《集成电路测试技术基础》实验报告书

利用数字源表进行集成电路测试实验报告书姓名学号班级目录实验一keithley2600系列数字源表的认知学习实验二利用数字源表进行二极管特性参数的测试实验三利用数字源表进行三极管特性参数的测试实验四基于数字源表的三端稳压器集成电路测试实验一keithley2600系列数字源表的认知学习实验目的了解Keithley2600系列数字源表的特点及主要优点；理解Keithley2600系列数字源表开尔文测试的原理；掌握Keithley2600系列数字源表的使用方法。实验原理Keithley2600系列数字源表主要特点及优点一个紧凑的单元中综合了如下功能：精密电压源、高精度电流源、数字多用表、任意波形发生器、电压或电流脉冲发生器、电子负载以及触发控制器接触检测功能确保了高速及准确的测量每秒10,000个读数和5,500个源-测量点记录到存储器，提供了更快速的测试内置的测试脚本处理器(TSP™)提供非并行系统的自动化测试，将I-V测试的速度提高到同类产品的二到四倍2600系列提供宽动态范围：IpA到10A,1pV到200VTSP-Link™主/从控制架构将多台2600数字源表无缝地整合成一个系统，将其作为一台独立的仪器进行编程和控制免费的测试脚本编辑软件一TestScriptBuilder，可以轻松地创建功能强大的测试脚本，实现用户特定的测试功能免费的LabTracerTM2.0软件，无需编程直接得到半导体I-V特性曲线，易学易用每个40W,3A的通道都是独立的，从而保证了高度的测量完整性和配置的灵活性业界最高的SMU机架密度特别适合自动化测试的应用。2600系列数字源表系列给电子元器件和半导体制造商提供了一个灵活的、高效的、极具性价比的方案，适合于精确DC、脉冲和低频AC的源-测量测试。基于最初2400系列数字源表的紧凑集成源-测量技术，2600系列仪器在I-V测试应用中能够提供相当于同类产品的二到四倍的测试速度。它们还具备更高的源测量通道密度并且比同类产品显著地降低了使用成本。专利的模数转换器在小于100》s的时间内可同时提供I和V测量值(10,000读数/s)，源-测量扫描速度为200》s每点(5,500点/s)。这种高速的源-测量能力加上先进的自动化特性及软件工具使得2600系列数字源表系列成为广泛用于多种器件I-V测试的理想方案。Keithley2600系列数字源表的使用对多种器件进行i-v函数测试和特性分析，包括：分立的和无源的元器件双引脚、电阻、盘驱动器头、金属氧化物变阻器(MOV)、二极管、齐纳二极管、传感器、电容器、热敏电阻、三引脚双极型小信号晶体管(BJT)、场效应晶体管(FET)等并行测试。双引脚、三引脚元器件阵列简单集成电路，光学、驱动器、开关、传感器。•集成的器件一小规模集成(SSI)和大规模集成(LSI).模拟IC射频集成电路(RFIC)，应用定制的集成电路，系统级芯片(SOC)器件。•光电器件如发光二极管(LED)、激光二极管、高亮度LED(HBLED)、垂直共振腔面射型激光器(VCSEL)、显示器。实验内容利用Keithley2600系列单通道测试一个电阻，提供电流，测量电压，绘制出I-V特性曲线并计算出电阻值，与万用表测量的电阻值进行比较验证。实验步骤第一步：打开电源，测试开关关闭。第二步：连接电阻，用两线制。第三步：进行测量模式和源、测量范围的设置，从实验指导书的限定范围开始逐步测量，变化较大时需要减少增加变量，使得数据更加精确，设定最大电压为6V。第四步：进行测试，打开测试开关第五步：记录数据五.实验数据分析I/mAU/V0.10.930.151.420.21.940.252.430.32.920.353.430.43.920.454.420.54.920.555.420.65.910.76数据分析：根据图像以及公式R=U/I,计算得出R=(5.91-0.93)/(0.6-0.1)=9.96欧，结果与已知电阻阻值10欧接近。六.实验总结本次实验是keithley2600系列数字源表的认知学习的实验，通过此次实验，我们了解了Keithley2600系列数字源表的特点及主要优点，以及Keithley2600系列数字源表开尔文测试的原理，也掌握了Keithley2600系列数字源表的使用方法。之后我们又用Excel将数据进行处理，得出特性曲线并计算出电阻R,与电阻阻值相符。这次实验使我们认识并了解了keithley2600系列数字源表。实验二利用数字源表进行二极管特性参数的测试实验目的掌握数字源表的测试原理及单通道测试的使用方法；掌握二极管特性参数的基本测试原理及方法；掌握数字源表四线制测试的方法及优势。实验原理发光二极管简介它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必

