测量电压参数的方法与步骤

分立器件直流电压参数从测量条件及被测分立器件工作状态来区分主要有导通电压、饱和电压、阈值电压和击穿电压，下面分别介绍各个参数的测量方法。

1.导通电压的测量

导通电压是被测器件在导通状态下其两端的电压。对于二极管导通电压的测试条件是在其两端施加额定的正向电流，而晶体管、场效应晶体管的测试条件是在额定的静态工作点下。以二极管为例，导通电压的测量方法是通过数控恒流源给二极管施加额定的正向电流，然后测量出二极管两端的电压即为导通电压，其测量原理框图如图10-17所示，图中的电压钳位电路的作用是：对测试环路及负载进行开路和过电压保护。

图10-17 二极管正向导通电压测量原理框图

2.饱和电压的测量

饱和电压测量主要是测量半导体分立器件工作在饱和状态下的电压，通常定义晶体管的集电极与基极之间的电压等于零时的状态为临界饱和状态。晶体管饱和电压的测量条件为施加额定的基极电流I_b与额定的集电极电流I_c，当晶体管工作在放大状态时，随着I_b的增加，I_c也会跟着增加，而且两者成一定的倍数，即是晶体管的放大倍数β，当I_b增加到一定程度时，晶体管进入了饱和状态，I_c与I_b不再成β倍的关系。下面以NPN型晶体管8050集电极与发射极之间的饱和电压U_ce（sat）为例。

测量条件：I_b=80mA，I_c=800mA。

合格条件：U_ce（sat）≤0.5V。

测量方法：采用2个恒流源分别给基极和集电极施加使其深度饱和的电流，I_b=80mA、I_c=800mA，测量集电极与发射极间电压，即为饱和电压U_ce（sat），其原理框图如图10-18所示。注意应该先施加基极电流后再施加集电极电流，先施加基极电流发射结处于导通状态，然后施加集电极电流，晶体管进入饱和状态；反之，如先施加集电极电流，晶体管处于截止状态，恒流源则发生开路。

3.阈值电压的测量

阈值电压的测量参数主要有夹断电压、开启电压。对于N沟道的结型场效应晶体管施加的栅极与源极间的电压U_GS为负值，当U_GS减小到一定程度时沟道的耗尽层将接触在一块，沟道将全部被夹断，此时称U_GS为该器件的夹断电压U_P；而对于N沟道的增强型场效应晶体管来说U_GS为正值，开启电压U_T是当U_GS增加到一定值时，使得衬底形成一层以自由电子是多数电子时的电压，此时场效应晶体管处于导通状态，因此称其为场效应晶体管的开启电压。以测量N沟道增强型场效应晶体管IRFD120的开启电压为例。

测量条件：U_GS=U_DS，I_D=250μA。

合格条件：2.0V≤U_GS（TH）≤4.0V。

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图10-18 晶体管U_ce（sat）的测量原理框图

测量方法：N沟道增强型场效应晶体管IRFD120的开启电压U_T测量方法的原理框图如图10-19所示。由于测量条件为U_GS=U_DS，因此将栅极与漏极短接，由同一个数控恒压源来施加电压。测量电流时，将测量电流电路放在漏极的施加支路上，在恒压源逐渐增加过程中，当漏极电流达到测试条件I_D=250μA时，停止电压施加，此时施加的电压值就可以认为是所要求的开启电压U_T。

图10-19 场效应晶体管开启电压的测量原理框图

4.击穿电压的测量

击穿电压主要是测量分立器件PN结的反向击穿电压，半导体分立器件的PN结反向特性如图10-20所示。由图可知，对PN结施加反向电压时，在U<U_B时，PN结的反向电流非常微小，可忽略不计，此时PN结处在反向截止状态；当施加U>U_B时，反向电流会瞬间变大，这时称PN结处在反向击穿状态，如果施加电压过大会使被测器件永久性损坏。

以测量晶体管8050的集电极与基极之间的反向击穿电压U_cbo为例，介绍其击穿电压测量方法。

测量条件：I_c=100μA，I_e=0。

合格条件：U_cbo≥40V。

测量方法：如图10-21所示，测量环路主要由数控高压源、电流钳位电路、直流电压与电流测量电路组成。在被测器件两端施加电压源，电压源逐渐增加，不停地检测环路电流，当测得电流值达到测量条件I_c=100μA时，停止施加电压，同时测量器件集电极和基极两端的电压，所测得的电压值即为被测器件的击穿电压。

图10-20 PN结反向特性

图10-21 击穿电压测量的原理框图