MOS管基本特性测试
MOS结构C-V特性测量及BT实验
实验四 MOS 结构C-V 特性测量及BT 实验一. 实验目的与意义对MOS 结构测量其高频电压-电容（C-V ）曲线，以及利用正、负偏压温度处理方法（简称±BT 试验）进行Si/SiO 2界面研究，可以获得MOS 结构的多个参数：二氧化硅层的厚度，衬底硅掺杂类型、浓度，以及二氧化硅层中可动电荷与固定电荷密度。
通过实验全过程的操作及数据处理，使学生加深对所学“固态电子论”中半导体表面理论的理解，特别是硅-二氧化硅系统性质的理解。
掌握用C-V 方法测量MOS 结构样品的多个参数。
二. 实验原理MOS 结构如图1a 所示，它类似于金属和介质形成的平板电容器。
但是由于半导体中的电荷密度比金属中的小得多，所以充电电荷在半导体表面形成的空间电荷区有一定的厚度（在微米量级），而不象金属那样，只集中在一薄层（约0.1nm ）内。
半导体表面空间电荷区的厚度随外加偏压V G 而改变，所以MOS 电容C 是微分电容。
(a) 结构示意图 (b) 等效电路 (c) p-SiMOS 理想C-V 曲线图4-1 MOS 结构及其C-V 特性G G dv dQ A C = （4-1） 式中： Q G 是金属电极上的电荷面密度；A 是电极面积。
理想情形可假设MOS 结构满足下列条件：① 金属-半导体间的功函数差为零；② SiO 2层中没有电荷；③ SiO 2与半导体界面处不存在界面态。
偏压V G 一部分降在SiO 2上，记为Vo ；一部分降在半导体表面空间电荷区，记为Vs ，即：S G V Vo V += (4-2)Vs 又称为表面势。
考虑到半导体空间电荷区电荷和金属电极上的电荷数量相等、符号相反，有:G s Q Q = (4-3)式中：Qs 为半导体表面空间电荷区电荷面密度。
将（4-2）、（4-3）代入（4-1）式，有：+3 1 2 0 S O G G G dV dV dQ A dV dQ A C +==SO S O C C C C += （4-4） 式（4-4）表明MOS 电容是C 0和Cs 串联而成，其等效电路为图4-1 的b 所示。
MOS管i-v特性
一、实验目的分析mos晶体管i-v特性分析二、实验要求了解结型场效应管和MOS管的工作原理、特性曲线及主要参数三、实验内容1、MOS器件的结构介绍2、MOS的工作原理3、i-v特性曲线图1 原理图1．特性曲线和电流方程输出特性曲线与结型场效应管一样,其输出特性曲线也可分为可变电阻区、饱和区、截止区和击穿区几部分。
转移特性曲线转移特性曲线如图1(b)所示,由于场效应管作放大器件使用时是工作在饱和区(恒流区),此时i D 几乎不随v DS 而变化,即不同的v DS 所对应的转移特性曲线几乎是重合的,所以可用v DS 大于某一数值(v DS ＞v GS -V T )后的一条转移特性曲线代替饱和区的所有转移特性曲线.i D 与v GS 的近似关系与结型场效应管相类似。
在饱和区内,i D 与v GS 的近似关系式为( vGS ＞V T )式中I DO 是v GS =2V T 时的漏极电流i D 。
2.参数2GS DOD)1(-=TV v I iMOS管的主要参数与结型场效应管基本相同，只是增强型MOS管中不用夹断电压V P，而用开启电压V T表征管子的特性。
MOS管1. 基本结构原因：制造N沟道耗尽型MOS管时，在SiO2绝缘层中掺入了大量的碱金属正离子Na+或K+(制造P沟道耗尽型MOS管时掺入负离子)，如图1(a)所示，因此即使v GS=0时，在这些正离子产生的电场作用下，漏－源极间的P型衬底表面也能感应生成N沟道(称为初始沟道)，只要加上正向电压v DS，就有电流i D。
如果加上正的v GS，栅极与N沟道间的电场将在沟道中吸引来更多的电子，沟道加宽，沟道电阻变小，i D增大。
反之v GS为负时，沟道中感应的电子减少，沟道变窄，沟道电阻变大，i D减小。
当v GS负向增加到某一数值时，导电沟道消失，i D趋于零，管子截止，故称为耗尽型。
沟道消失时的栅－源电压称为夹断电压，仍用V P表示。
与N沟道结型场效应管相同，N沟道耗尽型MOS管的夹断电压V P也为负值，但是，前者只能在v GS<0的情况下工作。
