器件原理-雙極型晶體管特性的測量與分析

《微電子器件原理》雙極型晶體管特性的測量與分析實驗指導書通信工程學院微電子實驗室二00八年九月雙極型晶體管特性的測量與分析實驗要求1．弄清雙極型晶體管主要參數(shù)的物理意義和使用圖示儀的基本方法。2．測試樣品為3DK4DJ，弄清這兩類器件的類型和引腳。3．測量該晶體管的輸出特性曲線，在VCE為10V、第六級曲線處求電流放大倍數(shù)β(交流)、HFE(直流)。用轉移特性曲線再次測量這兩個參數(shù)，將兩次結果進行對比。4．測量晶體管的極限參數(shù)BVebo、BVceo、BVcbo。5.將測試結果和測試條件列表表示并與標準參數(shù)進行比較,看看所測的器件是否合格。一前言雙極晶體管是最重要的分立器件，是雙極集成電路的基礎，其特性的測量與分析是基本的實驗技能。通常用半導體管特性圖示儀來完成這一工作。半導體管特性圖示儀是能直接顯示半導體各種特性曲線和直接讀出被測管各項參數(shù)的測試儀器。它還能顯示和測量多種半導體和集成電路的特性和參數(shù)，具有顯示直觀，讀測簡便和使用靈活等優(yōu)點。要測定共射晶體管的輸出特性，其基本測試原理電路如圖1-1所示，測試時用逐點測試的方法把一條條的曲線描繪出來如圖1-2。如果用半導體管特性圖示儀，則可以把這組曲線直接顯示出來。圖1-1共射晶體管接法圖1-2共射晶體管輸出特性曲線半導體管特性圖示儀既能較全面地檢測半導體管的各種參數(shù)，又能顯示半導體管的特征曲線。具有價格便宜，性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是檢測半導體管特性和參數(shù)的常用儀器。本實驗要求：（1）了解XJ4810半導體管特性圖示儀的基本原理方框圖及每部分的作用。（2）了解被測管各項參數(shù)的定義及讀測方法。（3）掌握晶體管特性常見缺陷及其產(chǎn)生原因。極性（集電極掃描）正（+）功耗電阻5~50kx軸集電極電壓10V/度（測BVCBO，BVCEO）1V/度（測BVEBO）y軸集電極電流0.1mA/度將峰值電壓調(diào)整到合適的值，即可得到圖1-11所示的值，圖例表明BVCBO=70V，BVCEO=40V、BVEBO=7V。圖1-10測擊穿電壓時晶體管的接法圖1-11晶體管擊穿電壓測量值的示意圖（4）反向電流ICBO、ICEO和IEBO晶體管的反向電流ICBO、ICEO和IEBO也叫反向截止電流或反向漏電流。其中ICEO又叫反向穿透電流。反向電流對晶體管的放大作用沒有貢獻，白白消耗一部分電源功率，影響晶體管工作的穩(wěn)定性。因此，反向電流愈小愈好。晶體管的反向電流通常包括反向擴散電流ID、勢壘區(qū)產(chǎn)生電流IG和表面漏電流IS。在室溫下，硅管的IG＞＞ID，鍺管則ID＞IG。一般硅管的反向電流遠小于鍺管的反向電流。由于XJ4810圖示儀的測試精度所限，絕大部分中小功率硅管的反向電流不能用XJ4810圖示儀讀測，而只能用專用儀器（如JS2B晶體三極管反向截止電流測試儀）測量。電流ICBO，ICEO、IEBO的定義如下：ICBO——發(fā)射極開路，C—B間反壓為規(guī)定值時的反向電流；ICEO——基極開路，C—E間反壓為規(guī)定值時的反向電流；IEBO——集電極開路，E—B間反壓為規(guī)定值時的反向電流。鍺管的反向電流，在圖示儀上有可能觀察到。下面以鍺管3AX31B為例，測量其反向電流。晶體管接法同圖1-10，測量示值如圖1-12所示。旋鈕位置為：峰值電壓范圍0~50V極性（集電極掃描）負（—）功耗電阻1~10K（反壓高時電阻大些）x軸集電極電壓1V/度y軸集電極電流0.01~0.5mA（適當選擇）階梯作用關圖1-12晶體管反向電流的測量示值三實驗步驟與要求1．實驗器材（1）XJ4810型半導體管特性圖示儀一臺及使用說明書一份。（2）半導體器件3DK4DJ2．儀器調(diào)節(jié)與測試要求（1）開啟電源，預熱15min后使用（2）示波管部分①調(diào)輝度，以適中亮度為宜。②調(diào)聚焦和輔助聚焦，使光點清晰。測npn管時光點移至左下角，測pnp管時光點移至右上角。（3）集電極掃描將集電極掃描的全部旋鈕都調(diào)到預見需要的范圍，一般峰值電壓范圍先置于0~10V，峰值電壓（旋鈕）調(diào)至最小。（4）y軸作用將毫安—伏/度與倍率調(diào)到需讀測的范圍。（5）x軸作用將伏/度調(diào)到需讀測的范圍。（6）基極階梯信號通常先進行階梯調(diào)零（方法見XJ4810圖示儀使用說明書）。階梯調(diào)零后，根據(jù)需要，將極性，串聯(lián)電阻、階梯選擇（毫安/級或伏/級）調(diào)好，階梯作用置于“重復”。（7）測試臺部分按面板指示操作。測試時應注意①每次測試時應把光點調(diào)到和坐標原點重合，測VCES、VBES時尤其要注意。②每次測試前應把峰值電壓調(diào)到最小，要緩慢進行調(diào)節(jié)，以免損壞儀器部件。③測高反壓管的反向耐壓和反向電流時，功耗電阻應選大些，以免燒壞被測管。④在滿功耗附近測量共射晶體管輸出特性時，掃描時間不能過長，以免損壞被測管，對未加散熱器的大功率管測試尤其要注意。⑤用XJ4810圖示儀鑒別晶體管類型pnp或npn和管腳極性時，應選用不會損壞被