器件仿真与工艺综合设计实验指导书
器件仿真实验
半导体器件基础实验1.实验目的通过利用EDA工具对肖特基二极管进行模拟仿真，并通过利用控制变量法,通过对影响PN结特性的一些因素的调节，观察其对PN结特性的影响。
2.实验概述1、改变掺杂浓度对肖特基二极管 I-V 曲线的影响2、改变金属功函数对肖特基二极管 I—V 曲线的影响3、改变温度对肖特基二极管 I—V 曲线的影响4、改变N区分布函数对肖特基二极管 I—V 曲线的影响3.实验内容1.N 区浓度对 IV 曲线及结构的影响6e186e10N型轻掺杂浓度为6e10＃（c） Silvaco Inc。
, 2013go atlasmesh space.mult=1。
0＃绘制x向网格x.meshloc=0。
00 spac=0.5x。
meshloc=3.00 spac=0.2x.meshloc=5.00 spac=0.25x.meshloc=7.00 spac=0.25x.meshloc=9。
00 spac=0。
2x.meshloc=12.00 spac=0.5#绘制y向网格y.meshloc=0.00 spac=0.1y.meshloc=1。
00 spac=0.1y.meshloc=2。
00 spac=0.2y。
meshloc=5.00 spac=0.4# 用硅半导体作衬底region num=1 silicon＃定义电极electr name=anode x.min=5 length=2 electr name=cathode bot#...。
N—epi doping N型掺杂doping n。
typeconc=6e10 uniform#。
.。
Guardring doping P型掺杂doping p。
typeconc=1e19 x。
min=0 x。
max=3 junc=1 rat=0.6 gaussdoping p.typeconc=1e19 x.min=9 x。
max=12 junc=1 rat=0。
实验报告4(MOSFET工艺器件仿真)
学生实验报告院别课程名称器件仿真与工艺综合设计实验班级实验三MOSFET工艺器件仿真姓名实验时间学号指导教师成绩批改时间报告内容一、实验目的和任务1.理解半导体器件仿真的原理，掌握Silvaco TCAD 工具器件结构描述流程及特性仿真流程；2.理解器件结构参数和工艺参数变化对主要电学特性的影响。
二、实验原理1. MOSEET基本工作原理（以增强型NMOSFET为例）：以N沟道MOSEET为例，如图1所示，是MOSFET基木结构图。
在P型半导体衬底上制作两个N+区，其中一个作为源区，另一个作为漏区。
源、漏区之间存在着沟道区，该横向距离就是沟道长度。
在沟道区的表面上作为介质的绝缘栅是由热氧化匸艺生长的二氧化硅层。
在源区、漏区和绝缘栅上的电极是由一层铝淀积，用于引出电极,引出的三个电极分别为源极S、漏极D和栅极G。
并且从MOSEET衬底上引出一个电极B极。
加在四个电极上的电压分别为源极电压Vs、漏极电压V D、栅极电压V G和衬底偏压V B。
图1 MOSFET结构示意图MOSFET在工作时的状态如图2所示。
Vs V D和V B的极性和大小应确保源区与衬底之间的PN结及漏区与衬底之间的PN结处与反偏位置。
可以把源极与衬底连接在一起，并且接地,即Vs=0,电位参考点为源极，则V G、V D可以分别写为（栅源电压）V GS、（漏源电压）V DS。
从MOSFET的漏极流入的电流称为漏极电流ID。
（1）在N沟道MOSFET中，当栅极电压为零时，N+源区和N+漏区被两个背靠背的二极管所隔离。
这时如果在漏极与源极之间加上电压V DS,只会产生PN 结反向电流且电流极其微弱，其余电流均为零。
（2）当栅极电压V GS不为零时，栅极下面会产生一个指向半导体体内的电场。
（3）当V GS增大到等于阈值电压V T的值时，在半导体内的电场作用下，栅极下的P型半导体表面开始发生强反型，因此形成连通N+源区和N+漏区的N型沟道，如图2所示。
电子工艺实训仿真实验报告
一、实验目的通过本次电子工艺实训仿真实验，旨在让学生熟悉电子工艺仿真软件的使用，掌握电子电路的仿真设计方法，提高学生的电路设计能力和实验操作技能。
同时，通过仿真实验，使学生了解电路设计的基本流程，培养团队协作精神。
二、实验原理电子工艺仿真实验主要基于电路仿真软件，如Multisim、Proteus等。
通过软件搭建电路，设置参数，分析电路性能，验证电路设计的正确性。
仿真实验原理如下：1. 电路搭建：根据电路原理图，在仿真软件中搭建电路模型，包括各种电子元件、电源、信号源等。
2. 参数设置：设置电路元件的参数，如电阻、电容、电感、晶体管等，以及电源电压、信号源频率等。
3. 仿真分析：运行仿真软件，观察电路输出波形，分析电路性能，如放大倍数、带宽、失真等。
4. 结果验证：根据仿真结果，对电路设计进行优化，提高电路性能。
三、实验内容1. 电路搭建：根据给定的电路原理图，在仿真软件中搭建电路模型。
电路包括放大器、滤波器、振荡器等。
2. 参数设置：设置电路元件的参数，如电阻、电容、电感、晶体管等，以及电源电压、信号源频率等。
3. 仿真分析：运行仿真软件，观察电路输出波形，分析电路性能。
4. 结果验证：根据仿真结果，对电路设计进行优化，提高电路性能。