场效应管检测方法
场效应管检测方法一、用指针式万用表对场效应管进行（1）用测电阻法判别结型场效应管的电极根据场效应管的PN结正、反向电阻值不一样的现象，可以判别出结型场效应管的三个电极。
具体方法：将万用表拨在R×1k档上，任选两个电极，分别测出其正、反向电阻值。
当某两个电极的正、反向电阻值相等，且为几千欧姆时，则该两个电极分别是漏极D和源极S。
因为对结型场效应管而言，漏极和源极可互换，剩下的电极肯定是栅极Ｇ。
也可以将万用表的黑表笔（红表笔也行）任意接触一个电极，另一只表笔依次去接触其余的两个电极，测其电阻值。
当出现两次测得的电阻值近似相等时，则黑表笔所接触的电极为栅极，其余两电极分别为漏极和源极。
若两次测出的电阻值均很大，说明是ＰＮ结的反向，即都是反向电阻，可以判定是Ｎ沟道场效应管，且黑表笔接的是栅极；若两次测出的电阻值均很小，说明是正向ＰＮ结，即是正向电阻，判定为Ｐ沟道场效应管，黑表笔接的也是栅极。
若不出现上述情况，可以调换黑、红表笔按上述方法进行测试，直到判别出栅极为止。
（2）用测电阻法判别场效应管的好坏测电阻法是用万用表测量场效应管的源极与漏极、栅极与源极、栅极与漏极、栅极Ｇ1与栅极Ｇ2之间的电阻值同场效应管手册标明的电阻值是否相符去判别管的好坏。
具体方法：首先将万用表置于Ｒ×１０或Ｒ×100档，测量源极Ｓ与漏极Ｄ之间的电阻，通常在几十欧到几千欧范围（在手册中可知，各种不同型号的管，其电阻值是各不相同的），如果测得阻值大于正常值，可能是由于内部接触不良；如果测得阻值是无穷大，可能是内部断极。
然后把万用表置于Ｒ×１０ｋ档，再测栅极Ｇ1与Ｇ2之间、栅极与源极、栅极与漏极之间的电阻值，当测得其各项电阻值均为无穷大，则说明管是正常的；若测得上述各阻值太小或为通路，则说明管是坏的。
要注意，若两个栅极在管内断极，可用元件代换法进行检测。
（3）用感应信号输人法估测场效应管的放大能力具体方法：用万用表电阻的R×100档，红表笔接源极Ｓ，黑表笔接漏极Ｄ，给场效应管加上1.5Ｖ的电源电压，此时表针指示出的漏源极间的电阻值。
功率半导体器件应用实验
实验报告课程名称：功率半导体器件应用实验学生姓名郭衡班级电子技术1704学号117419002064指导教师李军军成绩2019年月日实验名称：实验一：MOSFET特性测试实验课时：3学时实验日期、时间：2019年10月27日下午2点实验消耗器材：JK9610AMOS管测试仪实验仪器设备：示波器、台式万用表实验目的：掌握常见功率器件参数的测试方法和原理实验内容（实验原理、运用的理论知识和数据、算法、程序、步骤和算法）：MOS场效应管管击穿电压、栅极开启电压、跨导的测试以IRF540和IRF530管子为例，测量上述参数，步骤如下：1、击穿电压VDSS和开启电压的VGS的测量，先选择开关的电流值，MOS 管一般选择25uA。
把高压开关拨到ON，调节电压，数字表显示大于开关器件击穿电压的130%〜150%，测试时只要指示灯量了就表示电压足够了。
注意：调好电压后必须把“高压”开关关断（OFF位置上）2、把被测试的场效应管插入VDSS/VGS测试座，MOS管的D极必须对应测试座的插座中间孔“D”中。
3、测试VDSS时续保测试后右侧开关拨至VDSS位，然后按下仪器右下方的VDSS按钮，电压表此时显示的值为该MOS管的击穿电压值。
4、把测试盒上的开关拨至VGS位，按下按下仪器右下方的VGS按钮，电压表此时显示的值为该MOS管的栅极开启电压电压值。
5、跨导测试，测量跨导Gfs时，需用两根粗的附加的测试线。
附加线分为D线(红色)和黑色S2线(黑色)，这两根线分别插入仪器左边第二排的D和S2插孔中。
6、D线另一端的鳄鱼夹夹住测试盒左上方的铜螺栓上的“D” (Idm<20A 时)，S2线另一端鳄鱼夹必须夹在被测试MOS管S1脚上(被测试管插在测试座上)。
7、测试前仪器右上角的Idm开关必须先拨至OFF上，插上测试管，按步骤接好线，把Idm开关必须先拨至ON上，短路指示灯亮后没灭，机内有蜂鸣声响后又停，属于正常现象。
场效应晶体管参数测量的实验报告(共9篇)
