微电子器件试验-场效应晶体管直流特性的测试.docx

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B-E间（相当于场效应管的G.S之间）外接一个电阻（如接lkQ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——I〜V ；直流输出特性——I〜V和阈值电压Vds gs ds ds t3、输出特性与转移特性输出特性曲线（I —V ）即漏极特性曲线，它与双极管的输出特性曲线相似，如DS DS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）；II是 饱和区；III是击穿区转移特性曲线为 IDS—VDS 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（VGS>0）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MOSFET/一 JFET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（g）m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IV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（BV ）DS当栅源电压V为一定值时，使漏电流I开始急剧增加的漏源电压值，用BV表示GS DS DS当V不同时，BV亦不同，通常把V =0时对应的漏源击穿电压记为BVGS DS GS DS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（g）m5、 测试击穿电压（BV）DS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”、“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Ids〜Vgs 得VT5、 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：划值电压 5夸导 》i源击穿MOS 管 2N70001.6V 3OOmS68V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要的实践意义，提高了我们对于微电子器件的直观认 识和兴趣以及实验中的实践能力十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：与双极性晶体管测试过程一致，只有少量器材能使用，建议及时修理或者更换仪 器报告评分：指导教师签字。