四、实验步骤1. 熟悉仿真软件：学习仿真软件的基本操作，包括元件库、原理图绘制、仿真分析等。
2. 电路搭建：根据给定的电路原理图，在仿真软件中搭建电路模型。
3. 参数设置：设置电路元件的参数，如电阻、电容、电感、晶体管等，以及电源电压、信号源频率等。
4. 仿真分析：运行仿真软件，观察电路输出波形，分析电路性能。
5. 结果验证：根据仿真结果，对电路设计进行优化，提高电路性能。
6. 实验报告撰写：整理实验过程，分析实验结果，总结实验心得。
五、实验结果与分析1. 电路搭建：成功搭建了放大器、滤波器、振荡器等电路模型。
2. 参数设置：根据电路原理，设置了电路元件的参数。
3. 仿真分析：通过观察电路输出波形，分析了电路性能。
器件仿真实验报告
器件仿真实验报告电力电子仿真仿真实验报告目录实验一：常用电力电子器件特性测试................................................................................... 3 （一）实验目的：................................................................................................ .. (3)掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性； (3)掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
(3)（二）实验原理.................................................................................................... (3)（三）实验内容.................................................................................................... (3)（四）实验过程与结果分析 (3)1．仿真系统.................................................................................................... (3)2．仿真参数.................................................................................................... .. (4)3．仿真波形与分析.................................................................................................... .. (4)4．结论.................................................................................................... .. (10)实验二：可控整流电路.................................................................................................... .. (11)（一）实验目的.................................................................................................... . (11)（二）实验原理.................................................................................................... . (11)（三）实验内容.................................................................................................... . (11)（四）实验过程与结果分析 (12)1．单相桥式全控整流电路仿真系统，下面先以触发角为0度，负载为纯电阻负载为例.................................................................................................... .. (12)2．仿真参数.................................................................................................... (12)3．