微电子器件设计实验一
微电子实验报告一
实验一MOS管的基本特性班级姓名学号指导老师袁文澹一、实验目的1、熟练掌握仿真工具Hspice相关语法；2、熟练掌握MOS管基本特性；3、掌握使用HSPICE对MOS电路进行SPICE仿真，以得到MOS电路的I-V曲线。
二、实验内容及要求1、熟悉Hspice仿真工具；2、使用Hspice仿真MOS的输出特性，当VGs从0~5V变化，Vds分别从1V、2V、3V、4V 和5V时的输出特性曲线；三、实验原理1、N沟道增强型MOS管电路图a)当Vds=0时，Vgs=0的话不会有电流，即输出电流Id=0。
b)当Vgs是小于开启电压的一个确定值，不管Vds如何变化，输出电流Id都不会改变。
c)当Vgs是大于开启电压的一个确定值，在一定范围内增大Vds时,输出电流Id增大。
但当出现预夹断之后，再增大Vds，输出电流Id不会再变化。
2、NMOS管的输出特性曲线四、实验方法与步骤实验方法：计算机平台：（在戴尔计算机平台、Windows XP操作系统。
）软件仿真平台：（在VMware和Hspice软件仿真平台上。
）实验步骤：1、编写源代码。
按照实验要求，在记事本上编写MOS管输出特性曲线的描述代码。
并以aaa.sp 文件扩展名存储文件。
2、打开Hspice软件平台，点击File中的aaa.sp一个文件。
3、编译与调试。
确定源代码文件为当前工程文件，点击Complier进行文件编译。
编译结果有错误或警告，则将要调试修改直至文件编译成功。
4、软件仿真运行及验证。
在编译成功后，点击simulate开始仿真运行。
点击Edit LL单步运行查看结果,无错误后点击Avanwaves按照程序所述对比仿真结果。
5、断点设置与仿真。
…6、仿真平台各结果信息说明.五、实验仿真结果及其分析1、仿真过程1）源代码*Sample netlist for GSMC $对接下来的网表进行分析.TEMP 25.0000 $温度仿真设定.option abstol=1e-6 reltol=1e-6 post ingold $设定abstol,reltol的参数值.lib 'gd018.l' TT $使用库文件* --- Voltage Sources ---vdd VDD 0 dc=1.8 $分析电压源vgs g 0 0 $分析栅源电压vds d 0 dc=5 $分析漏源电压vbs b 0 dc=0 $分析衬源电压* --- Inverter Subcircuit ---Mnmos d g 0 b NCH W=30U L=6U $Nmos管的一些参数* --- Transient Analysis ---.dc vds 0 5 0.1 SWEEP vgs 1 5 1 $双参数直流扫描分析$vds从0V~5V,仿真有效点间隔取0.1$vgs取1V、2V、3V、4V、5V.print dc v(d) i(Mnmos) $输出语句。
微电子器件实验指导书
微电子器件实验指导书微电子技术教学部编写光电工程学院微电子技术教学部2004年2月一．实验的地位、作用和目的：《微电子器件实验》课是微电子学与固体电子学专业本科教学中的重要教学实践环节。
目的是帮助学生理解课堂上学到的基本原理和知识，并掌握晶体管基本参数的测量方法，提供实际动手能力，以适应社会的需求。
基本原理及课程简介：微电子器件课程讲述了基本的半导体器件BJT、JFET、MOSFET的物理结构和工作原理，它主要针对半导体器件的主要电参数讲述其测量方法和原理。
它包含了三个实验：双极晶体管击穿特性测试、双极晶体管直流放大特性测试、晶体管特征频率的测量。
二．实验方式及基本要求1.教师在课堂上讲解实验的基本原理、仪器使用、测试内容及实验要求，交代实验注意事项。
2.学生分4人一组进行实验，要求必须自己动手做实验，然后独立完成实验报告。
三．实验考核及实验报告：1．学生在做完一个实验后，需要独立处理实验数据，认真写实验报告（内容包含实验原理、实验步骤和实验结果），在做实验前还必须预习；2．实验指导教师根据学生实验完成情况及实验报告情况打分，然后综合各次实验给出最后考核成绩。
