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电 子 科 技 大 学

实 验 报 告

（实验）课程名称 微电子器件

实验二：场效应晶体管直流特性的测试

学生姓名：

学 号：201203*******

指导教师：刘继芝

实验地点： 211楼605

实验时间：2015、6、

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一、实验室名称： 微电子器件实验室 二、实验项目名称：场效应晶体管直流特性的测试 三、实验学时：3 四、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（伏/级）；也可选用电流档（毫安/级），但选用电流档必须在测试台的B-E间（相当于场效应管的G.S之间）外接一个电阻（如接1kΩ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S（源极）对应E（发射极）；G（栅极）对应B（基极）；D（漏极）对应C（集电极）。

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（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

（1）输出特性与转移特性

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（或称非饱和区）； Ⅱ 是饱和区； Ⅲ 是击穿区。

转移特性曲线为IDS－VDS之间的关系。转移特性反映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（VGS＞0）并大于 0.5V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

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（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“?

（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（或等于某一规定数值，如50μA）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）击穿电压（BVDS）

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=0时对应的漏源击穿电压记为BVDS。

-1

”。

五、实验目的：

（1）学会识别场效应晶体管的管脚。

（2）测试场效应晶体管的输出特性与转移特性、跨导(gm)、夹断电压VP和开启电压VT、击穿电压（BVDS）

（3）掌握场效应晶体管直流特性的测量原理和方法，理解场效应晶体管的基本参数和工作原理。

六、实验内容：

（1）学会识别场效应晶体管的管脚。

（2）测试场效应晶体管的输出特性与转移特性 （3）测试场效应晶体管跨导(gm)

（4）测试场效应晶体管夹断电压VP和开启电压VT （5）测试场效应晶体管击穿电压（BVDS）

七、实验器材（设备、元器件）：

晶体管特征图示仪，3DO1 MOS晶体管

八、实验步骤：

1. 开启电源，预热5分钟，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”使显示清晰。 2. 参照实验指导书测试场效应晶体管的输出特性与转移特性。

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