仿真波形与分析.................................................................................................... (14)实验三：交流-交流变换电路................................................................................................19（一）实验目的.................................................................................................... . (19)（三）实验过程与结果分析 (19)1）晶闸管单相交流调压电路 (19)实验四：逆变电路.................................................................................................... . (26)（一）实验目的.................................................................................................... . (26)（二）实验内容.................................................................................................... . (26)实验五：单相有源功率校正电路 (38)（一）实验目的.................................................................................................... . (38)（二）实验内容.................................................................................................... . (38)个性化作业：................................................................................................ . (40)（一）实验目的：................................................................................................ . (40)（二）实验原理：................................................................................................ . (40)（三）实验内容.................................................................................................... . (40)（四）结果分析：................................................................................................ . (44)（五）实验总结：................................................................................................ . (45)实验一：常用电力电子器件特性测试（一）实验目的：掌握几种常用电力电子器件（SCR、GTO、MOSFET、IGBT）的工作特性；掌握各器件的参数设置方法，以及对触发信号的要求。
实验报告2(三极管器件仿真)
学生实验报告如图所示，定义npn晶体管的网络信息x为2.0，y为1.0，该区域块掺杂n型材料浓度为5e15，设置为均匀分布；n型材料浓度为1e18，设置为高斯分布，峰值为1.0；p型材料浓度为1e18，设置为高斯分布，峰值为0.05，结深为0.15；n型材料浓度为5e19，设置为高斯分布，峰值为0，结深为0.05，在x的右边区域0.8处；p型材料浓度为5e19，设置为高斯分布，峰值为0，在x的左边区域0.8处，从而形成了该结构，包括N+区域，P+区域，P区域，N-区域，N区域图一器件结构2、网格调用及设计#调用atlas器件仿真器go atlas#网络mesh初始化Mesh#定义x方向网格信息x.m l=0 spacing=0.15x.m l=0.8 spacing=0.15x.m l=1.0 spacing=0.03x.m l=1.5 spacing=0.12x.m l=2.0 spacing=0.15#定义y方向网格信息y.m l=0.0 spacing=0.006y.m l=0.04 spacing=0.006y.m l=0.06 spacing=0.005y.m l=0.15 spacing=0.02y.m l=0.30 spacing=0.02y.m l=1.0 spacing=0.12#定义区域信息region num=1 silicon#定义电极信息electrode num=1 name=emitter left length=0.8 electrode num=2 name=base right length=0.5 y.max=0 electrode num=3 name=collector