编著者：杨虹、唐政维、冯世娟试验一 测量双极晶体管的直流放大特性一．试验目的1．学习晶体管特性图式仪的使用。
2．测量晶体管的0β值。
二．实验原理1．双极晶体管的电流放大作用当晶体管处于有源放大区（发射结正偏，集电结反偏）时，其电流的组成为： 图一 晶体管中的各种电流成分E nE pE I I I =+C nC CBO I I I =+B pE VB CBO I I I I =+-其中nE nC VB I I I =+E C B I I I ∴=+。
我们定义：0nC EI I α=，共基极直流电流增益。
0α总是小于1（0α应尽量接近1）。
0C E CBO I I I α∴=+。
定义：0001nC B I I αβα==-，共射极直流电流增益。
微电子器件设计与制备研究
微电子器件设计与制备研究第一章概述微电子器件是指尺寸小于100微米的电子器件，其主要应用于电子和通信领域。
微电子器件具有高可靠性，小功耗，高效率等优点。
因此，微电子器件设计与制备研究具有非常重要的意义，对于推动微电子技术的发展具有不可替代的作用。
第二章微电子器件的设计微电子器件的设计是微电子器件制备的前提，其设计的好坏直接影响器件性能和使用寿命。
微电子器件设计需要掌握微观材料学、电子学、光电学等方面的知识，同时需要深入掌握计算机辅助设计工具和模拟软件，使得设计过程更加精确和高效。
第三章微电子器件材料的选择微电子器件的材料对器件性能具有很大的影响，正确选择合适的材料对于提高器件性能和可靠性具有至关重要的作用。
在微电子器件制备中，常用的材料主要包括硅、氮化硅、氮化铝、砷化镓、硒化铟等，这些材料具有特定的物理和化学特性，可以根据不同应用的需要进行选择。
第四章微电子器件制备工艺流程微电子器件制备工艺流程包括晶圆制备、光刻、薄膜制备、离子注入和热处理等多个工序。
其中晶圆制备是制备微电子器件的基础，其质量的好坏直接影响到后续工序以及器件最终的质量和性能。
光刻技术被广泛应用于微电子器件制备中，可以进行高精度图形的制作，并可通过不同的刻蚀方式得到不同的器件结构。
薄膜制备工艺是制备薄膜材料的过程，薄膜材料是微电子器件中必不可少的材料之一。
离子注入是通过注入杂质原子来改变材料的导电性质，以此得到特定的器件结构。
热处理工艺是在制备过程中对晶片进行加热和冷却等处理，以改变器件的物理和化学特性。
第五章微电子器件的测试和验证微电子器件制备完成后，需要进行性能测试和验证，确保器件的性能符合设计要求。
常用的测试方法包括电学测试、光学测试和机械测试等。
电学测试是通过电学性质测量器件电阻、电容、漏电等指标，以评估器件的电学性能。
光学测试是通过光学显微镜观察器件表面形貌和结构，以评估器件的光学性能。
机械测试是通过测试器件的机械性能，以评估器件的可靠性。
微电子器件与IC设计 (1)
集成电路发明的启示
集成电路早在1952年英国Dummer 已经提出其概 念，为什么它的发明不在英国而在美国呢？ Michael F. Wolff 曾经总结了下面几条： 1. Kilby 和Noyce 都强调广泛的半导体技术基础 的重要性。1952年的英国并不存在这个基础， 而美国却存在。
2. 客观需求对小型化的要求，特别是军事上应 用提出的迫切需求，促进了集成电路的发明。 基于同一理由，军队需求成为集成电路的最早 用户，促进了集成电路的工业生产。
发 射 极
0.005cm
塑料楔
集 电 极
的间距
锗
蒸金箔
金属 基极
世界上第一个Ge点接触型PNP晶体管
2. 集成电路的发明
1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer达默 第一次提出 了集成电路的设想。1958年以德 克萨斯仪器公司的科学家基尔比 (Clair Kilby)为首的研究小组研制 出了世界上第一块集成电路，并 于1959年公布了该结果
肖克莱 ( William Shockley)
巴丁 (JohnBa rdeen)
布拉顿 (Walter Brattain)
晶体管的发明
