[物理]第七章电子元器件测量仪器 2.ppt

第7章 电子元器件测量仪器 7.1 概述 7.2 集总参数元件特性 7.3 万用电桥原理及使用 7.4 高频Q表原理及使用 7.5 晶体管特性图示仪 本章小结 7.1 概述 电子元器件中，电阻器、电容器和电感器为基本电路元件；晶体二极管、三极管、场效应管、单结管、晶闸管等为半导体器件；运算放大器、数字逻辑电路、半导体存储器、微处理器等为集成电路器件。不同类型的电子元器件，需要使用不同的仪器进行测量。 基本电路元件按其在电路中的工作频率不同，采用不同的测量方法和仪器。工作在低频电路中的元件，常采用电桥法测量，通常使用直流电桥、交流电桥和万用电桥；工作在高频电路中的元件，常采用谐振法测量，通常使用Q表、高频电感电容测量仪。 因为半导体器件需要测量的参数很多，有直流参数、低频参数和高频参数，应根据需要测量参数的不同选择不同的测试仪进行测量。常用的仪器有晶体管特性图示仪、晶体管直流参数测试仪、h参数测试仪、Y参数测试仪和场效应管测试仪等。 7.2 集总参数元件特性 电阻器、电容器、电感器这些基本电子元件，由于它们的特性可由两端的电压和电流之间的关系来确切表达，这种关系可用参数来描述，因此又称集总参数元件。 1. 电阻器 具有电阻性质的元件称为电阻器，简称电阻，用R表示。电阻在电路中是耗能元件，电阻值的单位是欧姆(Ω),常用单位还有千欧(KΩ)和兆欧(MΩ)。 电阻器的主要参数有电阻值及其误差，额定功率，温度系数等。实际应用中，需要测量的主要参数是电阻值。实际电阻器并不是纯电阻，存在引线电感和分布电容，当电阻器工作在低频时，主要为电阻性质，电抗性质可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响，高频时电阻器的等效电路如图所示。 2. 电容器 具有电容性质的元件称为电容器，简称电容，用C表示。电容在电路中是一个储能元件，电容量的单位法拉(F),常用单位有微法(μF)和皮法(pF)。 实际电容器由于极间的电介质存在漏电阻（RCP），会使电容器消耗一定的能量，这种能量损耗称为电容器的介质损耗，此时电容器的等效电路如图所示。 电容器的主要参数有电容量及其误差、额定电压（击穿电压）、温度系数、损耗因数等，实际应用中需要测量的是电容量和损耗因数。 3. 电感器 具有电感性质的元件称为电感器，简称电感，用L表示。电感在电路中也是一个储能元件，电感量的单位是享利(H)。常用单位有毫享(mH)和微享(μH)。 实际电感器由于线圈存在直流电阻，使电感器消耗一定的能量，这种能量损耗称为电感器的电阻损耗，此时电感器的等效电路如下图所示。其中R的下标P表示并联；S表示串联；L表示电感的等效电阻。 实际电感器还存在分布电容，当电感器工作在低频时，分布电容可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响，高频时电感器的等效电路如下图所示。 7.3 万用电桥原理及使用 工作在低频电路中的元件参数通常采用电桥法进行测量，电桥法实际上是一种比较测量法，它是把被测量与同类性质的标准量进行比较，从而确定被测量大小的方法。万用电桥就是一种在低频条件下测量电阻、电容和电感参数的交流阻抗电桥。 1.电桥的分类及平衡条件 直流电桥 平衡条件 交流电桥 其工作原理与直流电桥基本相同，所不同的是桥臂由电阻和电抗元件组成，采用交流电源供电，平衡指示表为交流电表，桥臂由电阻和电抗元件组成，因此它可以用来测量交流电阻、电容和电感元件的参数。 交流电桥的平衡条件有两个：一个是幅度平衡条件，一个是相位平衡条件。为此，交流电桥至少应有两个可调节的标准元件。为了使调节方便，交流电桥有两种基本形式：电阻比率电桥和电阻乘积电桥。 谐振法 电压电流法 仪器分类 7.4 高频Q表原理及使用 7.4.1 高频Q表的组成和工作原理 1. 高频Q表的组成 高频Q表一般由高频振荡电路、频率指示器、测量回路、Q值指示电路和电源电路几部分组成，基本组成框图如图所示。 2. 高频Q表的工作原理 高频Q表是利用谐振原理来进行各种测量。用高频Q表测量电感和电容时，通常采用替代法，其中又分为并联替代法和串联替代法，适于不同情况下使用。 7.4.2 高频Q表的使用 QBG-3B型高频Q表采用了晶体管和集成电路器件，振荡频率指示采用数字式频率计，除具有一般Q表的测量功能外，还具有ΔQ测量和Q值设定功能，便于批量元件的测量。 1. 主要技术指标 Q值测量范围：10～1000分4档30；100；300；1 000，准确度±10%。 电感量测量范围：0.1μH～100mH分6档。(0.1～1μH；1～10μH；10～100μH；0.1～1mH；1～10mH；10～100mH，准确度±5%) 电容量测量范围：(1～460)pF。 主调电容(40～500)pF；微调电容±3