场效应晶体管参数测量的实验报告(共9篇).doc

场效应晶体管参数测量的实验报告(共9篇) 实验2、场效应晶体管参数测量 实验二 场效应晶体管特性的测量与分析 一 前言 场效应晶体管不同于一般的双极晶体管。场效应晶体管是一种电压控制器件。从工作原理看，场效应晶体管与电子管很相似，是通过改变垂直于导电沟道的电场强度去控制沟道的导电能力，因而称为“场效应”晶体管。场效应晶体管的工作电流是半导体中的多数载流子的漂移流，参与导电的只有一种载流子，故又称“单极型”晶体管。通常用“FET”表示。 场效应晶体管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MISFET）两大类。目前多数绝缘栅型场效应应为金属-氧化物-半导体（MOS）三层结构，缩写为MOSFET。 本实验对结型、MOS型场效应管的直流参数进行检测。场效应管按导电沟道和工作类型可分为： ???耗尽型??n沟????增强型MOSFET???耗尽型?? FET?p沟??增强型?????JFET?n沟?耗尽型???p沟??? 检测场效应管特性，可采用单项参数测试仪或综合参数测试仪。同时，场效应管与双极管有许多相似之处，故通常亦采用XJ4810半导体管图示仪检测其直流参数。 本实验目的是通过利用XJ4810半导体管图示仪检测场效应管的直流参数，了解场效应管的工作原理及其与双极晶体管的区别。 二 实验原理 1. 实验仪器 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间外接一个电阻，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 G（栅极）? B（基极）； S（源极）? E（发射极）； D（漏极）? 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。 另外，由于场效应管输入阻抗很高，在栅极上感应出来的电荷很难通过输入电阻泄漏掉，电荷积累会造成电位升高。尤其在极间电容较小的情况下，常常在测试中造成MOS管感应击穿，使管子损坏或指标下降。因而在检测MOS管时，应尽量避免栅极悬空，且源极接地要良好，交流电源插头也最好采用三眼插头，并将地线（E接线柱）与机壳相通。存放时，要将管子三个电极引线短接。 2. 参数定义 1）、输出特性曲线与转移特性曲线 输出特性曲线（IDS－VDS）即漏极特性曲线，它与双极管的输出特性曲线相似，如图2-1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之间的关系曲线，它反映了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，见图2-2所示。 图2-1 n沟耗尽型MOSFET输出特性曲线 图2-2 n沟耗尽型MOSFET转移特性曲线 2）、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 gm??IDS ?VGS VDS?C 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，记作“?-1 ”。 3）、夹断电压VP和开启电压VT 夹断电压VP是对耗尽型管而言，它表示在一定漏源电压VDS下，漏极电 流减小到接近于零（或等于某一规定数值，如50μA）时的栅源电压。 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。 MOS管的夹断电压和开启电压又统称阈值电压。 4）、最大饱和电流（IDSS） 当栅源电压VGS=0V、漏源电压VDS足够大时所对应的漏源饱和电流为最大饱和电流。它反映场效应管零栅压时原始沟道的导电能力。显然这一参数只对耗尽型管才有意义。对于增强型管，由于VGS = 0时尚未开启，当然就不会有饱和电流了。 5）、源漏击穿电压（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压值，用BVDS表示。 注意，当VGS不同时，BVDS亦不同，通常把VGS=0V时对应