MOS晶体管电学特性测量毕业论文绝对精品.docx

1、MOS晶体管电学特性测量毕业论文绝对精品工业大学毕业实践实验报告班 级： 061 学 号： 姓 名： MOS晶体管电学特性测量一、实践目的根据半导体器件基础和半导体物理的课程所学知识，利用相关测量设备完成MOS晶体管的测量工作。希望通过此器件的测量来器件的输入特性，输出特性，转移特性，并要求系统地学习测试设备的工作特性，工作要求以及测量范围，以期为未来工作时可以独立使用相关测试设备作准备。二、实践要求所完成的测试报告包括器件的选型，生产商提供的基本参数表，测量时的各种曲线图，和生产商提供的进行比较异同点。还要介绍所使用测量设备的特性：作用，型号，测量范围，基本工作特性和要求，注意事项。要求：1

2、.MOS晶体管可选自己购置或向老师提出要求来选取，选取前先查阅基本测量范围。2.厂商提供的基本参数表可上网或查阅相关资料获取。3.注意保护好测量设备，一定要注意相关工作事项。4.注意人身安全，根据要求进行测量工作。5.有条件时可进行同型号或不同型号的多个MOS晶体管的测量，列出表单进行对比，作统计图。6.注意是否需要其它元器件，如电容，电阻等。7.进行电压或电流扫描测量,测量要求有输入特性曲线，输出特性曲线，转移特性曲线，根摩尔参数等。三、实践平台1.半导体特性系统，半导体图示仪，2.不同型号的MOS晶体管3.可参考双极场效应晶体管原理或模拟电子四、时间：2周五、方案通过用keithley将M

3、OS管各端设定不同的输入参数，测量不同型号MOS管的输入特性曲线，输出特性曲线，转移特性曲线等。六、步骤绝缘栅场效应管(MOS管)1、场效应晶体管（field effect transistor缩写(fet)）简称场效应管.由多数载流子参与导电,也称为单极型晶体管.它属于电压控制型半导体器件.特点:具有输入电阻高（000）、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点,现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者.作用:场效应管可应用于放大.由于场效应管放大器的输入阻抗很高,因此耦合电容可以容量较小,不必使用电解电容器.场效应管可以用作电子开关.场效应管很高的输

4、入阻抗非常适合作阻抗变换.常用于多级放大器的输入级作阻抗变换.场效应管可以用作可变电阻.场效应管可以方便地用作恒流源.绝缘栅场效应管的分类：绝缘栅场效应管也有两种结构形式，它们是N沟道型和P沟道型。无论是什麽沟道，它们又分为增强型和耗尽型两种。2、它是由金属、氧化物和半导体所组成，所以又称为金属氧化物半导体场效应管，简称MOS场效应管。3、绝缘栅型场效应管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用UGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到控制漏极电流的目的。在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷

5、，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。场效应管的式作方式有两种：当栅压为零时有较大漏极电流的称为耗散型，当栅压为零，漏极电流也为零，必须再加一定的栅压之后才有漏极电流的称为增强型。特性曲线 场效应管的特性曲线分为转移特性曲线和输出特性曲线。 1) 转移特性 在uDS一定时, 漏极电流iD与栅源电压uGS之间的关系称为转移特性。 输出特性 输出特性是指栅源电压uGS一定, 漏极电流iD与漏极电压uDS之间的关系型号2SK117种类

6、绝缘栅(MOSFET)沟道类型N沟道导电方式耗尽型用途CC/恒流材料GaAS-FET砷化镓开启电压4（V）夹断电压30（V）构造J沟道DV-50区分GDSixing10mpdpch300m型号K30A-Y种类结型(JFET)沟道类型N沟道导电方式增强型构造J沟道D方式Dixing10mpdpch200m参数50V 0.3-6.5mA 0.1W 0.5dBKeithley最大测量范围为100mA,插入被测晶体管后通过设定各端参数可直接绘出输入特性曲线，输出特性曲线，转移特性曲线，栅极接SUM2端,源极和漏极分别接SUM1和GNDU.各端参数为：SUM2 Collectorl*:Y1 Collec