须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：R=（E－UF）/IF+-有笈郞•验的胡唄■艸式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流［1］。+-有笈郞•验的胡唄■艸1致发光的半导体材料，置于一个有引线的1致发光的半导体材料，置于一个有引线的U保护内部芯线的作用，所以LED的抗震发光二极管的核心部分是由P 片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。发光二极管的主要特性参数及含义发光二级管的特性：与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0〜9,10个阿拉伯数字以及A，b，C，d，E，F等部分字母（必须区分大小写）。参数：LED的光学参数中重要的几个方面就是：光通量、发光效率、发光强度、光强分布、波长。发光效率和光通量发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率代表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。发光强度和光强分布LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大,直接影响到LED显示装置的最小观察角度。比如体育场馆的LED大型彩色显示屏，如果选用的LED单管分布范围很窄，那么面对显示屏处于较大角度的观众将看到失真的图像。而且交通标志灯也要求较大范围的人能识别。实验内容1.对发光二极管的I-V特性进行测试，利用Keithley2600系列数字源表的单通道进行测试，提供电流，测量电压，记录电压随电流变化的趋势，绘制出I-V特性

曲线。特别标注开始发光的起始电压值。实验步骤第一步：打开电源。第二步：选择B通道，连接发光二极管和肖特基二极管，红色接正极，黑色接负极。第三步：最大测量电压是2.02V,电流是1.5A，测量单位V,mA。第四步：进行测试，给定电压，测得电流值。实验数据分析发光二级管：U/VI/mA1.50.0011.60.0071.70.0461.80.2861.830.4911.850.661.870.971.91.4471.932.111.952.621.973.3224.3862.035.452.056.312.077.222.19.32.13102.1511.0482.1712.04数据分析：逐渐增大电压，电流也逐渐增大，电流为1.73V的时候发光二极管微亮，2V的时候达到最亮。

肖特基二极管：I/mAU/mV0.1125.780.2145.190.3156.380.4164.780.5171.330.6176.420.7180.060.8185.230.9188.651.4201.81.8209.52212.94235.66250.610272.715294.220312.530344.460426.5100524.8肖特基二极管I/V特性曲线OO44oooOoooO505.Tx1XUU—肖特基二极管i/v特性曲线数据分析：逐渐增大电压，电流也逐渐增大。实验总结本次实验是利用数字源表进行二极管特性参数的测试，通过本次实验，我掌握了数字源表的测试原理及单通道测试的使用方法以及二极管特性参数的基本测试原理及方法，也掌握了数字源表四线制测试的方法及优势。在实验中我们通过给定电压测电流，得出数据并用Excel得出发光二极管和肖特基二极管的I-V特性曲线。此次实验室我们对数字源表的使用更加熟练，也加深了我们对发光二极管和肖特基二极管的特性的认识。实验三利用数字源表进行三极管特性参数的测试实验目的掌握数字源表的测试原理及双通道测试的使用方法；掌握三极管特性参数的基本测试原理及方法；掌握集成电路数据表(datasheet)的阅读理解和使用。实验原理1、三极管S9012简介及主要特性参数三极管s9012三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。三极管有一个重要参数就是电流放大系数0。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流0倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。2、三极管S9013简介及主要特性参数9013是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管，在收音机以及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，它是NPN型小功率三极管。编辑本段S9013的引脚图参数。参数：结构NPN集电极-发射极电压25V，集电极-基极电压45V发射极-基极电压5V，集电极电流IcMax0.5A。耗散功率0.625，工作温度-55°C~+150°C特征频率150MHz放大倍数D64-91E78-122F96-135G122-166H144-220I190-300从左往右依次为发射极、基极、集电极。主要用途放大电路。3、 三极管输入特性曲线含义及特点0.10030.06*Uce=3VUbe{V)lb(mA)+U«=0V0.10030.06*Uce=3VUbe{V)lb(mA)+U«=0VSiliconEJTParameter当温度升高时，热运动加剧，更多的价电子有足够的能量挣脱共价键的束缚，从而使少子的浓度明显增大，从而三极管的0值增加，在同样的基极电流时的集电极电流增大。因此温度升高三极管的输出特性曲线向上移动。4、 三极管输出特性曲线含义及特点基极电流Ib一定时，晶体三极管的Ic和Uce之间的关系曲线叫做输出特性曲线。曲线以Ic(mA)为纵坐标，以Uce(V)为横坐标给出，图上的点表示了晶体管工作时Ib、Uce、Ic三者的关系，即决定了晶体三极管的工作状态。从曲线上可以看出，晶体管的工作状态可分成三个区域。饱和区：Uce很小,Ic很大。集电极和发射极饱和导通，好像被短路了一样。这时的Uce称作饱和压降。此时晶体管的发射结、集电结都处于正向偏置。放大区：在此区域中Ib的很小变化就可引起Ic的较大变化，晶体管工作在这一区域才有放大作用。在此区域Ic几乎不受Uce控制，曲线也较为平直，此时管子的发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。截止区：Ib=0，Ic极小，集电极和发射极好像断路(称截止)，管子的发射结、集电结都处于反向偏置。实验内容1、 对三极管S9012的输入特性和输出特性进行测试，利用Keithley2600系列数字源表的双通道进行测试，A通道提供基极电流iB，测量基极发射极电压uBE；B通道提供集电极发射极电压uCE，测量集电极电流ic。对三极管S9013的输入特性和输出特性进行测试，利用Keithley2600系列数字源表的双通道进行测试，A通道提供基极电流iB，测量基极发射极电压uBE；B通道提供集电极发射极电压uCE，测量集电极电流ic。实验步骤第一步：打开电源。第二步：连接S9012,选择Keithley2600系列数字源表的双通道A,B进行测试,三个管脚对应的分别是e,b,c。第三步：测量单位为V,mA。第四步：进行测试并记录数据。实验数据分析9012输入：三极管9012Uce=0V三极管9012Uce=1V(-)Ube/VIb/mA(-)Ube/VIb/mA00000.500.600.550.0040.650.0060.60.0180.70.020.70.520.80.60.86.870.97.320.818.810.919.510.8210.420.9211.320.8312.240.9313.210.8414.140.9415.810.8516.380.9517.560.8618.790.9619.410.8721.160.9721.930.8823.850.9824.010.8926.680.9927.350.929.6130.539012输入特性曲线T-Uce=0V-»-Uce=lVl.50.5 1oooOD1±ATOybl■m-

