微电子器件实验指导书

PAGE第8页共10页微电子器件实验指导书微电子技术教学部编写光电工程学院微电子技术教学部2004年2月一．实验的地位、作用和目的：《微电子器件实验》课是微电子学与固体电子学专业本科教学中的重要教学实践环节。目的是帮助学生理解课堂上学到的基本原理和知识，并掌握晶体管基本参数的测量方法，提供实际动手能力，以适应社会的需求。基本原理及课程简介：微电子器件课程讲述了基本的半导体器件BJT、JFET、MOSFET的物理结构和工作原理，它主要针对半导体器件的主要电参数讲述其测量方法和原理。它包含了三个实验：双极晶体管击穿特性测试、双极晶体管直流放大特性测试、晶体管特征频率的测量。二．实验方式及基本要求1.教师在课堂上讲解实验的基本原理、仪器使用、测试内容及实验要求，交代实验注意事项。2.学生分4人一组进行实验，要求必须自己动手做实验，然后独立完成实验报告。三．实验考核及实验报告：1．学生在做完一个实验后，需要独立处理实验数据，认真写实验报告（内容包含实验原理、实验步骤和实验结果），在做实验前还必须预习；2．实验指导教师根据学生实验完成情况及实验报告情况打分，然后综合各次实验给出最后考核成绩。编著者：杨虹、唐政维、冯世娟试验一测量双极晶体管的直流放大特性试验目的1．学习晶体管特性图式仪的使用。2．测量晶体管的值。实验原理1．双极晶体管的电流放大作用当晶体管处于有源放大区（发射结正偏，集电结反偏）时，其电流的组成为：图一晶体管中的各种电流成分其中。我们定义：，共基极直流电流增益。总是小于1（应尽量接近1）。。定义：，共射极直流电流增益。（越大表明电流传输过程中的损失越小）。2．测量值由共射极输出特性曲线（随着增加，集电极电流按的规律增加）测试电路如图。图二IC~VCE特性测试原理图晶体管特性图示仪的使用对于某晶体管，接上晶体管特性图示仪后，调节VC和Ib可得到特性曲线。QT—2型晶体管特性图示仪面板介绍。图三集电极扫描电源图四电源与显示部分电源开关K—1：为电源通断控制（图四—1）聚焦W11—3：为示波管亮度控制（图四—4）X/Y移位W1—106（6）：用于调整图形在屏幕上的横/纵向位置（图六—3）X/Y方式K1—101（1）：置于测量时，可根据电流（电压）/度进行显示（图六—2）电压（流）/度K3（3）—1：用于调整X/Y轴每格表示的电压/电流值（图六—1）图五基极阶梯信号图六Y轴偏转显示部分图七测试选择及其他部分电压档级开关K8—1：用于调节加到集电极的电压的最大值的范围（图三—1）峰值电压极性CZ8—1、2：用于切换该电源的极性以适应不同的晶体管（图三—6）峰值电压B8—1：在峰值电压范围确定之后，用于更进一步确定峰值电压值（图三—3）功耗限制电阻K8—6：用于串接在集电极上防止超过功耗（图三—4）阶梯作用K4—2：重复、单次、关断三种方式的切换（图五—8）阶梯幅度/级K7—1：用于选择阶梯幅度（图五—1）阶梯信号输入K7—3：用于切换三种方式，开路、对地短路和正常输入（图五—7）阶梯调零W6—1：调节整个阶梯起始电平（图五—5）阶梯信号串联电阻K7—2：用于选择串联在基极的电阻阻值（图五—2）阶梯级/簇W4—5：用于调节阶梯信号的级数（图五—6）测试选择K8—5：用于测试时的具体操作（图七—1）测试极性K6—1：在NPN、PNP统一控制的基础上使阶梯信号的极性进行单独控制（图七—6）F/B/H型测试盒：用于测试不同的晶体管（图七—2为插孔）实验内容及步骤1．开启电源，调节辉度聚焦、辅助聚焦及标尺亮度，阶梯调零。2．根据集电极基极的极性将测试选择开关置于NPN，并将极性开关置于常态。3．被测试管的CBE按规定进行连接。4．将Y/X置于合适的电流/电压档级。5．集电极电压按照要求值进行调节，并使在左下方（NPN）的零点开始。6．选择合适的阶梯幅度/级开关，合适的功耗限制电阻。7，对所显示的IC~VCE曲线，进行调节，并读数。实验报告1．绘出特性图。2．计算晶体管的值。思考题可否用晶体管特性图示仪调出Ic~Ib特性曲线？实验二晶体管特征频率的测量实验目的1．了解晶体管特征频率的重要性。2．学会使用频率特性测试仪。实验原理我们使用晶体管，希望它有一定的放大能力。对共射来说，有，其中为小信号下的电流增益。，其中为共射截止频率。当升高时，会下降。定义当下降为1时的频率为特征频率。此时。可得到，可见特征频率是由四个时间常数决定的。并且工作频率在范围内，共射极电流增益的幅值与频率乘积是一个常数，即。所以也称为电流增益—带宽积。频率特性测试仪的使用1．工作原理NW1253频率特性测试仪是扫频信号源和光栅增辉显示系统组成一体的仪器。扫描电压发生器输出的扫描锯齿波和同步方波分别馈送到相关电路，扫描控制器主要进行信号变化，扫频方式选择，频标方式选择，以此来时限振荡的扫宽控制、标记组合、平坦度和外补偿等功能。显示系统采用光栅增辉显示技术。低压稳压电源系统采用继承电路。2．面板介绍（1）位移：调节线性放大的垂直方向位移（3）增幅：调节线性放大的灵敏度（4）极性：调节线性放大的输入极性（7）显示方式：选择A、A/B、B显示（8）开关：（18）工作方式：分全扫、窄扫、单频图一面板图（19）频标方式：分外频标、10/1、50/100、100MHz晶体标志五档（29）扫描时间：调节适合测试的扫描时间实验内容及步骤1．开机前，检查电源电压是否正常。2．仪器接通电源后预热10分钟。图二仪器性能检查图三实际使用3．按图示电路连接待测晶体管。4．确定该晶体管的。实验报告1．绘制衰减曲线。2．确定晶体管的。思考题试验三测量双极晶体管的击穿特性实验目的1．熟悉晶体管特性图式仪的使用。2．测量晶体管的和。实验原理1．共射极时的击穿和对共射极接法的有源放大区中，集电极电流为图一共射级电路当发生雪崩倍增效应时，IC变成：(M为倍增因子)上式中，表示发生雪崩倍增后的电流增益，表示发生雪崩倍增后的穿透电流。这时，定义：将基极开路，使时的称为集电极与发射极之间的击穿电压，记为。其测试电路如图所示。图二击穿特性测试电路图在测量时，经常出现如图所示的负阻现象，即当增大到发生击穿后，电流上升，电压却反而下降，此时为维持电压。这是由于与击穿条件（倍增因子M）在小电流下较大，而导致击穿电压高；而电流增大后，M减小，击穿电压也下降到正常值。击穿时的输出特性曲线如图。图三C.E间的击穿特性2．E-B结的击穿和集电极开路（）时，发射极与基极间的反偏时的发射极电流为。当时的E-B间的反向击穿电压即为。通常是由发射结的雪崩击穿电压决定，一般要求。其测试电路如图。图四击穿特性的测试电路图晶体管特性图示仪的使用见实验一。实验内容及步骤1．开启电源，调节辉度聚焦、辅助聚焦及标尺亮度，阶梯调零。2．根据集电极基极的极性将测试选择开关置于NPN，并将极性开关置于常态。3．被测试管的CB