微电子器件试验-晶体管开关特性的测试分析
电子科技大学微固学院
标准实验报告
（实验）课程名称微电子器件
电子科技大学教务处制表
电子科技大学
实验报告
学生姓名：学号：指导教师：张有润
实验地点：211楼605 实验时间：
一、实验室名称：微电子器件实验室
二、实验项目名称：晶体管开关特性的测试分析
三、实验学时：3
四、实验原理：
图1
如图1所示，如果在晶体管基极输入一脉冲信号Vi，则基极和集电极电流波型如
图所示。
故由图可读出其延迟时间T
d 、上升时间T
r
、存储时间T
s
和下降时间T
f。
晶体管开关时间参数一般是按照集电极电流i
C
的变化来定义：∙延迟时间t d：从脉冲信号加入到i C上升到0.1I CS。
∙上升时间t r：从0.1I CS上升到0.9 I CS。
∙存储时间t s：从脉冲信号去除到i C下降到0.9 I CS。
∙下降时间t f：从0.9 I CS下降到0.1 I CS。
∙其中t d + t r即开启时间、 t s + t f即关闭时间。
五、实验目的：
掌握晶体管开关特性测量原理。
并能熟练地运用仪器其对双极晶体管的开关时间进行测试。
六、实验内容：
掌握晶体管开关特性测量原理，用如下实验装置图2观察晶体管输入输出波型，读出各参数。
改变外电路偏置，研究电路偏置对开关时间的影响。
图2
七、实验器材（设备、元器件）：
双踪示波器、脉冲发生器、直流稳压电源、测试盒、9031NPN
八、实验步骤：
1、按上图2连接仪器，校准仪器。
2、上脉冲，记录输入输出波型及NPN的开关参数。
九、实验数据及结果分析：
测量9103NPN的开关参数即：延迟时间T d、上升时间T r、存储时间T s和下降时间T f。
十、实验结论：
通过测试，可以知道：晶体管的开关时间中存储时间比例最高。
十一、总结及心得体会：
晶体管开关时间是衡量晶体管开关速度特性的重要参数。
据了解，晶体管开关作用优点如下：控制大功率、直接工作在整流380V市电上的晶体管功率开关，以及简单和优化的基极驱动造就的高性能。
从而可以知道它对数字电路的工作频率和整机性能有直接影响。
本实验的使我掌握了晶体管开关时间的物理性质和测量原理方法，理解了双极晶体管开关特性的基本参数。
促进了我能够结合课本更加直观地认识晶体管开关作用的相关概念，继而提高了自己对于晶体管的学习兴趣，为将来的学术和工作都打下了良好的的实践基础。
十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
实验仪器老旧，建议更新。
报告评分：
指导教师签字：。
晶体管开关时间的测量
晶体管开关时间的测量晶体管开关时间是标志晶体管开关特性的一个极其重要的参数。
当晶体管作为开关应用时，其开关时间将直接影响电路的工作频率和整机性能。
本实验通过测量双极性晶体管的开关时间，熟悉开关时间的测试原理，掌握开关时间的测试方法、研究测试条件变化对晶体管开关时间的影响。
一、实验原理图1是典型的NPN 晶体管开关电路，图中L R 和B R 分别为负载电阻和基极偏置电阻、-BB V 和+CC V 分别为基极和集电极的偏置电压。
如果给晶体管基极输入一脉冲信号b V ，基极和集电极电流b i 和c i 的波形、如图2所示。
图1 晶体管开关电路示意图 图2开关晶体管输入.输出波形当基极无信号输入时，由于负偏压BB V 的作用，使晶体管处于截止状态，集电极只有很小的反向漏电流即CEO I 通过，输出电压接近于电源电压+CC V 。
此时晶体管相当于一个断开开关。
当给晶体管输入正脉冲B V 时，晶体管导通。
若晶体管处于饱和状态，则输出电压为饱和电压CES V ，集电极电流为饱和电流CS I 。
此时，晶体管相当一个接通的开关。
由图2可以看出：当输入脉冲B V 加入时，基极输入电流立刻增加到1B I 、但集电极电流要经过一段延迟时间才增加到CS I ，当输入脉冲去除时，基极电流立刻变到反向基极电流2B I ，而集电极电流也经过一段延迟时间才逐渐下降。
在实际测量中，如果使用双踪示波器，观察的是输入电压和输出电压的波形，如图3所示。
晶体管开关时间参数一般是按照集电极电流C i 的变化来定义：延迟时间d t ：从脉冲信号加入到C i 上升到0.1CS I 。
