XJ4830型半导体管特性图示仪.docx
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XJ4830型半导体管特性图示仪
XJ4829型
数字存储图示仪
使用说明书
上海新建仪器设备有限公司
目录
1.安全要求
2.操作须知
3.概述
4.主要技术指标
5.工作原理简介
6.使用说明
7.软件
8.使用范例
9.装箱清单
1.安全要求:
使用本产品必须先阅读本使用说明书,特别必须详细阅读本节安全要求和下节操作须知,以避免人身伤害,并防止本产品或与其相连接后的其他任何产品受到损坏,为了避免可能发生的危险,本产品只可在规定的范围内使用。
只有合格的技术人员才可执行维修。
1.1使用适当的电源线。
本产品只可使用本产品专用的或经安全核准的电源线。
1.2产品接地。
本产品通过电源线接地导线接地,为了防止电击,接地导体必须与地面相连。
在与本产品输入或输出终端连接前,应确保本产品己正确接地。
1.3请勿在无仪器盖板时操作。
如盖板己卸下,请勿操作本产品。
1.4使用适当的保险丝。
只可使用符合本产品规定类型和额定值的保险丝。
1.5在有可疑故障时,请勿操作。
如怀疑本产品有损坏,请让合格的维修人员进行检查。
1.6提供良好的通风。
请按本说明书规定使用本产品,并使其有良好的通风。
2.操作须知:
2.1为了取得准确的测量值,开机后必须保证足够的预热时间。
2.2线性集成电路测试时,先预置好各控制按键,最后按测试按键。
2.3在测试器件过程中,阶梯信号及扫描电压应先调至最小,然后由小至大,以免对被测器件造成冲击,当器件测试完毕后,应将扫描电压调至最小,才能取下器件。
2.4严禁在任何测试方式下进行C、E间的短路试验
2.5在关机后不能立即开机,必须在大于30秒后再开机
3概述
XJ4829数字存储图示仪能对半导体二极管、三极管、场效应管器件的测试,又能对三端稳压器,进行各种性能测试的综合测试仪。
3.1主要功能是解决:
常用的半导体管特性显示、参数测试和三端稳压器的特性测试。
并具有过载保护功能,如被测器件短路,能自动保护被测器件和测试仪器,并有过载指示。
测试仪带计算机接口(USB)。
3.2本仪器由于采用微机控制,数字插入技术,引入字符显示,光标测量功能,LCD屏幕上实时显示Y(电流)、X(电压)、S(阶梯)开关档位(位标)量、通过主光标操作,能直接显示测得的I(电流)、U(电压)测量值,能自动计算显示,读出β(hfe)、Gfs(gm)等器件的参数。
3.3反向电压VR可达3000V。
3.4一般特点:
1最大测试电流10A
2最高测试电压500V,,使反向电压VR可达3000V。
3采用彩色液晶显示屏
4整机电路高集成度,高可靠性
5操作开关状态在屏幕上显示,应用光标可直读测量结果
6具有β、gm值的自动测量
7友好的人机界面。
8具备外接通信接口(USB),便于打印保存或调出测试波形资料。
4主要技术指标
(1)集电极电流偏转系数
a)范围(Ic):
10μA/div~1A/div;
b)分档:
1、2、5进制共16档;
c)误差:
±3%。
(2)漏电流(IR)
a)范围:
0.2μA/div~5μA/div;
b)分档:
1、2、5进制共5档;
c)误差:
见下表1。
表1
档级
误差
误差
(10℃~30℃)
(30℃~40℃)
5μA
±3%
±3%
2μA
±3%
±3%
1μA
±5%
±5%
0.5μA
±7%
±10%
0.2μA
±7%
±10%
(3)集电极电压偏转系数
a)范围:
0.05V/div~50V/div;
b)分档:
1、2、5进制10档;
c)误差:
±3%。
(4)基极电压偏转系数
a)范围:
0.05V/div~1V/div;
b)分档:
1、2、5进制5档;
c)误差:
±3%。
(5)二极管反向电压
a)范围:
100V/div~500V/div;
b)分档:
1、2、5进制3档;
d)误差:
±5%。
(6)阶梯电流
a)范围:
0.2μA/级~50mA/级;
b)分档:
1、2、5进制分十七档;
c)误差:
1A/级~50mA/级±5%
0.2A/级~0.5A/级±7%
(7)阶梯电压
a)范围:
0.05V/级~1V/级;
b)分档:
1、2、5进制分五档;
c)误差:
±3%。
(8)集电极扫描电压