场效应晶体管参数测量的实验报告(共9篇)实验2、场效应晶体管参数测量实验二场效应晶体管特性的测量与分析一前言场效应晶体管不同于一般的双极晶体管。
场效应晶体管是一种电压控制器件。
从工作原理看，场效应晶体管与电子管很相似，是通过改变垂直于导电沟道的电场强度去控制沟道的导电能力，因而称为“场效应”晶体管。
场效应晶体管的工作电流是半导体中的多数载流子的漂移流，参与导电的只有一种载流子，故又称“单极型”晶体管。
通常用“FET”表示。
场效应晶体管分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅型场效应管（MISFET）两大类。
目前多数绝缘栅型场效应应为金属-氧化物-半导体（MOS）三层结构，缩写为MOSFET。
本实验对结型、MOS型场效应管的直流参数进行检测。
场效应管按导电沟道和工作类型可分为：???耗尽型??n沟????增强型MOSFET???耗尽型?? FET?p沟??增强型?????JFET?n沟?耗尽型???p沟???检测场效应管特性，可采用单项参数测试仪或综合参数测试仪。
同时，场效应管与双极管有许多相似之处，故通常亦采用XJ4810半导体管图示仪检测其直流参数。
本实验目的是通过利用XJ4810半导体管图示仪检测场效应管的直流参数，了解场效应管的工作原理及其与双极晶体管的区别。
二实验原理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（发射极）；D（漏极）? 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。
MOS管检验测试项目
沾助焊劑后﹐將MOS管浸入235±5℃錫液中﹐經3秒取出來﹐MOS管引腳95%以上附著新錫。
核准
審核
編制
日期
應該注意的是﹐此判別方法對少數內置保護二極體的大功率MOS管時﹐S極與D極之間的正向電阻值較小。
2)耐壓測試
用電源供給器或高壓機﹐在MOS管D極與S極之間加上廠商規定的VDS的最大值﹐再判別其是否已被擊穿或損壞。
3)耐熱性
沾助焊劑后﹐將MOS管浸入260±5℃錫爐中﹐經10秒取出來﹐再判別其是否已
被擊穿或損壞﹐表面是否有異常變化。
電子元件檢驗測試項目—MOS管
1 頁
MOS管
1.外形尺寸﹕
具體見承認書
2.電氣特性測試﹕
1)判別其好壞
用萬用表R×1k檔或R×10k檔，測量MOS管任意兩腳之間的正、反向電阻值。正常時，除D極與S極之間的正向電阻值較小外，其餘各引腳之間（G與D、G與S）的正、反向電阻值均應爲無窮大。若測得某兩極之間的電阻值接近0Ω，則說明該管已擊穿或損壞。測試時溫度為25±3℃。
《半导体器件》mos管阈值电压测试实验
《半导体器件》mos管阈值电压测试实验一、实验目的1.通过实验对mos管输出特性深入了解。
2.知道如何绘制mos管输出特性曲线。
二、实验仪器设备1.一台计算机2.测试设备：Agilent4155C阻抗分析仪3.一个SD214n型增强型MOS管三、测试参数设置1.我们先讲器件选择为cmos，曲线选择Id-Vg特性曲线。
按照图中将参数设置好。
2.得到的Id-Vg曲线。
3.由于已经超出其范围，我们将最大电压调小，得到的Id-Vg曲线。
四、器件测试结果Id-Vg特性曲线五、结果分析由实验结果来看阈值电压为0.6V左右。
1.MOSFET的体效应(衬偏效应)：如果对器件衬底的电位不加以控制的话，那么就有可能会出现场感应结以及源-衬底结正偏的现象；一旦发生这种现象时，器件和电路即告失效。
衬偏电压就是为了防止MOSFET的场感应结以及源结和漏结发生正偏、而加在源-衬底之间的反向电压。
由于加上了衬偏电压的缘故，将要引起若干影响器件性能的现象和问题，这就是衬偏效应（衬偏调制效应），又称为MOSFET的体效应。
2.MOSFET的"典型" Id-Vd特性：常数k 正比于μn 和Cox 的积，但通常不完全相同。
现实中的漏极电流呈现与漏极电压轻的正相关，因为在较大Vd 时，有效沟道长度(L) 略有下降。
很多时候k、W 和L 这些因素都被吸收到另一常数中，从而可重写为:从描述MOSFET 行为的公式中，我们看到Id 的平方根与Vg 应为线性关系。