上升时间r t ：C i 从0.1CS I 上升到0.9CS I存储时间s t ：从脉冲信号去除到C i 下降到0.9CS I下降时间f t ：C i 从0.9CS I 下降到0.1CS I其中d t +r t 即开启时间on t 、s t +f t 即关闭时间off t ，本实验所要测量的开关时间就是根据这个定义的开关时间，按这种定义方法测量开关时间比较方便。
实验二 晶体管特性的测量
实验二 晶体管特性的测量与晶体管的测试一、实验目的1． 了解晶体管图示仪的基本原理和晶体管的引脚及类型判别 2． 掌握用晶体管图示仪测量晶体管特性曲线的方法 3． 掌握运用特性曲线求晶体管特性参数的方法 二、实验内容1． 测试2AP11正反向特性 ⑴ 正向特性a ． 慢慢增大峰值扫描电压，直至I D =10mA ，把曲线绘在绘图纸上。
b ． 读测I DQ =5mA 时的正向压降V DQ ，计算直流电阻R D ＝V DQ /I DQ 、交流电阻r D =△V D /△I D 。
⑵ 反向特性a ． 逐渐增大峰值扫描电压至100V ，描下反向特性曲线。
b ． 读测V R =100V 时的反向电流I'R 以及I R ＝20µA 时的反向电压V R 。
2． 测试2CW19稳压特性a ． 读测稳压值V ZQ 。
b ． 在I EQ =50mA 时，求动态电阻R=△V Z /△I Z 。
c ． 读测I Zmin 值3． 测试晶体管共射输入输出特性(1) 测量3DG12B 的共射输出特性a ． 描下输出特性曲线族。
b ． 在V CEQ =5V ，I CQ =4~6mA 求 VV BC CE I I 5Q ==β ，CE QV V BC CE I I =∆∆=βc ． 按下”零电流”开关(或断开基极) I ．在V CE =10V 时，读出I CEOII ．调节峰值电压，使I C =100µA 时，读取BV CEO (2) 测量3DG12B 的共射输入特性a ． 描下输入特性曲线族。
b ． 从输入特性曲线上求输入电阻 BBEbe I V r ∆∆= (3) 测量3AX31的共射输出特性a ． 描下输出特性曲线族。
b ． 在V CEQ =5V ，I CQ =3~5mA 时，求，βc ． 按下”零电流”开关(或断开基极)I ．在V CE = -6V 时，读出I CEOII ．调节峰值电压，使I C =1mA 时，读取BV CEO (4) 测量3AX31的共射输入特性a ． 描下输入特性曲线族。
晶体管开关特性、限幅器与钳位器
晶体管开关特性、限幅器与钳位器实验二晶体管开关特性、限幅器与钳位器1. 实验目的（1）观察晶体二极管、三极管的开关特性，了解外电路参数变化对晶体管开关特性的影响（2）掌握限幅器和钳位器的基本工作原理。
2. 实验原理（1）晶体二极管的开关特性由于晶体二极管具有单向导电性，故英开关特性表现在正向导通与反向截止两种不同状态的转换过程。
如图2—1电路，输入端施加一方波激励信号％,由于二极管结电容的存在，因而有充电、放电和存贮电荷的建立与消散的过程。
因此当加在二极管上的电压突然由正向偏B（+K）变为反向偏置（-?时，二极管并不立即截止，而是出现一个较大的反向电流-冬，并维持R一段时间：（称为存贮时间）后，电流才开始减小，再经徐（称为下降时间）后，反向电流才等于静态特性上的反向电流厶，将tr=ts+tf叫做反向恢复时间，纭与二极管的结构有关，PN结面积小，结电容小，存贮电荷就少，匚就短，同时也与正向导通电流和反向电流有关。
当管子选泄后，减小正向导通电流和增大反向驱动电流，可加速电路的转换过程。
（2）晶体三极管的开关特性晶体三极管的开关特性是指它从截止到饱和导通，或从饱和导通到截止的转换过程，而且这种转换都需要一泄的时间才能完成。
如图2-2电路的输入端，施加一个足够幅度（在-％和+%之间变化）的矩形脉冲电压%激励信号，就能使晶体管从截止状态进入饱和导通，再从饱和进入截止。