oo1XUbe/V9012输出：Ib=0mAUce/VIc/mA0.050.050.10.10.150.130.20.130.30.160.40.170.50.170.60.170.70.1710.18Ib=(-)0.2mAUce/VIc/mA00.160.010.90.022.10.033.50.045.10.056.80.068.50.0710.50.0812.50.0914.30.116.10.11190.1525.10.233.10.2526.50.332.70.3537.50.438.50.539.20.639.50.739.8141.1Ib=(-)0.4mAUce/VIc/mA00.30.011.360.023.150.035.10.047.20.059.350.0611.650.0713.890.0816.50.0918.850.121.350.1533.950.245.90.363.20.469.30.571.50.672.50.773.7175.7Ib=(-)0.6mAUce/VIc/mA00.370.011.60.023.730.035.970.048.370.0510.820.0613.360.0715.950.0818.640.0921.350.124.110.1538.14

0.2520.2564.90.376.20.490.70.596.60.699.10.7100.80.8102.50.91103.9105.4Ib=(-)0.8mAUce/VIc/mA00.430.011.730.024.070.036.540.049.130.0511.70.0614.50.0717.30.0820.10.0922.90.125.80.1540.70.255.60.25700.383.20.4103.90.5115.40.61210.71240.81260.91281130Ib=(-)1mAUce/VIc/mA00.50.011.80.024.30.036.80.049.60.0512.40.0615.20.0718.10.08210.09240.1270.1542.50.2580.2573.30.387.80.4112.40.5128.160.6138.20.7143.70.8147.60.9150.31152.7O5Am/f21XO5001X00O5Am/f21XO5001X0029012输出特性曲线00■*-Ib=0mA*-Ib=-0.2mAIb=-0.4mA■**~Ib=-0.6mA亠-Ib=-0.8mA*-Ib=-lmAeuc实验总结本次实验室利用数字源表进行三极管特性参数的测试，通过本次实验，我们掌握了数字源表的测试原理及双通道测试的使用方法，也了解了三极管特性参数的基本测试原理及方法和集成电路数据表(datasheet)的阅读理解和使用。我们对三极管9012进行了，之后用Excel得出9012输入与输出特性曲线。本次实验使我们队数字源表的使用更加熟练，也对三件关输入输出特性有了更深刻的了解。实验四基于数字源表的三端稳压器集成电路测试实验目的1、 掌握Keithley2600系列源表双通道配合测量基本方法;2、 掌握稳压集成电路基本工作原理及参数的测试方法；