二战结束时，诸多半导体方面的研究成果为晶体管的发 明作好了理论及实践上的准备。1946年1月，依据战略 发展思想，Bell实验室成立了固体物理研究组及冶金组， 开展固体物理方面的研究工作。在系统的研究过程中， 肖克莱根据肖特基的整流理论，预言通过“场效应”原 理，可以实现放大器，然而实验结果与理论预言相差很 多。经过周密的分析，巴丁提出表面态理论，开辟了新 的研究思路，兼之对电子运动规律的不断探索，经过多 次实验，于1947年12月实验观测到点接触型晶体管放大 现象。第二年1月肖克莱提出结型晶体管理论，并于 1952年制备出结型锗晶体管，从此拉开了人类社会步入 电子时代的序幕。
微电子器件实验Matlab编程
实验一1.实验名称：非平衡少数载流子的寿命2.实验目的：学会用matlab编程3.实验原理：4.源程序：1）t=0:0.1:50;tn(1)=5;tn(2)=15;tn(3)=25;n0=1*10^10;n1=n0*exp(-t/tn(1));n2=n0*exp(-t/tn(2));n3=n0*exp(-t/tn(3));plot(t,n1,t,n2,t,n3) ;hold on;t1=0:0.1:tn(3);plot(t1, n0*exp(-1))line([tn(1),tn(1)], [0,n0*exp(-1)])line([tn(2),tn(2)], [0,n0*exp(-1)])line([tn(3),tn(3)], [0,n0*exp(-1)])xlabel('时间t/us');ylabel('粒子浓度n/cm^3');text(tn(1),0,'tn(1)')text(tn(2),0,'tn(2)')text(tn(3),0,'tn(3)')text(0,n0*exp(-1),'n0/e')legend('tn(1)=5','tn(2)=15','tn(3)=25')2）非平衡少数载流子的寿命图实验二1.实验名称：PN结空间电荷区电场及电势分布2..实验目的：3..实验原理：4.源程序：1）Em=7*10^4;xn=5;xp=1;x1=0:0.01:xn;x2=-xp:0.01:0;subplot(2,1,1)E1=Em*(1-x1/xn);E2=Em*(1+x2/xp);plot(x1,E1,x2,E2);xlabel('耗尽层宽度度x/um');ylabel('电场E(x)/V*cm^-1');text(0,Em,'Em')subplot(2,1,2)V1=Em*(x1-x1.^2/(2*xn));V2=Em*(x2+x2.^2/(2*xp));plot(x1,V1,x2,V2);xlabel('耗尽层宽度度x/um');ylabel('电位V(x)/V');2）PN结空间电荷区电场及电势分布图实验三1.实验名称：频率特性参数2.实验目的：3.实验原理：4.源程序：1）f=-1:100:1*10^8;a0=1;b0=10.^(35./20);fa=1.75*10^6;fb=3*10^4;ft=9*10^5;f1=fa*fa;f2=fb*fb;x1=f.*f/f1;x2=f.*f/f2;a=a0./sqrt(1+x1);a1=20.*log10(a);b=b0./sqrt(1+x2);b1=20.*log10(b);plot(log10(f),a1,log10(f),b1);hold on;t1=0:0.01:5;t2=0:0.01:7;plot(t1,35,t1,32,t2,0,t2,-3);line([log10(fa),log10(fa)],[-40,-3]);line([log10(fb),log10(fb)],[-40,32]);line([log10(ft),log10(ft)],[-40,0]);xlabel('频率f-αβ关系曲线');ylabel('αβ/dB');text(6.8,15,'-6dB/倍频程','FontSize',9);text(4.5,29,'\uparrow','FontSize',10);text(4.5,38,'\downarrow','FontSize',10);text(4.5,34,'3dB','Font Size',10)text(6.5,-6,'\uparrow','FontSize',10);text(6.5,3,'\downarrow','FontSize',10);text(6.5,-2,'3dB','FontSi ze',10)text(5,23,'β','FontSize',10);text(0.2,38,'β。
