6.2半导体器件特性的测量与分析

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1、实验6.2半导体器件特性的测量与分析【摘要】这次实验主要是为了熟悉了解双极、场效应晶体管，发光、光敏二极管等半导体单元器件的基本原理、特性和主要参数。同时学会使用“半导体管特性图示仪”测量各类半导体器件的特性曲线和直流参数。了解“微机半导体器件特性测试仪”的优越性，并学会使用。【引言】近几十年来，半导体材料和器件的发展很快。半导体器件的种类很多，典型的放大器件有双极型晶体管和场效应晶体管，部分光电子器件的工作原理在先行课程中已有介绍。近年来，半导体光电子器件的发展和应用更为迅速，它们的基本原理在本实验的附录中作了介绍。了解这些器件的工作原理及掌握其主要

2、参数的测量有重要的实用价值。半导体器件主要参数的测量仪器有“半导体管特性图示仪”，本实验的目的是让学生了解并学会使用这些仪器，通过几种典型半导体管的测量，对半导体双极、场效应晶体管，发光、光敏二极管等单元器件工作原理及特性参数有进一步了解。【关键词】半导体特性晶体管【正文】一、实验仪器1、“半导体管特性图示仪”是一种用示波管显示半导体器件的各种特性曲线，并可测量其重要参数的测试仪器。电路结构：该仪器主要由阶梯信号发生器、集电极扫描电压、X轴和Y轴放大器、二簇电子开关、低压电源、高频高压电源及示波器控制电路等部分组成。电路原理框图见图6.2-1。该仪器最

3、主要的电路是提供一个50Hz市电经全波整流后成为100Hz正弦波的集电极扫描电压和一个提供给基极的阶梯波电压（或电流），见图6.2-2。2、“微机半导体器件特性测试仪”性能简介和使用说明微机半导体器件特性测试仪，是传统的半导体特性图示仪的升级替代产品。全新的数字化设计，使得测量系统工作更为稳定、控制更加可靠；用计算机屏幕替代示波管显示器件的特性曲线，使得显示质量大为改善，并且方便器件性能比较；软件主导测量系统，不仅使测量的数据能够更方便地进行交换，而且可以对数据和图形进行诸如保存、输出等一系列的处理。智能感知技术的应用，降低了使用难度；多媒体技术的引入

4、，在互动中启发和掌握有关器件的工作原理和测量方法，特别适合教学目的；系统的整体性能可以在软件的升级中得以提升。本系统，可以用来显示半导体器件的输入特性、输出特性、转移特性曲线；可以测量器件的电流放大系数、跨导、开启电压、夹断电压等一系列参数；具有教学演示模式和普通测量模式。二、实验内容1、用XJ4822型半导体管特性图示仪测量双极型三极管、结型场效应管和各种类型二极管。（1）了解图示仪的电路结构框图并掌握面板各旋钮用途。（2）测量双极型晶体管３DG６C（ＮＰＮ型硅管）的特性和参数：一般三极管管脚的辨认，把管脚朝向观察者，管脚的位置如图６．２-４所示。二

5、极管的管脚通常为一长一短，长者为正。晶体管的管脚与图示仪的C，B，E三个接入端头（或插口）的连接法见图６．２-５。以下有*号的为选做。1、测量共射极电路的输出特性观察并记录曲线簇图形（不要求很精确），由曲线上求出工作点Q()处的交流放大系数（或）,2、测量共发射极电路的输入特性观察的曲线，并记录图形，测量输入阻抗。3、测量极间反向电流和反向击穿电压（注意，此时功耗电阻应置25K档），将以上测出的、、值与手册上的参数值相比，是否满足要求。（手册上的参数值是：≤100nA，测试条件＝10V；≥20V，测试条件：＝100）(3)测量结型场效应管3DJ7（N沟

6、耗尽型）的特性及参数：1、测量3DJ7结型场效应管的输出特性注意所加电压UDS、UGS的正、负极性，观察并记录曲线簇图形（不要求很精确），注意UGS可加零、正、负极性电压，把UGS为＋、－极性的两图合并成一完整图形。由曲线求出工作点Q（UDS＝5V，UGS＝－0.2V）处的跨导。2、测量转移特性曲线观察并记录曲线，注意曲线为包络线。由曲线测量夹断电压UP，饱和漏电流ＩDSS。图6.2-7是3DJ7管的转移特性、输出特性曲线，供参考。(4)测量二极管1、测量发光二极管。发光二极管工作在正向。观察正向导通电压数值及发光强度与电流大小的关系。2、测量光电二极

7、管。该管工作在反向或零偏电压。观察光照强度加大，光生电流变化的情况。图6.2-8是红色发光二极管和光电二极管（太阳电池）的特性曲线。三、实验注意事项１．　在实验中，很多管子断脚损坏是由于分开管脚方法不当引起，要注意分开或弯曲管脚时，不能用力扒开管脚，致使着力点落在管脚根部，造成管脚从根部折断，无法焊接修补。要用手指顶在距管脚根部某一距离（如＞０．５ｃｍ）处再往外分开或弯曲，以使着力点离开根部。２．　注意正确选择各旋钮，以防烧坏被测晶体管。①　测量ＮＰＮ、ＰＮＰ双极晶体管和Ｎ沟、Ｐ沟结型场效应管时，集电极电压和基极电压的极性应如何选择？②　对中、小功率管

8、，集电极扫描电压范围一般置“１０Ｖ”档。③　“基极电流”选择档次不要过大，对于小功率管（Ｐｃｍ