文本内容:
试验
二、场效应晶体管(FET)特性参数测量
一、试验设施
(1)半导体管特性图示仪(XJ4810A型),
(2)BJT晶体管(S
9014、S
8050、S8550)
(3)二极管(1N4001)
二、试验目的
1、熟识BJT晶体管特性参数测试原理;
2、把握使用半导体管特性图示仪测量BJT晶体管特性参数的方法;
3、学会采用手册的特性参数计算BJT晶体管的混合兀型EM1模型参数的方法
三、M0S晶体管特性参数的测量原理
1、试验仪器试验仪器为场效应管参数测试仪(BJ2922B)与测量双极晶体管直流参数相像,但由于所检测的场效应管是电压掌握器件,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),但选用电流档必需在测试台的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(放射极);D(漏极)C(集电极)值得留意的是,测量MOS管时,若没有外接电阻,必需避开阶梯选择直接采纳电流档,以防止损坏管子此外,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提升尤其在极间电容较小的状况下,经常在测试中造成MOS管感应击穿,使管子损坏或指标下降因而在检测MOS管时,应尽量避开栅极悬空,且源极接地要良好,沟通电源插头也最好采纳三眼插头,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(IX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像,如图2-1所示在曲线中,工作区可分为三部分“是可调电阻区(或称非饱和区);n是饱和区;in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掌握力量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(VGS0)并大于
0.5V时,转移特性曲线开头弯曲,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假如外电路无爱护措施,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,曲线仍向提升
(2)、跨导(gm)跨导是漏源电压肯定时栅压微分增量与由此而产生的漏电流微分增量之比跨导表征栅电压对漏电流的掌握力量,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,测量方法也很相像跨导常以栅压变化IV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肯定漏源电压VDS下,漏极电流减小到接近于零(或等于某一规定数值,如50UA)时的栅源电压开启电压VT是对增加型管而言它表示在肯定漏源电压VDS下,开头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=OV、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力量明显这一参数只对耗尽型管才有意义对于增加型管,由于VGS=O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为肯定值时,使漏电流IDS开头急剧增加的漏源电压值,用BVDS表示留意,当VGS不同时,BVDS亦不同,通常把VGS=OV时对应的漏源击穿电压记为BVDSo
(6)、栅源击穿电压(BVGS)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,由于栅极下面的缘绝层是Si02击穿是破坏性的,因而不能用XJ481图示仪测量MOS管的BVGS
四、测量各相关参数
①IDSS测量(条件VGS=0VVDS=10V)在负栅压状况下,取最上面一条输出特性曲线(VGS=0)取x轴电压VDS=10V时对应的Y轴电流,便为IDSS值另一种方法是,将零电流与零电压扳键扳在“零电压”处,荧光屏上只显示VGS=0的一根曲线,可读得VDS=10V时对应的IDSS值这种方法可以避开阶梯调零不准引起的误差若E、B间有外接电阻,扳键置于“零电流”档亦可进行IDSS测量
②gm测量(条件VGS=0VVDS=10V)gm值随工作条件变化,一般状况下测量最大的gm值,即测量IDS=IDSS时的gm值若测量条件中IDS值较大(如3mA)则需采用正栅压下的曲线进行测量
③Vp测量(条件IDS=10uAVDS=10V)采用负栅压时的输出特性曲线,从最上面一条曲线向下数,每两条曲线之间的间隔对应肯定的栅压值(例如-
0.2V)始终数到IDS=10uA(对应于VDS=10V处,)便可得到VP值IDS=10uA是一个小的值,可以通过转变Y轴上电流的量程读取©BVDS测量将峰值电压旋钮转回原始位置,电压范围改为0〜200Vx轴集电极电压改为5V/度,或10V/度,加大功耗电阻,再调整峰值电压,最下面一条输出特性曲线的转折点处对应的x轴电压,即为BVDS值BVGS测量对MOS管而言,栅源击穿是一种破坏性击穿,此处不测量若样品袋中包含JFET则需测量该电压若样品袋中含有JFET需加测此内容场效应管型号2SK241测试参数/dssVGSth或VGSoffgm测试条件vns=ioy9Vgs=ovVds=10VZd=10uAVds=10VVgs=0Vf=IKHz测试结果
4.27mA-
0.
879.87ms。