绘制Id平方根图，按它的斜率外推到X轴，从而确定MOSFET的阈值电压Vth。
注:现实中当Vg 小于Vt 时，晶体管中会有一些亚阈值漏电流流过，因此当Vg>>Vt 时，切线要从Id 平方根的点外推到x 轴。
但是由于检测过程中会出现意外情况，会导致跨导值-电流曲线(gm-id)出现异常点，异常点通常会大幅度偏离，由于通常使用两点直线法进行曲线拟合，使得计算得到的跨导值的最大值出现偏差，进而影响mos管的阈值电压的检测值。
实验22--MOSFET的低频CV特性测量
实验22 MOSFET的低频CV特性测量MOSFET的低频CV特性测量就是通过对MOSFET的电容-电压(C・V)特性测试，进而得出氧化层厚度、衬底掺杂浓度、氧化层电荷密度、耗尽层电荷密度以及阈值电压等参数。
CV测试被广泛地应用在半导体参数的测戢屮，是一种能够得到许多工艺参数的重要测试手段，能够有效地评估工艺、材料及器件的性能。
该方法是通过在栅极直流偏宜条件下叠加小幅交流低频信号后，MOSFET栅电容随栅电压变化而发生变化，由此得岀电容电压关系曲线，进而计算出各种工艺参数。
具有原理简单、操作方便和测量精度髙等优点。
本实验目的是熟悉电容-电压法测量N4OSFET工艺和衬底参数的基本原理：学会精密LCR表、直流稳压电源的使用方法；完善所学半导体物理、半导体工艺等理论知识体系。
-、实验原理1.MOSFET电容模型MOSFET +的电容与施加电压有关。
栅极与衬底之间的电容取决于栅极上所施加的直流电压，可以通过在直流电压上叠加幅度小得多的交流电压进行测量。
图22」给岀了栅电压从负值变到正值时，NMOS晶体管的能带结构、电荷分布和等效电容模型。
图221栅电压变化时NMOS结构的能带图、电荷分布和等效电容当衬底保持接地并在栅极施加负电压时，NMOSFET结构的电容效应将使衬底靠近氧化层一侧的表面开始存储正电荷。
该表而将有比受主浓度更髙的空穴积累，这种情形称为表而积累。
在此条件下氧化层两而的可动电荷能迅速响应施加电压的变化，NMOS器件就如同是一个厚度为SX的平板电容器，采用Cox表示其值。
当衬底保持接地并在柵极施加正电压时，随着栅极与衬底之间正电压的增加，更多受主暴露于衬底靠近氧化层-•侧的表面，该表而附近的载流子被逐步耗尽，形成了电离受主离子在表而的枳累，这就是所谓的表而耗尽。
静电分析表明NMOS 器件的总电容是Cox 和衬底 中耗尽区电容Cd 的串联。
随着栅电压的进一步增加,NMOS 结构中能带将在氧化层与衬底界面处发生显著弯曲。
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实验1. MOS管基本特性测试
实验目的：
a)熟悉电路的测试方法
b)观察MOS管的主要特性
实验步骤：
1.输入图1电路。
图1 原理图
2.测试MOS管的输出特性。
（水平轴为VDD，纵轴为漏级电流I D）
图2 输出特性
3.测试MOS管的转移特性。
（转移特性是输出电流对输入电压的关系。
注意设置纵轴为漏级电流I D，横轴为输入电压V GS）
4.改变VDD，做出一组转移特性。
解释特性中弯曲现象。
（将VDD改为8V）
（将VDD设置为由0到5V改变）
说明：MOS管具有一定的导通电压，只有当输入电压大于该阈值电压Vt时，MOS管才开始导通。
5修改MOS管的W/L，观察输出特性的变化。
总结输出特性和W/L之间的关系。
说明：实验中将W由原来的1.5um改为3um，得到如下输出特性。
图5
对比图2、图5，可发现，对于同样的输出电压（横坐标），无论是在放大区，还是在饱和区，集电极电流（纵坐标）都随着W/L的增大而增大。
6.修改MOS管的W/L，观察转移特性的变化。
观察在V GS相同的情况下，g m和W/L之间的关系。
由图可知：对于相同的V GS，g m随着W/L的增大而明显增大。
实验报告：
1.叙述观察结果。
答：实验中按照要求测得几组曲线，图形如上。
在不同情况下，得到了不同形状的曲线，反映出了MOS管特性与它的相关参量的具体关系。
2.分析测试曲线。
解释实验步骤中要求观察的现象。