7、torV*:XVoltage StepStart 0 VStop 0.2VStep 0.02VData Points 11SUM1Type:LinearStart:0VStop:8VStep:0.5VPoints:117输出特性曲线为：转移特性曲线为：SUM1端接Voltage Step时转移特性曲线为：当SUM2从负向变化时输出特性曲线为：N 沟道耗尽型绝缘栅型场效应管的特性曲线如图所示，它基本上与N 沟道结型场效应管的特性一致。从转移特性曲线上可以看出，当UGS小于开启电压UT时，ID0 。只有当UGS等于开启电压UT时，才开始形成导电沟道，此时当UGS进一步增加时，ID也开始增大。在UG

8、S UT，管子形成导电向道后，可以得到输出特性曲线。当UDS =0 时，ID =0当UDS为正值增大时， ID将随UDS的增大而增大。当UDS增大到UDS = UGS - UT时，导电沟道被夹断，这时若再增大UDS， ID仍保持恒定而不再增加，即处于饱和区。对应不同的UGS值，沟道的深浅不同，所以夹断后的ID值各不相同，从而形成一组特性曲线。上图为同型号另一个MOS管，由于MOS管内部缺陷导致栅极存在漏电，当沟道电流增大到一定程度时，漏电流现象变得明显，导致电流有一定程度的下降下降，之后趋于平缓。型号K30A Y4L绝缘栅(MOSFET) N沟道增强型参数测量方法同上，各端参数为：SUM2 C

9、ollectorl*:Y1 CollectorV*:XVoltage SweepStart 0 VStop 0.2VStep 0.02VData Points 11SUM1Type:LinearStart:0VStop:8VStep:0.5VPoints:117输出特性曲线为：（1）vGS对iD及沟道的控制作用 vGS=0 的情况 从图可以看出，增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅源电压vGS=0时，即使加上漏源电压vDS，而且不论vDS的极性如何，总有一个PN结处于反偏状态，漏源极间没有导电沟道，所以这时漏极电流iD0。 vGS0 的情况 若vGS0，则栅极和衬底之间

10、的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。 排斥空穴：使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥，剩下不能移动的受主离子(负离子)，形成耗尽层。吸引电子：将 P型衬底中的电子（少子）被吸引到衬底表面。 （2）导电沟道的形成： 当vGS数值较小，吸引电子的能力不强时，漏源极之间仍无导电沟道出现，如图所示。vGS增加时，吸引到P衬底表面层的电子就增多，当vGS达到某一数值时，这些电子在栅极附近的P衬底表面便形成一个N型薄层，且与两个N+区相连通，在漏源极间形成N型导电沟道，其导电类型与P衬底相反，故又称为反型层，如图所示。vGS越大，作

11、用于半导体表面的电场就越强，吸引到P衬底表面的电子就越多，导电沟道越厚，沟道电阻越小。 开始形成沟道时的栅源极电压称为开启电压，用VT表示。 上面讨论的N沟道MOS管在vGSVT时，不能形成导电沟道，管子处于截止状态。只有当vGSVT时，才有沟道形成。这种必须在vGSVT时才能形成导电沟道的MOS管称为增强型MOS管。沟道形成以后，在漏源极间加上正向电压vDS，就有漏极电流产生。 vDS对iD的影响 转移特性曲线为：（1） 特性曲线和电流方程 1）输出特性曲线 N沟道增强型MOS管的输出特性曲线如图所示。与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。 2）转移特性曲线 转移特性曲线如图所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时iD几乎不随vDS而变化,即不同的vDS所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用vDS大于某一数值(vDSvGS-VT)后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线. 3）iD与vGS的近似关系 与结型场效应管相类似。在饱和区内,iD与vGS的近似关系式为 N沟MOS晶体管式中IDO是vGS=2VT时的漏极电流iD。 （2）参数 MOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压VP ，而用开启电压VT表征管子的特性。