电子科技大学微电子器件实验报告MICRO-1分析

1、电子科技大学实验报告（实验）课程名称微电子器件实验一：双极晶体管直流特征的测量学生姓名：学号:201203*指导教师：刘继芝实验地点：211楼605实验时间：2015、6、一、实验室名称：微电子器件实验室二、实验项目名称：双极晶体管直流特征的测量三、实验学时：3四、实验原理：1. XJ4810半导体管特性图示仪的基本原理方框图XJ4810图示仪的基本原理方框图如图1-3所示。其各部分的作用如下。（1）基极阶梯信号发生器提供必须的基极注入电流。（2 ）集电极扫描电压发生器提供从零开始、可变的集电极电源电压。（3 ）同步脉冲发生器用来使基极阶梯信号和集电极扫描电压保持同步，以便正确而稳定地显示特性

2、曲线 （当集电极扫描电压直接由市电全波整流取得时，同步脉冲发生器可由50Hz市电代替）。（4 ）测试转换开关是用于测试不同接法和不同类型晶体管的特性曲线和参数的转换开关。（5）放大和显示电路用于显示被测管的特性曲线。（6）电源（图中未画出）为各部分电路提供电源电压。2 .读测方法（以3DG6 npn管为例）（1）输入特性曲线和输入电阻Ri在共射晶体管电路中，输出交流短路时，输入电压和输入电流之比为Ri,即Vce =常数它是共射晶体管输入特性曲线斜率的倒数。例如需测3DG6 在 Vce = 10V时某一工作点Q的Ri值，晶体管接010V极性（集电极扫描）极性（阶梯）功耗限制电阻正（+）正（+）0

3、.11k Q （适当选择）x轴作用 y轴作用 阶梯作用电压0 .1V/度/I重复阶梯选择0.1mA/ 级测试时，在未插入样管时先将 x轴集电极电压置于 到电压0.1V/度，即得Vce=10V时的输入特性曲线。1V/度，调峰值电压为这样可测得图1-5;10V，然后插入样管，将 x轴作用扳法如图1- 4所示。各旋钮位置为:峰值电压范围务=200VCE 40V0.1 10050V正（ +）正（ +）0.11kJ集电极电压2V/度集电极电流2mA/度0.02mA/ 级重复hFE1C =10mA j I CVCE =1VIb竺 1100.0210 =1000.1l：:- IC =10mAVCE =10V

4、3 hFE主要是因为基区表面复合等原因导致小电流 图1-7进行测量。只要将上述的x轴作用开关拨至3的线性好坏。图1-6共射晶体管输岀特性的读测3较小造成的。3、hFE也可用共射晶体管的转移特性，即得到共射晶体管的转移特性。这种曲线可直接观察图1-7共射晶体管的转移特性（2）输出特性曲线、转移特性曲线和3、hFE、:-在共射电路中，输出交流短路时，输出电流和输入电流增量之比为共射晶体管交流电流放大系数3。在共射电路中，输出端短路时，输出电流和输入电流之比为共射晶体管直流电流放大系数hFE。晶体管接法如图1- 4所示。旋钮位置如下：峰值电压范围极性（集电极扫描）极性（阶梯） 功耗限制电阻x轴y轴阶

5、梯选择阶梯作用调节峰值电压得到图1-6所示共射晶体管输出特性曲线。并可读得此外，在共射晶体管输出特性曲线中，当Ib为某一值时可读测出共射小讯号输出电导g，它是Ib为某值时输出曲线的斜率，即gcVceIB绅数当接地选择打到基极接地”，阶梯极性改为负（一），阶梯选择改为 2mA/级（这时注入电流以为 Ie）,图示仪上则显示出共基晶体管输出特性，并可读测出：值:（3 ）饱和压降V CES和正向压降VbesV CES和V BES是功率管的重要参数，对开关管尤其重要。VcES是共射晶体管饱和态时C E间的压降。VBES是共射晶体管饱和态时B E间的压降。一般硅管的Vbes =0.70.8V，锗管的Vbe

6、s =0.30.4V。Vces的大小与衬底材料和测试条件有一定的关系。Vbes与芯片表面的铝硅接触情况有关，铝硅合金不好，或光刻引线孔时残留有薄氧化层都会导致V bes过大。测试时，晶体管接法仍如图1-4所示。当测试条件为lc=10mA、lB=1mA时，图示仪的旋钮位置如下：峰值电压范围050V功耗电阻0.51KJ极性（集电极扫描）正（+）极性（阶梯）正（+）x轴集电极电压0.05V/度y轴集电极电流1mA/度阶梯信号选择0.1mA/ 级阶梯信号重复级/族10调峰值电压，使第 10级（即第11根）曲线与lc=10mA的线相交，此交点对应的Vce值即为Vces （如图1-8 所示，Vces=0.