可见晶体管T的集电极电流几和输出电压K 的波形已不是一个理想的矩形波，其起始部分和平顶部分都延迟了一段时间，苴上升沿和下降沿都变得缓慢了，如图2—2波形所示，从上开始跃升到丄上升到0.1A，所需时间定义为延迟时间乱，而丄从0.1矗增长到0.9矗的时间为上升时间“从K开始跃降到i.下降到0.9厶s 的时间为存贮时间ts,而几从0.9lcs下降到0.1忑的时间为下降时间如通常称1^=1Atr为三极管开关的“接通时间”，toff=ts+tf称为“断开时间”,形成上述开关特性的主要原因乃是晶体管结电容之故。
晶体管特性测试实验报告-V1
晶体管特性测试实验报告-V1晶体管是现代电子技术中不可或缺的元器件之一。
测试晶体管的特性可以帮助我们了解其工作原理，为电路设计和故障排查提供帮助。
下面是一份关于晶体管特性测试的实验报告整理。
一、实验目的1.学习晶体管的基本特性及工作原理。
2.掌握测试晶体管的基本方法。
3.测量晶体管的放大系数、截止频率、饱和电压等参数。
二、实验设备和材料1.数字万用表2.信号源3.双踪示波器4.晶体管5.电源三、实验步骤1.测试晶体管的基本特性将测试极间直流电压逐步加大，观察晶体管的正向放大特性和反向截止特性。
2.测量晶体管放大系数通过计算基极电流和集电极电流之比，得到晶体管的放大系数。
3.测量晶体管的截止频率利用信号源产生一定频率的交流信号，通过双踪示波器测量出晶体管的截止频率。
4.测量晶体管的饱和电流将测试极间的电压调节到最小值，通过记录电流大小来计算出晶体管的饱和电压。
四、实验结果1.测试晶体管的基本特性时，我们观察到晶体管的正向放大特性非常明显，但反向电流很小，可以认为是无穷大。
这说明晶体管在正向工作时具有放大作用，在反向工作时具有截止作用。
2.测量晶体管的放大系数为150，这表明当基极电流变化1毫安时，集电极电流变化了150毫安，说明晶体管有很好的放大效果。
3.测量晶体管的截止频率为2MHz。
这也说明了晶体管的高频特性能力，在频率高于2MHz时，晶体管的放大作用将逐渐降低。
4.测量晶体管的饱和电压为1V。
这意味着在晶体管的基极到集电极之间，当电压小于1V时，晶体管将不再工作。
五、实验结论通过本次实验，我们了解了晶体管的基本特性、测试方法和关键参数的测量。
可以发现，晶体管的放大系数、截止频率和饱和电压等参数非常重要，对于电路的设计和故障排查都有很大的帮助。
微电子器件测验
环境适应性测验用于评估微电子器件在不同环境条件下的适应能力和可靠性。
详细描述
环境适应性测验主要包括温度循环测试、湿度敏感性测试、耐辐射测试和抗静电测试等。这些测试旨在模拟实际 使用中可能遇到的各种环境因素，如温度变化、湿度、电磁辐射和静电等，以评估微电子器件在这些环境条件下 的性能表现和可靠性。
要点一
总结词
要点二
详细描述
模拟实际应用环境，全面的环境适应性评估
该测验模拟实际应用环境，对某集成电路的环境适应性进 行了全面评估，包括温度、湿度、气压、机械振动等环境 因素。通过测试，可以了解集成电路在不同环境条件下的 性能表现和适应性水平，为产品的实际应用提供了可靠保 障。
REPORT
THANKS
SUMMAR Y
01
微电子器件概述
定义与分类
定义
微电子器件是将微电子学技术应 用于制造精密、微型电路或系统 中的器件，是现代电子设备中的 核心组成部分。
分类
微电子器件主要包括集成电路、 分立器件、光电子器件和传感器 等。
微电子器件的应用
通信
微电子器件广泛应用于 通信领域，如手机、无 线通信网络、卫星通信
能不断提高。
集成化
集成电路的集成度越来越高， 芯片上集成的晶体管数量越来
越多。
智能化
微电子器件与人工智能技术的 结合，使得微电子器件具有更 强的信息处理和决策能力。
绿色化
随着环保意识的提高，低功耗 、环保型的微电子器件成为未
来发展的趋势。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
组装不良等，以提高产品的可靠性和稳定性。
REPORT
实验一 晶体管开关特性、限幅器与箝位器
NOL的测试电路如图2—3所示， vi 及vO 测试电路如图2—4所示
五、实验报告
1、记录、整理实验结果，并对结果
进行分析。
2、画出实测的电压传输特性曲线，
并从中读出各有关参数值。
谢
谢
实验注意事项