3、掌握集成电路测试方案的制定方法。实验原理1、三端稳压器LM78系列简介用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。7805引脚正确的顺序：1脚接输入，2脚接地，3脚接输出。2、三端稳压器LM7805主要特性参数及含义lm7805是三端稳压电源模块，外围电路简单，正面看，管脚分别为输入、地、输出。额定输出电流1.5A，最大输入电压35V,输入输出压差的最大值是30V,最小值2V,输出电压5V,误差0.2V,实际应用时应根据压差和电流确定7805上的耗散功率，增加适当的散热装置。实验内容利用2600系列源表搭建LM7805三端稳压芯片的测试平台，进行主要参数的测试。InputLM78XXYCutputInputLM78XXYCutput• 2 7TO.1gF0.33piF直流参数测试电路图1.输出电压测试测试条件：Tj=25°C,Io=100mA,Vin=10V测试方法：在input和地之间接入10V固定直流电压，在Output与地之间接入100mA的电流负载,测试Output与地之间的电压。测试结果：样品1样品2样品3Vo(V)4.904.924.92

2.电压调整率测试定义：输入电压变化引起的输出电压变化，又称电源效应测试条件：a.Tj=25°C,Io=100mA,Vin=7V〜20Vb.Tj=25C,Io=100mA,Vin=8V〜12V测试方法：在Output与地之间接入500mA的电流负载，在input和地之间接入可调直流电压，改变其大小，测试Output与地之间的电压。测试结果：出压V)1输电W输入电压（V）7891012141720样品14.824.834.824.824.814.834.834.82样品24.844.854.844.844.844.844.834.84样品34.814.814.814.814.824.844.844.84计算得：样品1样品2样品3△Vo(V)Vin=7V〜20V4.82254.80254.8225Vin=8V〜12V4.824.84254.81253.负载调整率测试定义：负载电流变化引起的输出电压，又称负载效应测试条件：a.Tj=25C，Vin=10VIo=5mA〜100mAb.Tj=25C，Vin=10VIo=40mA〜80mA测试方法：在input和地之间接入10V固定直流电压，在Output与地之间接入可调电流负载，改变其大小，测试Output与地之间的电压。测试结果：出压V)1输电W输出电流（mA）5101520406080100样品15.004.994.984.974.934.894.864.85样品25.015.004.994.984.944.904.864.83样品35.015.004.994.984.944.904.864.84计算得：样品1样品2样品3△Vo(V)Io=5mA〜100mA4.933754.922754.94Io=40mA〜80mA4.893334.866674.9静态电流

定义：输入电流中没有提供到输出的那部分电流，也就是流过集成稳压器GND端的电流。测试条件：Tj=25°C,Vin=10VIo=100mA测试方法：在input和地之间接入10V直流电压，在Output与地之间接入100mA的电流负载，测试GND端到地的电流。测试结果样品1样品2样品3IQ(mA)3.033.003.12静态电流变化率定义：随着工作条件的变化，静态电流的变化程度。测试条件：a.Tj=25C,Vin=10VIo=5mA〜100mAb.Tj=25C,Io=100mAVin=7〜20V测试方法：在input和地之间接入可调直流电压，在Output与地之间接入可调电流负载，测试GND端到地的电流变化。测试结果：a.静态电流(mA)输出电流(mA)5101520406080100样品13.103.093.083.063.032.962.902.85样品23.103.093.073.063.012.972.922.87样品33.263.263.243.223.183.143.093.04b.静态电流(mA)输入电压(V)78101214161820样品12.913.002.972.912.832.742.672.85样品22.913.002.902.852.772.662.913.01样品33.063.133.052.992.912.852.843.10计算得：样品1样品2样品3△IQ(mA)Io=5mA〜100mA3.008753.011253.17Vin=7V〜20V2.862.876252.99125实验步骤第一步：打开电源第二步：连接LM7805三端稳压芯片，选择数字源表的双通道A,B进行连接。第三步：测量限值为-100V,测量单位为V,mA。第四步：进行测试并记录数据。

实验数据分析1．输出电压测试测试结果：样品1样品2样品3Vo(V)4.904.924.922.电压调整率测试测试结果：出压V)1输电