7、15V ）。将y轴作用拨至1，x轴作用拨至基极电压 0.1V/度，即得如图1-9所示的输入特性曲线。此曲线与lB=1mA的线交点对应的 Vbe值即为Vbes （如图1-9所示， Vbes = 0.78V）。图1-8 V CES的测量图1-9 V BES的测量（4）反向击穿电压 BVcbo、BVceo和BVebo外延片制作的双极晶体管的反向击穿电压Vb （般指与结的曲率半径和表面状况等因素有关。当高阻集电区厚度BV CEO或BV CBO ）既与外延层电阻率 p c有关，也 Wc小于BVcBO所对应的势垒宽度 XmB时，Vb还与Wc有关。所以提高晶体管反向耐压可采取提高p c、Wc，减小二氧化硅中

8、表面电荷密度，采用圆角基区图形，深结扩散、甚至采用台面结构、扩展电极或加电场限制环等措施。BVcbo是共基晶体管在发射极开路时输出端C B间的反向击穿电压。BVceo是共射晶体管在基极开路时C B间的反向电压值。输出端C E间的反向击穿电压。晶体管手册中（或实际测试中）的规定为：C E间的反向电压值。E B间的反向电压值。BV cbo 发射极开路，集电极电流为规定值时，BV ceo基极开路，集电极电流为规定值时，BV EBO集电极开路，发射极电流为规定值时，理论上可推导出 BVceo =BVcBO/n10对硅npn管，n = 4。硅双扩散管的基区平均杂质浓度Nb Nc,所以，一般 BV cbo

9、 BV ceo BV ebo,而锗合金管 NbVVN c，所以，一般 BVcbo 心 BVebo BVceo。3DG6的BVcbo和BV ceo的测试条件为Ic=100卩A BV ebo的为Ie =100卩A。晶体管的接法如图1-10所示。 旋钮位置为：峰值电压范围0200V (测 BVcbo , BV ceo)020V (测BV EBO)极性（集电极扫描）正（+）功耗电阻550k -1x轴集电极电压10V/度(测 BVcbo, BVceo)4 / 71V/度（测 BVebo）y轴将峰值电压调整到合适的值，集电极电流0.1mA/度即可得到图1-11所示的值，图例表明BVcbo=70V , BV

10、ceo=40V、BVebo=7V。图1-10测击穿电压时晶体管的接法图1-11晶体管击穿电压测量值的示意图五、实验目的：(1 )学会识别常用的分立器件的三极管的引脚。(2 )掌握晶体管特征图示仪的工作原理。(3) 能熟练地运用其对双极晶体管的直流特性进行测试。(4) 能够运用理论知识分析实验结果。六、实验内容：(1) 输入特性曲线和输入电阻Ri(2) 输出特性曲线、转移特性曲线和3、hFE、:(3) 饱和压降VCEs和正向压降Vbes(4) 反向击穿电压 BV cbo、BVceo和BVebo(5 )反向电流 ICBO、IcEO 和 1 EBO七、 实验器材(设备、元器件)：晶体管特征图示仪，3

11、DG6 , 3AG6双极晶体管八、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. 阅读实验注意事项 每次测试时应把光点调到和坐标原点重合，测VcES、VBES时尤其要注意。 每次测试前应把峰值电压调到最小，要缓慢进行调节，以免损坏仪器部件。 测高反压管的反向耐压和反向电流时，功耗电阻应选大些，以免烧坏被测管。 在满功耗附近测量共射晶体管输出特性时，扫描时间不能过长，以免损坏被测管，对未加散热器的 大功率管测试尤其要注意。 用XJ4810图示仪鉴别晶体管类型 pnp或npn和管脚极性时，应选用不会损坏被测管的低电压和小 电流。例如 Vce=0.3V、l

12、c=1mA。3. 按照实验原理部分进行“输入特性曲线和输入电阻Ri ”的测量并记录数据。4. 按照实验原理部分进行“输出特性曲线、转移特性曲线和3、hFE”的测量并记录数据。5. 按照实验原理部分进行“饱和压降VCES和正向压降VBES ”的测量并记录数据。6. 按照实验原理部分进行“反向击穿电压BVCBO、BVCEO和BVEBO ”的测量并记录数据。7. 整理实验数据，撰写实验报告。九、实验数据及结果分析:样參数品3DG6测试条件测试结果VeboIb=10mA8.7VVcboIc=10mA104 VVceoIc=10mA38VHfeIc=0.2AVce=2V120VcesIc=10Ib0.025V九、实验结论:1、 在合适的测试条件下，三极管的三种击穿电压不同，从实验数据可以看出Vcbo较大。2、三极管的输入特性曲线、输出特性曲线、转移特性曲线各有特征，本实验测出的三极管特性曲线和课 本微电子器件上的基本符合。十一、总结及