峰值电压范围及峰值电流容量见下表2各档级电压连续可变。
表2
电源电压
档级
198V
220V
242V
0~10V档
0~4.5V、10A
0~9V、5A
0~5V、10A
0~10V、5A
0~5V、10A
0~11V、5A
0~50V档
0~45V、1A
0~50V、1A
0~55V、1A
0~100V档
0~90V、0.5A
0~100V、0.5A
0~110V、0.5A
0~500V档
0~450V、0.1A
0~500V、0.1A
0~550V、0.1A
(9)功耗限制电阻
a)范围:
0~500KΩ;
b)分档:
0Ω、1Ω、2.5Ω、10Ω、50Ω、250Ω、1KΩ、
5KΩ、25KΩ、100KΩ、500KΩ共十一档;
c)误差:
±10%。
(10)集电极扫描信号
a)输出极性:
+,-;
b)集电极容性电流;平衡后不超过2uA(10V档)
c)集电极漏电流;平衡后不超过3uA(10V档)
(11)三端稳压器
静态电流Id、静态电流变化ΔId、最大输入电压Vmax、最小输入电压Vmin、负载电流。
电压、电流量误差:
±3%。
(12)测试参数屏幕显示
a)垂直Y:
显示A/div(Ic、IR)
b)水平X:
显示V/div(Vc、VR、VBE)
c)阶梯S:
显示A/step;V/step(IB、VB);阶梯级数
d)集电极峰值电压输出%
e)游标测量:
在按键按D状态下,移动游标读出ID;VD。
f)游标测量:
在按键按T状态下,移动游标读出β;gm。
g)游标垂直、水平范围:
±10div
其他
(1)适配器:
二极管转换座(SQC6.873.198)。
三极管转换座(SQC6.873.197)。
(2)重量
约18kg。
(3)外形尺寸
300mm×360mm×530mm(W×H×D),包括测试台。
(4)功耗:
非测试状态时:
约50VA;
最大功率时:
约80VA。
(5)电压:
220V±10%;
(6)频率:
50HZ±5%。
(7)显示器:
320X240点阵彩色液晶显示器,具有FL背景光,亮度可调。
(8)电磁兼容性
1传导干扰
图示仪应符合GB/T6833.9中第1章的要求。
2辐射干扰
图示仪应符合GB/T6833.10中第1章的要求。
3环境
图示仪应符合GB/T6587.1中Ⅱ级仪器的规定,运输试验按2级。
5主要工作原理
测试仪包括半导体管、三端稳压器测试电路;微处理器控制处理;显示电路;电源5大部分。
5.1半导体管测试电路
半导体管测量部分由集电极信号源、阶梯信号源、2路A/D转换器和监控与保护电路等单元组成。
方框图如图3所示。
图3半导体管测量电路测试方框图
方框图中阶梯信号源为被测管基极(栅极),提供一组与集电极同步的、按等量递增(减)的恒流或恒压源。
集电极信号源为被测管提供按正弦半波上升(下降)的集电极电源。
经预处理、A/D和存储,作为再现被测管输出特性的X轴信号。
电流采样电路将被测管的随基极电流递增(减)的集电极电流,采样成电压信号,经预处理、A/D和存储,作为再现被测管输出特性的Y轴信号。
2路A/D转换器与线性集成电路共用。
监控与保护电路对测试信号进行监视,一旦有异常情况,立即断开信号源停止测试,以保护本仪器和被测管。
在半导体管输出特性测量时,X轴为集电极扫描电压(VC),集电极信号源提供被测半导体管集电极信号;Y轴表示为集电极电流(IC),由流过取样电阻转换成电压值来量度。
阶梯信号源提供被测半导体管基极阶梯信号。
集电极信号由50Hz正弦信号,经处理后为100Hz(10ms)的半波信号。
阶梯信号由集电极信号控制(同步)产生,在200Hz测试条件下,为每级5ms的信号。
半导体管输出特性测量时,被测半导体管在基极施加0级阶梯信号,集电极被施加0V~峰值的集电极扫描信号,获得阶梯为0时的一条伏安特性曲线;当基极施加1级阶梯时,集电极被施加峰值~0V的集电极扫描信号,获得阶梯为1级阶梯电流值时的一条伏安特性曲线;当基极施加2级阶梯施加信号时,集电极又被施加0V~峰值的集电极扫描信号,获得阶梯为2级阶梯电流值时的一条伏安特性曲线;如此重复,最多至10级。
由此产生一簇输出特性曲线,完成输出特性的测量。
本仪器阶梯信号为0~10级/簇可调,最大电流为50mA/级。
阶梯最大输出电压为1V/级。
在阶梯电压输出方式时具有直流偏置功能,使阶梯电压偏置能连续增减6V,这样可使最大阶梯电压扩展到了16V/10级。
