场效应晶体管参数测量实验报告(共9篇).docx

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场效应晶体管参数测量的实验报告(共9篇)   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和绝缘栅型场效应管两大类。目前多数绝缘栅型场效应应为金属-氧化物-半导体三层结构,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;也可选用电流档,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?B;   S?E;   D?C。   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;   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,所以当栅压正偏并大于时,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2-1n沟耗尽型MOSFET输出特性曲线图2-2n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   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   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时对应的漏源击穿   电压记为BVDS。   6)、栅源击穿电压   栅源击穿电压是栅源之间所能承受的最高电压。结型场效应管的栅源击穿电压,实际上是单个pn结的击穿电压,因而测试方法与双极管BVEBO的测试方法相同。对MOS管,由于

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