微电子技术实验报告
微电子技术实验报告一、实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对微电子技术的理解，掌握基本的电路设计和实验技能，提高学生的实践能力和动手能力。
二、实验原理微电子技术是一门研究电子器件、电路和系统中微观器件的制造工艺、物理特性、器件特性及其应用技术的学科。
本实验涉及到微电子技术中的基本器件，如二极管、场效应管等。
三、实验内容1. 利用示波器和信号源等工具，对二极管的正向和反向特性曲线进行测量。
2. 利用基本电路元件，如电阻、电容、电感等，设计并搭建一个简单的电路。
3. 使用场效应管并对其进行测试，掌握其工作原理和特性。
四、实验步骤1. 准备工作：连接示波器和信号源。
2. 测量二极管的正向特性曲线：在示波器上设置适当的参数，连接二极管并记录电压-电流特性曲线。
3. 测量二极管的反向特性曲线：更改示波器参数，连接二极管并记录反向漏电流。
4. 搭建简单电路：根据设计要求，选取合适的元件，进行电路搭建。
5. 测试场效应管：通过实验测试场效应管的工作状态，并记录相关数据。
五、实验数据及图表1. 二极管正向特性曲线图（插入图表）2. 二极管反向特性曲线图（插入图表）3. 搭建的简单电路图（插入图表）4. 场效应管测试数据（数据表）六、实验分析通过本次实验，我深刻理解了二极管的正反向特性曲线，掌握了电路设计和搭建的基本技能，并对场效应管有了更深入的了解。
实验过程中，通过数据的分析和曲线的对比，我得出了一些结论，并发现了一些问题需要进一步探讨和解决。
七、实验结论本实验通过对微电子技术中的基本器件进行实际操作，增强了我对电子器件特性的认识，提高了我的实验技能。
通过本次实验，我不仅学到了理论知识，还掌握了实践技能，为将来的学习和工作打下了坚实的基础。
八、参考文献1. 《微电子技术基础》2. 《电子技术实验指导》（以上为实验报告内容，供参考。
）。
微电子器件基础实验
微电子器件基础实验报告指导老师：曾荣周姓名：郭衡班级：电科1704学号：17419002064湖南工业大学交通工程学院2019 年9 月实验一 Silvaco TCAD 软件的基本使用方法和PN 结的工作原理及特性仿真与分析一、实验目的与任务1．实验目的：（1）学会安装Silvaco TCAD 软件（2）学会Silvaco TCAD 软件的基本使用方法（3）通过对PN 结的特性仿真与分析，理解PN 结的工作原理2．实验任务：完成PN 结二极管的IV 特性和击穿特性仿真二、实验基本理1． Silvaco TACD 软件ATLAS 器件仿真器使用2．二极管工作原理：晶体二极管为一个由p 型半导体和n 型半导体形成的p-n 结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。
当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。
当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流。
当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。
p-n结的反向击穿有齐纳击穿、雪崩击穿和热击穿之分。
3．均匀掺杂PN结二极管atlas代码：4．高斯掺杂PN结二极管atlas代码：三、实验仪器设备与工具软件1．PC 机（能运行Win7 或更高版本的系统）。
2． SILIV ACO-TCAD 软件。
四、实验内容1．二极管IV 特性仿真（1）用atlas 生成一个PN 结构二极管；（2）通过改变掺杂浓度和掺杂方式，观察耗尽区及其宽度；（3）对阳极正向偏压，仿真IV 曲线。