由于VMOS、IGBT等场控器件一般都有较高的开启电压,因此这个直流偏置功能能方便和准确地帮助测试。
5.2微处理器控制处理
控制和处理部分包括面板键入输入接口、微处理器、控制驱动电路、通信接口等单元。
面板键入控制根据操作人员的要求,提供面板各控制件的状态信息。
微处理器功能是扫描面板键入控制器的状态,根据此状态信息发出相应的控制信号;接受多路A/D变换和存储的信息,按测试要求进行运算和处理;将运算和处理的结果,用图示和数据显示或通过通信接口传送给PC机。
控制驱动电路接受微处理器的控制信号,驱动各受控单元执行相应的操作。
显示控制器接受微处理器的数据和控制信号,驱动显示器按预定的格式,显示待测器件特性曲线和测试数据。
通信接口采用USB,用于存储、打印等。
5.3计算机软件设计
计算机上的软件用于接收仪器发来的测试数据,在屏幕上显示测量结果和进一步的数据处理,如测试曲线和参数的显示、测试结果的存储、调出、打印和器件特性的比较等功能,进一步方便用户的使用。
为了使软件界面美观和适应目前流行的操作系统,软件将基于WINDOWS操作平台,并采用可视化编程技术。
6使用说明
为了便于使用者能较熟悉地了解了整机各部分的操作,校正与接插件的作用,在此着重说明应用范围、注意事项。
6.1总体结构,见图9、图10。
前面板
后面板
6.2面板控制键功能和说明:
参见表3与图11。
图11
表3
序号
面板和控制按键名称
菜单功能
1
液晶显示屏
320X240点阵彩色液晶显示器
2
过流保护指示灯
当被测器件测试电流超过设定值的两倍时,指示灯亮,集电极电源切断
3
过流复位按钮开关
当过流保护指示灯亮时,重新调整垂直电流/度旋转开关至适当位置后,按该复位开关复位
4
亮度旋钮
改变显示屏明亮度
5
电源指示灯
电源接通,发光管亮,指示仪器通电工作
6
电源开关按钮
按入电源接通
7
扫描电压
增、减扫描峰值电压,按动该键可改变调节速率
8
功耗电阻
选择功耗电阻0~500K
9
扫描电压范围
选择10V、50V、100V、500V扫描电压范围
10
电容平衡
调节电容补偿,使容性电流减至最小状态
11
交流平衡
交流平衡是针对集电极变压器次级绕阻对地电容的不对称,进行电容平衡调节
12
电流/度
选择Y方向电流偏转系数
13
F/S
选择游标移动的速率
14
D/T
D即二端器件测试态
T即三端器件测试态
15
X/Y
选择游标水平或垂直转换
16
↑
游标水平右移或垂直上移
17
1/2
选择游标1或游标2
18
↓
游标水平左移或垂直下移
19
移位
使光迹在X方向位移
20
Y×10指示灯
垂直显示放大10倍时灯亮
21
Y×10开关
放大器增益扩展10倍,以达到改变电流偏转的倍率作用,垂直显示放大10倍。
22
Y轴输入接地
Y轴放大器输入接地,表示输入为零的基准点
23
转换
转换时放大器输入端相互对换,达到图像相互转换,便于NPN管转测PNP管时简化测试操作。
按钮按入时,显示在垂直、水平方向上倒相。
24
X轴输入接地
X轴放大器输入接地,表示输入为零的基准点
25
移位
使光迹在Y方向位移
26
电压/度
选择X方向电压偏转系数
27
△VB
按入开启阶梯电压偏置-6V~+6V
28
阶梯极性
+、-
29
重复、关
重复:
阶梯信号重复,作正常测试
关:
阶梯信号处于待触发状态
30
存储
按一次测试图形存储,按二次存储的图形清除
31
单簇按钮
在阶梯关的方式下按入,测试一簇曲线
32
单簇指示灯
按入单簇按钮指示灯亮
33
级/簇
调节阶梯信号的级数在0~10的范围内连续可调
34
调零
校正阶梯信号的零电位,正常测试时一般应校正至零电位
35
△VB旋钮
调节阶梯电压偏置-6V~+6V
36
阶梯选择
用于选择阶梯电流或阶梯电压
37
右面测试座
被测半导体管器件测试输入端
38
左面测试座
被测半导体管器件测试输入端
39
左面IR测试座
被测二极管器件测试输入端
40
右面IR测试座
被测二极管器件测试输入端
41
左
测试端选择左
42
零电流
按通零电流时,使被测半导体管基极处于开路状态
43
零电压
按通零电压时,使被测半导体管基极与发射极处于短路状态
44
右
测试端选择右
45
低压、高压
弹出为低电压测试,集电极电压为0~500V
按入为高电压测试,二极管反向电压VR为0~3000V