bottom#该区域块掺杂n型材料浓度为5e15，设置为均匀分布doping reg=1 uniform n.type conc=5e15# n型材料浓度为1e18，设置为高斯分布，峰值为1.0doping reg=1 gauss n.type conc=1e18 peak=1.0 char=0.2# p型材料浓度为1e18，设置为高斯分布，峰值为0.05，结深为0.15doping reg=1 gauss p.type conc=1e18 peak=0.05 junct=0.15# n型材料浓度为5e19，设置为高斯分布，峰值为0，结深为0.05，在x的右边区域0.8处doping reg=1 gauss n.type conc=5e19 peak=0.0 junct=0.05 x.right=0.8# p型材料浓度为5e19，设置为高斯分布，峰值为0，在x的左边区域0.8处doping reg=1 gauss p.type conc=5e19 peak=0.0 char=0.08 x.left=1.5#set bipolar models#设置BJT仿真所需要用到的物理模型models conmob fldmob consrh auger print#设置接触类型contact name=emitter n.poly surf.rec#求解初始化solve init#保存结构信息文件save outf=bjtex04_0.str#用tonyplot绘图示意结构文件tonyplot bjtex04_0.str -set bjtex04_0.set（二）对比分析表 3-1发射区掺杂浓度不变，改变基区掺杂浓度器件结构与杂质分布图输出曲线浓度（cm-3）1e161e171e181e19表3-2在不同基区掺杂浓度下的参数电流放大系数β浓度（cm3-）最大集电极电流c I(mA)1e16 1.18576 237.1521e17 1.13197 226.3951e18 0.669093 133.8191e19 0.0579857 11.5971实验结论：由表可知，在发射区掺杂浓度不变，改变基区掺杂浓度下，当基区掺杂浓度逐渐增大，最大集电极电流逐渐减小，电流放大系数减小。
实验六 半导体器件仿真实
实验六半导体器件仿真实验姓名:林少明专业：微电子学学号11342047【实验目的】1、理解半导体器件仿真的原理，掌握Silvaco TCAD 工具器件结构描述流程及特性仿真流程；2、理解器件结构参数和工艺参数变化对主要电学特性的影响。
【实验原理】1. MOSFET 基本工作原理（以增强型NMOSFET 为例）：图 1 MOSFET 结构图及其夹断特性当外加栅压为0 时，P 区将N+源漏区隔开，相当于两个背对背PN 结，即使在源漏之间加上一定电压，也只有微小的反向电流，可忽略不计。
当栅极加有正向电压时，P 型区表面将出现耗尽层，随着V GS的增加，半导体表面会由耗尽层转为反型。
当V GS>V T时，表面就会形成N 型反型沟道。
这时，在漏源电压V DS的作用下，沟道中将会有漏源电流通过。
当V DS一定时，V GS越高，沟道越厚，沟道电流则越大。
2. MOSFET 转移特性V DS 恒定时，栅源电压 V GS 和漏源电流 I DS 的关系曲线即是 MOSFET 的转移特性。
对于增强型 NMOSFET ，在一定的 V DS 下， V GS =0 时， I DS =0；只有 V GS >V T 时,才有 I DS >0。
图 2 为增强型 NMOSFET 的转移特性曲线。
图 2 增强型 NMOSFET 的转移特性曲线图中转折点位置处的 V GS （th ） 值为阈值电压。
3. MOSFET 的输出特性对于 NMOS 器件，可以证明漏源电流：令n =oxWC Lμβ，称β为增益因子。
（1）()DS GS T V V V <<-由于 V DS 很小，忽略2DS V 项，可得：I DS 随 V DS 而线性增加，故称为线性区。
（2）()DS GS T V V V <-DS V 增大，但仍小于()GS T V V -，2DS V 项不能忽略。
故：在一定栅源电压下，V DS 越大，沟道越窄，则沟道电阻越大，曲线斜率变小。
器件仿真与工艺综合设计(student)
定义p环保护掺杂
#.... N+ doping doping n.type conc=1e20 x.min=0 x.max=12 y.top=2 y.bottom=5 uniform
save outf=diodeex01_0.str tonyplot diodeex01_0.str -set diodeex01_0.set
例： 命令语句 DOP 等同于 doping， 可以作为其命令简写。
但建议不要过度简单，以免程序含糊不清，不利于将来调用时阅读。
（2）连续行
有的语句超过256个字符，为了不出现错误，ATLAS语序定义连 续行。
将反斜线符号\放在一条语句的末尾，那么程序每当遇到\都会视 下一行为上一行的延续。
2. 通过实例学语句 实例简介： 此实例演示了肖特基二极管正向特性。大致分为三个部分 （1）用atlas 句法来形成一个二极管结构 （2）为阳极设臵肖特基势垒高度 （3）对阳极加正向偏压
网格初始化 x方向网格定义
y方向网格定义
region num=1 silicon
定义区域
