微电子器件试验-场效应晶体管直流特性的测试(共6页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上电子科技大学 微固 学院标 准 实 验 报 告（实验）课程名称 微电子器件 电子科技大学教务处制表电 子 科 技 大 学实 验 报 告学生姓名： 学 号： 指导教师：张有润实验地点： 211楼605 实验时间：2017.6.12一、实验室名称： 微电子器件实验室 二、实验项目名称：场效应晶体管直流特性的测试三、实验学时：3四、实验原理：1、实验仪器为XJ4810图示仪，与测量双极晶体管直流参数相似，但由于所检测的场效应管是电压控制器件，测量中须将输入的基极电流改换为基极电压，这可将基极阶梯选择选用电压档（伏/级）；也可选用电流档（毫安/级），但选用电流档必须在测试台的

2、B-E间（相当于场效应管的G.S之间）外接一个电阻（如接1k电阻），将输入电流转换成输入电压。测量时将场效应管的管脚与双极管脚一一对应，即S（源极）对应E（发射极）；G（栅极）对应B（基极）；D（漏极）对应C（集电极）。值得注意的是，测量MOS管时，若没有外接电阻，必须避免阶梯选择直接采用电流档，以防止损坏管子。2、如下图1所示，当把晶体管特征图示仪的阶梯信号调至电压时，则提供Vds的锯齿波扫描电压和Vgs的阶梯变化，且两者一一对应，便产生Vgs从Vgs1、Vgs2、Vgs3等Vds从零到最大值的曲线族。从而测量MOS晶体管的直流特性，场效应晶体管的直流特性包含：直流输入特性 IdsVgs；直

3、流输出特性 IdsVds和阈值电压Vt。 图1 图2 3、输出特性与转移特性输出特性曲线（IDSVDS）即漏极特性曲线，它与双极管的输出特性曲线相似，如图2所示。在曲线中，工作区可分为三部分：I 是可调电阻区（或称非饱和区）； 是饱和区； 是击穿区。转移特性曲线为IDSVDS之间的关系。转移特性反映场效应管栅极的控制能力。由于结型场效应晶体管都属于耗尽型，且栅源之间相当于一个二极管，所以当栅压正偏（VGS0）并大于 0.5V时，转移特性曲线开始弯曲，如图2-2中正向区域虚线所示。这是由于栅极正偏引起栅电流使输入电阻下降。这时如果外电路无保护措施，易将被测管烧毁，而MOS场效应管因其栅

4、极有SiO2绝缘层，所以即使栅极正偏也不引起栅电流，曲线仍向上升，如图3所示。图34、阈电压VT开启电压VT是对增强型管而言。它表示在一定漏源电压VDS下，开始有漏电流时对应的栅源电压值。5、跨导(gm)跨导是漏源电压一定时，栅压微分增量与由此而产生的漏电流微分增量之比，即：跨导表征栅电压对漏电流的控制能力，是衡量场效应管放大作用的重要参数，类似于双极管的电流放大系数，测量方法也很相似。跨导常以栅压变化1V时漏电流变化多少微安或毫安表示。它的单位是西门子，用S表示，1S=1A/V。或用欧姆的倒数“姆欧”表示。6、击穿电压（BVDS）当栅源电压VGS为一定值时，使漏电流IDS开始急剧增加的漏源电

5、压值，用BVDS表示。当VGS不同时， BVDS亦不同，通常把VGS=0时对应的漏源击穿电压记为BVDS 。五、实验目的：1、学会识别场效应晶体管的管脚。2、掌握场效应晶体管直流特性的测量原理和方法，理解场效应晶体管的基本参数和工作原理。3、测试场效应晶体管的输出特性和转移特性、跨导、夹断电压和开启电压、击穿电压。六、实验内容：1、学会识别场效应晶体管的管脚。2、测试输出特性与转移特性3、测试阈电压VT4、测试跨导(gm)5、测试击穿电压（BVDS）七、实验器材（设备、元器件）：晶体管特征图示仪，2N7000增强型NMOS晶体管。八、实验步骤：1、开启电源，预热5分钟，调节“辉度”、“聚焦”、

6、“辅助聚焦”使显示清晰。2、识别MOS晶体管的管脚，按步骤逐一测试。3、测量中须将输入的基极电流改换为基极电压，这可将基极阶梯选择选用电压档（伏/级）；测量时将场效应管的管脚与双极管脚一一对应，即S（源极）对应E（发射极）；G（栅极）对应B（基极）；D（漏极）对应C（集电极）。4、测试阈电压VT将MOS场效应晶体管G、D、S分别接入图示仪的B、C、E端，将B、C端短路使其处于饱和状态。图示仪选择NPN、发射极接地、阶梯单族、阶梯电流最小。由 IdsVgs得VT。5、击穿电压BVDS将峰值电压旋钮转回原始位置，电压范围改为0-200V，x轴集电极电压改为5V/度，或10V/度，加大功耗电阻，再调

7、节峰值电压，最下面一条输出特性曲线的转折点处对应的x轴电压，即为BVDS值。九、实验数据及结果分析： 阈值电压 跨导 漏源击穿 MOS管2N7000 1.6V 300mS 68V图4十、实验结论：通过实验，可以得出结论如下：采用图示仪测量MOS晶体管各个参数较为方便快捷实用。测试出此增强型NMOS管的各个基本参数和输出特性、转移特性曲线，通过结合课本所学相关知识分析这些参数值均属于正常范围。十一、总结及心得体会：MOS场效应晶体管是一种半导体表面场效应器件，是靠多数载流子传输电流的单极器件。他利用了半导体的表面效应，使得晶体管在硅表面得以实现，从而广泛地应用于大规模集成电路和超大规模集成电路中，故MOS场效应晶体管在半导体器件中占有相当重要的地位。因而本实验对MOS晶体管的学习有重要的帮助，促使了自己更加深入地探索教材，使自己能够更加清晰、直观地掌握相关参数的概念；实验中对其直流特性的测量使我更加理解了MOS场效应晶体管的基本参数和工作原理，这些经历对未来的学术研究和工作都有着重