46
测试
在高电压测试时,按入进入高压测试,测试电压加入至被测器件
47
高压测试指示灯
在高压测试时,当测试按键按入时指示灯亮
48
保险丝座
高压电源保险丝1A
49
高压测试座
被测器件测试输入端
50
全透明安全罩
在高压测试时,务必先按入安全罩后再按入测试按键
6.3测试器件时,在面板上选择扫描电压范围、水平电压/度档位,二者应符合如下关系,见表4。
表4
扫描电压范围
电压/度
10V
50V
100V
500V
50mV/度
●
---
---
---
0.1V/度
●
---
---
---
0.2V/度
●
---
---
0.5V/度
●
●
---
---
1V/度
●
●
---
---
2V/度
---
●
●
---
5V/度
---
●
●
10V/度
---
---
●
●
20V/度
---
---
●
●
50V/度
---
---
●
●
当选择高电压状态时要特别注意安全,测试完毕后,都应先将扫描电压回调至零后才能取下被测器件。
6.4在测试VMOS、IGBT等场控器件时,一般都需加较高的开启电压,此时可使阶梯电压/级置于较小档级,然后适当调高阶梯直流偏置电压,这样可得到较好的测试效果。
6.4在测试小电流器件时,集电极电流一般较小,应先校准容性电流,调整位置在前面板,再进行测试。
6.5在测试大电流器件时,阶梯信号建议选择单次。
测试中应逐渐增加扫描电压和阶梯信号,避免对测试器件的冲击。
6.6如需要保存正在测试的器件波形,则可按存储键,使波形保留在屏幕左边上,然后移动X轴移位电位器,使扫描线移至屏幕左边上,再测试另一器件,这样就能对二个器件测试波形进行比较或者配对。
6.7如果需要将被测器件的波形参数长期保存或者打印,可选择通信接口(USB)输出功能。
7计算机软件
7.1软件安装说明
一、概述
本软件运行于WindowsXP操作系统,使计算机通过USB接口与XJ4829模拟器件综合测试仪联机,接收测量结果,并可根据用户的需要对结果进行显示、存储、调出和打印等操作。
二、系统要求
•PentiumIII处理器,主频800MHz以上;
•内存256MB以上;
•磁盘空间20MB以上;
•显示器分辨率800×600以上;
•操作系统为WindowsXP
三、程序目录
XJ4829软件――USB_Driver (USB通信接口驱动程序)
-CURVE (图示仪操作软件安装程序)
四、软件安装
(一)USB驱动程序的安装
安装步骤:
1.将驱动程序软件包拷贝到子目录“C:
\XJ4828_Driver”下。
2.将USB电缆线连接计算机和模拟器件综合测试仪,打开仪器电源。
3.Windows自动打开“FoundNewHardwareWizard”窗口,按“Next”继续。
4.选择“Installfromalistorspecificlocation(Advanced)”,按“Next”继续。
5.选择“Includethislocationinthesearch”。
6.按“浏览”选择路径“C:
\XJ4828_Driver”,选定后按“OK”。
7.确认显示的驱动程序路径和文件名,如正确,按“Next”。
8.按“Finish”结束安装“CP210xUSBCompositeDevice”。
9.Windows将打开第二个“FoundNewHardwareWizard”窗口,按“Next”继续。
10.选择“Installfromalistorspecificlocation(Advanced)”,并按“Next”。
11.选择“Includethislocationinthesearch”,按“Next”继续。
12.按“浏览”选择驱动程序所在的路径“C:
\XJ4828_Driver”,选定后按“OK”。
13.确认显示的驱动程序路径和文件名,如正确,按“Next”。
14.按“Finish”结束安装“CP210xUSBtoUARTBridgeController”。
*也可直接运行其中的应用程序CP210xVCPInstaller.exe
(二)图示仪操作软件的安装
操作软件的安装步聚如下:
1.运行安装软件包中的setup.exe。
2.点击“OK”按钮,显示图1的提示窗口。
图1 软件安装提示
3.选择安装目录(不选择时安装在缺省位置),然后后点击按钮