electr name=anode x.min=5 length=2 electr name=cathode bot
定义电极
#.... N-epi doping doping n.type conc=5.e16 uniform
调用atlas器件仿真器
mesh space.mult=1.0 # x.mesh loc=0.00 spac=0.5 x.mesh loc=3.00 spac=0.2 x.mesh loc=5.00 spac=0.25 x.mesh loc=7.00 spac=0.25 x.mesh loc=9.00 spac=0.2 x.mesh loc=12.00 spac=0.5 # y.mesh loc=0.00 spac=0.1 y.mesh loc=1.00 spac=0.1 y.mesh loc=2.00 spac=0.2 y.mesh loc=5.00 spac=0.4
实验报告4(MOSFET工艺器件仿真)
学生实验报告院别课程名称器件仿真与工艺综合设计实验班级实验三MOSFET工艺器件仿真姓名实验时间学号指导教师成绩批改时间报告内容一、实验目的和任务1.理解半导体器件仿真的原理，掌握Silvaco TCAD 工具器件结构描述流程及特性仿真流程；2.理解器件结构参数和工艺参数变化对主要电学特性的影响。
二、实验原理1. MOSEET基本工作原理（以增强型NMOSFET为例）：以N沟道MOSEET为例，如图1所示，是MOSFET基木结构图。
在P型半导体衬底上制作两个N+区，其中一个作为源区，另一个作为漏区。
源、漏区之间存在着沟道区，该横向距离就是沟道长度。
在沟道区的表面上作为介质的绝缘栅是由热氧化匸艺生长的二氧化硅层。
在源区、漏区和绝缘栅上的电极是由一层铝淀积，用于引出电极,引出的三个电极分别为源极S、漏极D和栅极G。
并且从MOSEET衬底上引出一个电极B极。
加在四个电极上的电压分别为源极电压Vs、漏极电压V D、栅极电压V G和衬底偏压V B。
图1 MOSFET结构示意图MOSFET在工作时的状态如图2所示。
Vs V D和V B的极性和大小应确保源区与衬底之间的PN结及漏区与衬底之间的PN结处与反偏位置。
可以把源极与衬底连接在一起，并且接地,即Vs=0,电位参考点为源极，则V G、V D可以分别写为（栅源电压）V GS、（漏源电压）V DS。
从MOSFET的漏极流入的电流称为漏极电流ID。
（1）在N沟道MOSFET中，当栅极电压为零时，N+源区和N+漏区被两个背靠背的二极管所隔离。
这时如果在漏极与源极之间加上电压V DS,只会产生PN 结反向电流且电流极其微弱，其余电流均为零。
（2）当栅极电压V GS不为零时，栅极下面会产生一个指向半导体体内的电场。
（3）当V GS增大到等于阈值电压V T的值时，在半导体内的电场作用下，栅极下的P型半导体表面开始发生强反型，因此形成连通N+源区和N+漏区的N型沟道，如图2所示。
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器件仿真与工艺综合设计实验指导书实验一：二极管器件仿真一、实验目的1、掌握二极管基本结构原理，二极管电流电压特性；2、掌握Silvaco TCAD器件仿真器仿真设计流程及器件仿真器Atlas语法规则；3、分析二极管结构参数变化对主要电学特性的影响。
二、实验原理1.二极管的结构及其原理PN结，是指一块半导体单晶，其中一部分是P型区，其余部分是N型区，如图1所示。
P型区和N型区的交界面称为冶金结面（简称结面）。
由PN结构成的二极管是最基本的半导体器件。
无论半导体分立器件还是半导体集成电路，都是以PN结为基本单元构成的。
例如NPN（或PNP）双极型晶体管的结构，是在两层N型区（或P型区）中夹一薄层P型区（或N型区），构成两个背靠背（或面对面）的PN结。
图1 PN结的结构图PN结导通并产生电流，根据其的形成原理，必须抵消掉空间电荷区内部的电场阻力。
我们通过P区接外加电源的正极，N区接负极的方法，给它加一个反方向的更大的电场，这样就可以抵消其内部自建电场，使载流子可以继续运动，形成线性的正向电流。
外加的反向电压导致内建电场的阻力更大，使得PN结仅有极微弱的反向电流，不能导通。
其是由于少数载流子的漂移运动形成，因少子数量有限，电流饱和。
这时反向电压增大至某一数值时，PN结将因少子的数量和能量都增大，会碰撞破坏内部的共价键，使原来被束缚的电子和空穴被释放出来，不断增大电流，最终被击穿（变为导体）损坏，反向电流急剧增大。
2. 二极管的I~V特性当对PN结外加电压时，会有电流流过。
电流与外加电压的关系不遵从欧姆定律。
外加正向电压（P区接正、N区接负）时，如果电压达到正向导通电压V f的数值，则会有明显的电流流过，而且当电压再稍增大时，电流就会猛增；外加反向电压时，电流很小，而且当反向电压超过一定数值后，电流几乎不随外加电压而变化，如图2所示。
图2 PN结的伏安特性曲线PN结在外加正向电压时流过的电流很大，外加反向电压时流过的电流很小，这说明它只能在一个方向上导电。
PN结的这种特性叫做单向导电性，或整流特性。
流过PN结的电流与外加电压的关系，叫做PN结的电压-电流特性，或伏安特性。
图2即硅PN结的伏安特性，它类似一个非线性电阻，在正、反电压下的特征不对称。
3.二极管击穿特性在一般的反向电压下，PN结的反向电流很小。