1）接线前应适当安排好实验面板、仪表和设备的 位置，接线必须在断开电源的情况下进行，导线 的粗细长短适中，导线间避免交叉，导线间接触 应良好。 2）经查接线无误后，经实验教师检查（或本组学 生自查）后可通电实验。 3）按实验内容、步骤操作，适时变换量程时应断 开连接仪表导线，变换量程后再接上。 4）电工技术实验中有强电，应养成严禁触摸金属 裸露部分的良好习惯，拆线时先断开电源，捏住 插头部分拔线，以免扯断电线。
实验一
晶体管开关特性、限幅器与箝位器
信息技术学院电子电工教研室
TH-DD电工实验装置简介
TH-DD电工实验装置提供了做电工实验所需的常见 电流源、电压源、测电流的电流表、测电压的电压 表、做各种电工实验的电路挂件箱等部件，这样可 很方便通过使用相应的挂件箱，利用导线搭建相应 的电路从而进行相应的电工实验。 使用方法：根据实验项目选择实验挂件箱，根据 实验电路图搭建实验电路，常见的电路元件均可利 用实验装置所提供的元件，搭建电路时注意挂件箱 上各电路元件间的关系及连线关系，电流表与电压 表注意量程的选择（未知时按先大后小原则），注 意连线的正负极性要求，导线颜色按习惯匹配，检 查电路无误后通告同组同学，打开电流源或电压源 开关通电实验。
2、晶体三极管的开关特性
晶体三极管的开关特性是 指它从截止到饱和导通，或从 饱和导通到截止的转换过程， 而且这种转换过程都需要一定 的时间才能完成。
改善晶体三极管开关特性的 方法是采用加速电容Cb和在 晶体管的集电极加二极管D 箝位，如图1—3所示。
微电子器件试验-双极型晶体管直流特性的测量
电子科技大学微固学院标准实验报告（实验）课程名称微电子器件电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：张有润实验地点：211楼605 实验时间：2017.6.12一、实验室名称：微电子器件实验室二、实验项目名称：双极型晶体管直流特性的测量三、实验学时：3四、实验原理：1、如图1所示，晶体管特征图示仪提供Vce的锯齿波扫描电压和Ib的阶梯变化，且两者一一对应，便产生Ib 从Ib0、Ib1、Ib2等Vce从零到最大值的曲线族。
从而测量晶体管的直流特性。
基本测试原理电路如图2所示，测试时用逐点测试的方法把一条条的曲线描绘出来。
图1 图22、输入特性曲线和输入电阻Ri在共射晶体管电路中，输出交流短路时，如图3，输入电压和输入电流之比为Ri，即：图33、输出特性曲线、β和h FEβ、hFE也可用共射晶体管的转移特性进行测量。
这种曲线可直接观察β的线性好坏。
4、饱和压降VCES和正向压降VBESVCES和VBES是功率管的重要参数，对开关管尤其重要。
VCES是共射晶体管饱和态时C—E间的压降。
VBES是共射晶体管饱和态时B—E间的压降。
一般硅管的VBES=0.7-0.8V，锗管的VBES=0.3-0.4V。
VCES的大小与衬底材料和测试条件有一定的关系。
VBES与芯片表面的铝硅接触情况有关，铝硅合金不好，或光刻引线孔时残留有薄氧化层都会导致VBES过大。
5、反向击穿电压BVCBO、BVCEO和BVEBO外延片制作的双极晶体管的反向击穿电压VB（一般指BVCEO或BVCBO）既与外延层电常数=∂∂=CEVBBEi IVR阻率ρ有关，也与结的曲率半径和表面状况等因素有关。
当高阻集电区厚度Wc小于BVCBO 所对应的势垒宽度XmB时，VB还与WC有关。
所以提高晶体管反向耐压可采取提高ρ、WC，减小二氧化硅中表面电荷密度，采用圆角基区图形，深结扩散、甚至采用台面结构、扩展电极或加电场限制环等措施。
半导体物理器件设计报告 晶体管的开关特性
半导体物理器件设计报告
班级：
组名：
成员：
课题：晶体管的开关特性
前言：晶体管开关电路的输出回路受到输入回路的控制，且当输入一个正的脉冲电压时，集电极将输出一个放大了的负脉冲电压。
所以晶体管适宜做开关。
一．理想开关应有如下直流特征：
1.输出端受输入信号的控制而处于导通或关断两种状态之一
2.导通时开关上的电压为0。
3.关断时流过开关的电流为0。
4.输入端及开关本身均不消耗功率。
二．实际晶体管与理想开关的区别：
1.开态时，Vce虽很小但不为0.
2.关态时，Ic虽很小但也不为0.