。
4.软件提示输入软件名称,不输入时为缺省设置。
然后点击“Continue”按钮,安装软件开始安装。
5.安装软件提示安装成功。
6.点击“确定”完成安装。
(三)图示仪操作面板介绍
运行本软件,便在屏幕上显示操作面板。
面板上包括三个显示区域,即工具条、曲线显示区和参数显示区,如图2所示。
曲线显示区显示测量的半导体管特性曲线,同时还显示水平或垂直方向的测量光标,光标的测量值在参数显示区中显示。
参数显示区显示的内容包括:
测得的半导体管特性曲线所对应的垂直、水平和阶梯档级,光标的测量值,阶梯级数,β或gm值,以及集电极峰值电压百分比等。
工具条中包含了操作用的功能按钮,包括“打开”、“保存”、“打印”、“设置”、“连机”、“断开”、“颜色”、“退出”、“帮助”和“关于”10个按钮。
曲线显示区
工具条
参数显示区
图2 操作面板
(1)工具条和按钮
工具条位于操作面板的上部(见图2),共有10个按钮,各按钮的功能见图3。
图3 工具条上的按钮功能
将鼠标移到按钮处时,软件自动显示该按钮的功能提示信息(功能),见表1。
表1 按钮提示信息(功能)
按 钮
提示信息(功能)
调出曲线
保存曲线
打印曲线
设置通信端口
连接仪器
断开连接
设置颜色
退出系统
帮助信息
关于本软件
(2)基本操作
1、通信口设置
点击工具条上的“设置”按钮,弹出图4所示的对话框:
图4 通信口设置窗口
如要打开通信口,则在左边选择对应的通信口,然后点击“打开”按钮。
如要关闭通信口,则在左边选择对应的通信口,然后点击“关闭”。
点击“取消”按钮,则不执行任何操作。
注意:
如驱动软件安装不正确,或选择的通信口有误,则弹出错误信息窗口,提示“通信口不存在或已被占用”。
2、与仪器连机
注意:
在与仪器相连之前,必须先用通信线将计算机与仪器相连,并打开通信口。
点击工具条上的“连机”按钮,则使计算机与仪器相连。
这时,仪器面板上显示的特性曲线也在计算机的屏幕上同步显示。
要使计算机上的特性曲线保持,则点击工具条上的“断开”按钮。
再次点击工具条上的“连机”按钮,计算机又与仪器同步显示特性曲线。
3、与仪器断开连接
点击工具条上的“断开”按钮,则使计算机与仪器断开连接,计算机上保持最新的一次测量结果。
4、保存曲线
点击工具条上的“保存”按钮,即可保存当前的特性曲线,这时显示保存文件的对话框。
选择好文件名后点击“保存”按钮,将当前的特性曲线保存到文件中。
注意:
1)在保存之前,最好先点击“断开”按钮,使计算机与仪器断开,使特性曲线处于静止状态。
2)保存曲线时,在曲线显示区必须有测量的曲线,否则显示错误信息“没有可保存的曲线!
”。
5、调出曲线
点击工具条上的“打开”按钮,即可调出以前保存的特性曲线,这时显示打开文件的对话框。
选择好文件名后点击“打开”按钮,将保存在文件中的特性曲线在曲线显示区进行显示。
注意:
1)在调出文件中的特性曲线之后,屏幕上显示将同时显示调出和当前测量的特性曲线,并且当前测量的特性曲线显示在最上层。
2)用键盘上的上、下、左、右键可移动调出的曲线,便于将二种特性曲线进行比较。
6、打印
点击工具条上的“打印”按钮,将当前的面板在打印机上打印。
7、颜色设置
点击工具条上的“颜色”按钮,弹出图5的对话框。
点击色块后,屏幕上显示调色板。
通过选择调色板的颜色,即可设置面板上显示的各部分颜色。
点击“确定”按钮后完成设置。
可设置颜色的对象包括背景颜色、测量曲线、调出曲线、参数名称、档级状态、参数颜色以及光标的颜色。
图5 颜色设置窗口
8、退出系统
要退出系统,有2种方法:
1)点击工具条上的“退出”按钮,屏幕上弹出图6所示的对话框:
图6 退出确认窗口
然后按“是”,即退出本软件。
2)点击窗口右上角的“关闭”按钮,完成与1)相同的功能。
9、显示帮助信息
点击工具条上的“帮助”按钮,显示本帮助信息。
点击工具条上的“关于”按钮,显示有关本软件的信息。
8使用范例
8.1NPN型三极管2N3904特性曲线(图12)
显示界面选择:
图示仪
集电极垂直
峰值电压范围:
10V档级(IC):
1mA/div
可变电压%:
适中移位:
适中
电源极性:
+水平
功耗限制电阻250Ω档极(Vce):
1V/step
阶梯:
移位:
适中
阶梯档级20uA/div显示方式
阶梯极性:
+转换:
弹出
阶梯方式:
重复阶梯级