2．二极管击穿仿真（1）用atlas 生成一维二极管结构；（2）为击穿仿真设置模型；（3）曲线追踪参数设置；（4）自动反向电压曲线追踪仿真。
实验报告
微电子课程设计实验报告一、设计要求：应用VHDL或Verilog硬件描述语言进行设计，在ISE5.2开发工具上选择Xinlix公司的FPGA芯片完成整个电路的设计工作，包括文件输入、编译、功能仿真、综合、时序仿真和下载实现等。
3道题必须在实验箱上进行下载后验证。
二、设计报告内容要求要有实验题目、设计思路、设计流程、硬件描述语言代码、电路图、时序仿真图和结果分析等。
用专用的报告纸手写报告，正文页必须在10页以上，仿真图打印出来粘贴在报告上，编程代码写在附页上。
若有报告雷同，报告成绩为零分。
三、设计实验内容1、某晚会用红绿黄3组彩灯采光，3组灯亮的顺序是：红灯亮—绿灯亮—黄灯亮—红绿灯亮—绿黄灯亮—黄红灯亮—全亮—全暗。
重复以上过程，试设计这三组灯的控制电路。
输入时钟频率为512Hz，灯亮的时间在1—4秒之间，可以自由控制。
电路中以“1”代表灯亮，以“0”代表灯灭。
1、2、奇偶校验器系统的功能是对八位二进制数据及其奇偶校验位的输入进行校验，输出正确的奇、偶校验位。
ODD_IN与EVEN_IN是控制奇校验和偶校验功能输入，IN0到IN7是七位数据及一位校验位数据输入，IN_READY表示输入数据已经准备好，可以处理，当OUT_REQ输入表示要求输出数据，CLK 端口用于接收时钟信号，支持系统的时钟上升沿同步。
当输出端口OUT_READY输出信号有效时，表示输出数据已经准备好，可以为下级电路使用，ODD_OUT与EVEN_OUT用来输出正确的奇偶校验位。
上述控制端口均为高电平有效。
图奇偶校验器示意图3.设计一个交通灯管理系统。
其功能如下：(1)公路上无车时，主干道绿灯亮,公路红灯亮(2)公路上有车时，传感器输出C=1，且主干道通车时间超过最短时间，主干道交通灯由绿→黄→红，公路交通灯由红→绿；(3)公路上无车，或有车，且公路通车时间超过最长时间，则主干道交通灯由红→绿，公路交通灯由绿→黄→红；(4)假设公路绿灯亮的最长时间等于主干道绿灯亮的最短时间，都为16秒，若计时到E=1；黄灯亮的时间设为4秒，若计时到F=1。
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实验步骤：
◦ ◦ ◦ ◦ 建立mdex1文件，导入结构设计语句 建立mdex1d文件，导入输出特性分析语句 建立mdex1g文件，导入转移特性分析语句 使用Medici软件，依次运行mdex1, mdex1d, mdex1g, 输出仿真图像
◦ 修改结构设计语句和特性分析语句，实现等比例缩小的设 计和特性分析 注意：拼写和双引号的规范
网格剖分图
掺杂浓度分布图
转移特性
输出特性
分析器件阈值电压、饱和电流、功率密度等特性参数， 与理论值进行比较
学号姓名 实验名称，实验目的，实验平台（例如Medici） 完整的代码和注释 仿真结果图（如网格图、掺杂信息图、I-V特性图 等） 对结果适当的分析（如MOSFET阈值电压、开态功 耗等信息）
实验目的：掌握MOSFET原理和设计方法 实验内容：
◦ 采用MEDICI仿真软件验证NMOS晶体管的特性。验证典型 的n沟MOSFET器件设计流程，要求绘制网格图、转移特 性和输出特性图像。
◦ 等比例缩小设计。运用等比例缩小相关知识，将器件特征 尺寸从3um缩小至2um，对器件特性进行分析。
根据上机实验内容独立写出上机实验报告，内容包 括但不限于：
◦ ◦ ◦ ◦ 姓名、上机时间 实验名称和实验目的 详细的设计过程、设计结果图 分析讨论，实验体会
实验报告要对实验语句进行详细的注解，对实验结 果进行分析，鼓励手写注解和分析。
报告封面格式（Word文档）
（1）删除“1...”，“2...”等标记行数的字符； （2）注意复制代码时双引号“”必须是英文半角 字符，不能是中文字符，否则需要手动替换； （3）命令未完需要换行，必须在换行前使用“+” 符号。