三．晶体管的开关特性：
1.静态特性：晶体管处于开态或关态时端电流电压之间关
系。
（静态参数：临界饱和电流增益，饱和深度，开态阻抗，关态阻抗）
2.晶体管在开态和关态之间转换时，端电流电压随时间变化
的特性。
（延迟时间，上升时间，储存时间，下降时间）四．晶体管开关电路图
五．静态特性。
六．动态特性.
晶体管的开关过程
七．饱和开关的优点：
1.导通状态时压降很小，因此晶体管的功率很小。
2.抗干扰性好。
八．总结
关态工作点可能在截至区，也可能在工作区；开态工作在饱和区或工作区。
开态时晶体管饱和的开关电路称饱和开关，工作在放大区则称非饱和开关。
晶体管开关不是理想开关，关态工作在截至区，导通时饱和是最接近于理想开关的工作模式，同其他模式比，截至区的集电极电流最小。
关态阻抗最高，饱和工作的晶体管压降最小，开态阻抗最低。
微电子器件试验晶体管开关特性的测试分析完整版
微电子器件试验晶体管开关特性的测试分析 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】电子科技大学微固学院标准实验报告（实验）课程名称微电子器件电子科技大学教务处制表电子科技大学实验报告学生姓名：学号：指导教师：张有润实验地点： 211楼605 实验时间：一、实验室名称：微电子器件实验室二、实验项目名称：晶体管开关特性的测试分析三、实验学时：3四、实验原理：图1如图1所示，如果在晶体管基极输入一脉冲信号Vi，则基极和集电极电流波型如图所示。
故由图可读出其延迟时间Td 、上升时间Tr、存储时间Ts和下降时间Tf。
晶体管开关时间参数一般是按照集电极电流iC的变化来定义：延迟时间t d：从脉冲信号加入到i C上升到。
上升时间t r：从上升到 I CS。
存储时间t s：从脉冲信号去除到i C下降到 I CS。
下降时间t f：从 I CS下降到 I CS。
其中t d + t r即开启时间、 t s + t f即关闭时间。
掌握晶体管开关特性测量原理。
并能熟练地运用仪器其对双极晶体管的开关时间进行测试。
六、实验内容：掌握晶体管开关特性测量原理，用如下实验装置图2观察晶体管输入输出波型，读出各参数。
改变外电路偏置，研究电路偏置对开关时间的影响。
图2七、实验器材（设备、元器件）：双踪示波器、脉冲发生器、直流稳压电源、测试盒、9031NPN八、实验步骤：1、按上图2连接仪器，校准仪器。
2、上脉冲，记录输入输出波型及NPN的开关参数。
九、实验数据及结果分析：测量9103NPN的开关参数即：延迟时间Td、上升时间Tr、存储时间Ts和下降时间Tf。
Td（ns）Tr(ns)Ts(ns)Tf(ns)104120150130通过测试，可以知道：晶体管的开关时间中存储时间比例最高。
十一、总结及心得体会：晶体管开关时间是衡量晶体管开关速度特性的重要参数。
据了解，晶体管开关作用优点如下：控制大功率、直接工作在整流380V市电上的晶体管功率开关，以及简单和优化的基极驱动造就的高性能。
晶体管的开关特性
并联下限限幅器
＋
并联双向限幅器
＋ ＋
R
D
＋
vI
－
vO
VREF1
－
R D1
＋
＋
D2
＋
vO
VREF2
vI
－
－
VREF1
－ －
vI
O
(a)
－
(a)
t
VREF1 VREF2 O
vI
vO
vO
VREF O
t
(b) 图3-1-7 并联下限限幅器 及其工作波形 演 示
t
(b)
图3-1-8 并联双向限幅电路 及其工作波形
VCC
C
●
R1
B E
R1
iB i2
R2
＋ －
RC
i1
＋
vI
R1
T
R2
vO
＋
B
VL
－
R2
－ ＋
●
VH
－
VBB
－ ＋
●
VBE(sat)
1-15 晶体三极管反相器
(c)
当 vI=VL 时，可靠工作于截止状态； vI=VH 时，可靠工作于 饱和状态。
当vI=VL时，为保证可靠截止，要求vBE≤0。
t
工作情况周期性重复。 可见，输出波形的顶部被钳定
在0V。
－Vm
ΔV
(b) 图3-1-9 钳位电路及工作波形
若需要改变钳位电平，可以在二极管D的支路中串接一个电 源VREF。
＋
C R
＋
＋
＋
D
C R
－
＋
D
vI
－
vO