须注意不要超过规定的电压值。ICBO是集电极和基极之间的漏电流,因此它会随着温度的变化而波动。

2.发射极截止电流IEBO:图2

这是与绝对最大额定值中描述的基极-发射极电压VEBO相匹配的电气特性。在集电极开路的情况下,施加电压,使基极和发射极之间的pn结反向偏置,然后测量电流。由于施加在发射极和基极之间的电压VEB是绝对最大额定电压,因此必须注意不要超过规定的电压值。IEBO是发射极和基极之间的漏电流,因此它会随着温度的变化而波动。

图1:集电极截止电流测量电路
图1:集电极截止电流测量电路
图2:发射极截止电流测量电路
图2:发射极截止电流测量电路
图3:直流电流增益测量电路
图3:直流电流增益测量电路

3.直流电流增益hFE:图3

在集电极和发射极之间施加规定的电压VBE并调节基极与发射极之间的电压VBE,以获得目标集电极电流 IC。此时测量基极电流 IB,并计算以下公式,结果为 hFE。hFE=IC/IB
请注意,hFE受温度的影响。(图4)
如图5所示,由于早期效应,hFE会发生变化。基极宽度较窄的高频晶体管变化更大。

图4:h<sub>FE</sub> – I<sub>C</sub>曲线(温度效应)(2SC2712)
图4:hFE – IC曲线(温度效应)(2SC2712)
图5:I<sub>C</sub> - V<sub>CE</sub>曲线(早期效应)(2SC2712)
图5:IC - VCE曲线(早期效应)(2SC2712)

4.集电极-发射极饱和电压VCE(sat):图6

在图6所示的电路中,首先使用电压源VBE在基极和发射极之间施加大约0.6 V的电压。然后,逐渐增加集电极电流IC,直到达到规定的电流。接下来,改变基极电压VBE,直到基极电流IB达到规定值。当IB达到规定电流时,测量集电极-发射极电压 VCE。该电压就是VCE(sat)
如果在晶体管关断的情况下施加集电极侧的电流源,可能会产生异常高的电压并破坏晶体管。提前设置电流源的开路电压,使其小于绝对最大额定值中描述的集电极-发射极电压VCEO
VCE(sat) 受温度影响(图 7)。

图6:集电极-发射极饱和电压测量电路
图6:集电极-发射极饱和电压测量电路
图7:V<sub>CE(sat)</sub> – I<sub>C</sub>曲线(温度效应)(2SC2712)
图7:VCE(sat) – IC曲线(温度效应)(2SC2712)

5.基极-发射极饱和电压VBE(sat):图8

首先,使用电压源VBE在基极和发射极之间施加大约0.6 V的电压。然后,逐渐增加集电极电流IC,直到达到规定的电流。接下来,调整VBE,使基极电流IB为默认值,并在此时测量基极和发射极之间的电压。该电压就是VBE(sat)
如果在晶体管关断的情况下施加集电极侧的电流源,可能会产生异常高的电压并损坏晶体管。设置电流源开路时的电压,使其小于绝对最大额定值中描述的集电极-发射极电压VCEO
VBE(sat)受温度影响(图 9)。
该特性VBE(sat)是与集电极-发射极饱和电压匹配的规格(表2)。

图8:基极-发射极饱和电压测量电路
图8:基极-发射极饱和电压测量电路
图9:V<sub>BE(sat)</sub> – I<sub>C</sub>曲线(温度效应)(2SC5354)
图9:VBE(sat) – IC曲线(温度效应)(2SC5354)
表2:电气特性摘录(2SC5354)
表2:电气特性摘录(2SC5354)

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