实验14MOS场效应晶体管Kp、F的测试.ppt

SchoolofMicroelectronicsXidianUniversitySchoolofMicroelectronicsXidianUniversitySchoolofMicroelectronicsXidianUniversitySchoolofMicroelectronicsXidianUniversity实验14MOS场效应晶体管Kp、F的测试MOS场效应晶体管是一类应用广泛的半导体器件1具有积体小，输入阻抗高，输入动态范围大，抗辐射能力强，低频噪声系2数小，热稳定性好等优点。3制造工艺简单，集成度高，功耗小4通过了解电容-电压法测量半导体中杂质分布基本原理；学习函数记录仪、5C-V测试仪的使用方法；学会制作肖特基结并用C-V法测量半导体中杂质分布。6了解MOSFET的Kp、F的测试原理；掌握测定方法，观察Kp、F随工作电7流、工作电压的变化关系。8实验目的和意义功率增益测试原理MOSFETKp的测试01功率增益是MOSFET的重要参数，是指放大器输出端信号功率与输入端信号02功率之比，其定义公式为：03式中：PO、Pi分别为放大器输出，输入功率；Kp为功率增益值。04实际上检测PO、Pi有困难，根据MOSFET的等效电路，在输入输出共轭匹配05时，推导的功率表示式可知：06功率增益测试原理其中：由此可得到最佳功率增益表示式：由上式可见，Kp随频率增加而下降，器件的截止频率越高，功率增益值越大。在实际测试中，功率增益的测试回路是指输入、输出端基本匹配的一对场效应管进行相对比较的一级高频放大器。当达到最佳匹配时，把求功率比值的问题转化成求电压比的问题来处理。就有公式:测量Kp时，先使信号无衰减地进行校正，使指示器固定在某一点作为参考01几次后，就可从挡级衰减器上读出功率增益值。04点。在测量时，调节测量回路的微调电容，使指示最大，并拔动档级衰减器使指02针回到参考点。调节中和电路中的中和电容使指示最小，把测量，中和调节反复03功率增益测试原理噪声系数F的测试原理MOS场效应管噪声来源和表示式1低频噪声：MOS器件低频噪声来源主要是l/f噪声。大小与表面状态有关，2它随使用频率升高而迅速降低，近似的与频率成反比。3沟道热噪声：由于MOS器件导电沟道都存在一定的电阻。当载流子运动4时，产生的噪声电压，大小为：5ΔV=4KTΔf·dR6诱生栅极噪声：高频下沟道热噪声电压还将通过栅电容耦合栅极上，并在7栅极感应出噪声，这种通过电容耦合而诱生的噪声，叫做诱生噪声，大小为:801MPSFET高频噪声表示式：高频MOSFET场效应管的噪声主要是沟道热噪声合诱生栅极噪声，这是两个相关的噪声源，但其相关性可以忽略，并可当作两个独立的噪声源来对待。由噪声公式可导出MOSFET管的最小噪声系数为：020304其中：在实际中，由于界面态等原因产生的噪声也有可能扩展到高频段；同时还存在其它寄生因素产生的损耗，而实际噪声大于理论值。0506噪声系数F的测试原理噪声系数F的测试原理在测量场效应管的噪声系数时，通常引入了与晶体管噪声系数定义相同的方法进行测量，即：测量回路输出端总的噪声功率与由于信号源内阻热噪声所引起的，在其输出端的噪声功率之比或者用输入端信噪比与输出端信噪比之比值：测量这两种噪声功率比较困难，但将输出的信噪比固定，可将测试公式简化，给测试带来方便。由于:0304050102噪声系数F的测试原理因而:若用分贝表示：F（dB）=10*lgIa（Pso/Pno=l）由上式可知，在取输出信噪比为1的条件下，场效应管的噪声系数在大小上正好与噪声二极管的直流分量相等。测量时先不加由噪声二极管产生的噪声，这时仪器内等效内阻产生的热噪声经放大后在接收机输出表上有一定指示，然后衰减3dB，相当于热噪声减少一半。最后加由噪声二极管产生的信号使输出表指针回到原来不衰减的位置处，这样可以保证输出信噪比等于l。MOS高频场效应管Kp、F参数测试仪由主机，偏置电源组成。实验前首先1熟悉操作步骤，方可测量。2准备工作：3把偏置电源放在主机上边，面板上的UDS旋钮应放在“断”的位置，量程开关4放在最小的一挡，UDS的套轴旋钮均应逆时针旋到头，然后可插上电源线，接通5电源开关，此时指示灯发亮，预热20分钟。6把主机面板上的“噪声范围”开关置于断的位置，“测量参数”开关放