但当反向电压增大到某一值V B时，反向电流会突然变大，如图3所示。
这种现象叫做PN结的反向击穿，V B称为击穿电压。
图3 PN结的击穿现象4.Atlas器件仿真流程Atlas器件仿真可以仿真具有一定物理结构、材料属性及掺杂浓度信息的半导体器件在一定外界条件（如温度、偏压、电流等条件）下的电学、光学、热力学特性（包括载流子分布、电场分布、电势分布、能带分布、电流密度分布、电流与电压关系等）。
Atlas器件仿真流程如图4所示：图4 Atlas器件仿真流程图三、实验内容与步骤1.设计目标参数：尺寸:P型衬底（1um×15um）；结构:P区(1um×10um ，5e17)、N区(1um×5um,1e20)。
2.根据设计目标画出器件结构图；3.学习Atlas器件仿真语法规则，并设计器件；(1)仿真器调用命令语句go。
调用atlas器件仿真器需要用到go语句：go atlas(2) 设置网格（mesh），建立了一个含有网格信息的1微米×15微米大小的区域。
meshx.m l=0.0 spac=1.0x.m l=1.0 spac=1.0y.m l=0 spac=1.0y.m l=5.0 spac=0.005y.m l=15 spac=2(3)区域定义语句(region)，定义材料的位置。
region num=1 silicon(4) 电极定义语句(electrode)，定义PN接的接触电极。
electrode top name=cathodeelectrode bottom name=anode(5)掺杂定义语句(Doping)，是用来定义器件结构中的掺杂分布。
doping uniform conc=5e17 p.typedoping uniform n.type conc=1.e20 x.l=0. x.r=1 y.t=0.0 y.b=5.0(6)输出结构结果保存语句(save)。
save outf=diodeex02_0.str(7) 输出文件绘制语句(tonyplot)。
tonyplot diodeex02_0.str4.根据Atlas器件仿真语法规则获取器件特性(1)模型选择语句(models，impact)。
models srh conmob bgn auger fldmobimpact crowell(2)命令执行语句（solve），solve是命令atlas在一个或多个偏压点（bias point）进行求解的语句。
solve init(3)数值方法选择语句（method），用来设置求解方程或参数的数值方法。
method newton trap maxtrap=10 climit=1e-4(4)运行数据结果保存语句（log），输出结构结果保存语句log是用来将程序运行后所计算的所有结果数据保存到一个以log为扩展名结尾的文件中的一个语句。
从solve语句中运算后所得到的结果都会保存在其中。
log outf=diodeex02.log(5)solve 语句,以一定的方式给PN结外加偏压。
solve vcathode=0.25 vstep=0.25 vfinal=10 name=cathode(6)输出文件绘制语句(tonyplot)。
tonyplot diodeex02.log(7)参数提取语句（extract）,根据log文件获得器件电学参数。
extract name="bv" x.val from curve(v."cathode",abs(i."cathode")) wherey.val=1e-10extract name="leakage" y.val from curve(v."cathode",abs(i."cathode")) where x.val=-0.55.改变器件结构参数（PN结各区掺杂浓度﹑PN结各区杂质分布﹑PN结各区杂质类型等），分析结构参数变化对器件结构及电学参数（正向导通电压﹑反向饱和电流﹑击穿电压等）影响。
四、实验报告1.画出器件结构图；2.自己设计表格完成改变衬底掺杂浓度﹑衬底杂质类型对器件结构及电学特性影响，要有详细的对比分析报告；3.自己设计表格完成改变N区掺杂浓度﹑杂质类型及杂质分布对器件结构及电学特性影响，要有详细的对比分析报告；4.根据所学内容，自主设计其他性能二极管。
五、预习与思考1.预习二极管的结构原理，伏安特性，击穿特性等基本知识。
2.分析仿真结果与理论分析是否一致，有哪些效应可以解释上述原因。
六、实验仪器计算机，Silvaco TCAD软件实验二：三极管器件仿真一、 实验目的1、 掌握BJT 基本结构原理，BJT 输出特性、输入特性；2、 掌握Silvaco TCAD 器件仿真器仿真设计流程及器件仿真器Atlas 语法规则；3、 分析BJT 结构参数变化对器件主要电学特性的影响。
二、 实验原理1.BJT 的结构及其原理双极型晶体管是由两个方向相反的PN 结构成的三端器件，主要有两种基本结构：PNP 型晶体管和NPN 型晶体管。
NPN 型晶体管的结构如图1所示。
图中，位于中间的P 区为基区，基区很薄，掺杂浓度很低；位于上层的N 区是发射区，结面积小，掺杂浓度很高；位于下层的N 区是集电区，结面积大；虽然发射区和集电区是同种类型的半导体，但是两个区的掺杂浓度明显不同，发射区的掺杂浓度远高于集电区，而集电区的面积则远大于发射区。
图1 BJT 的结构图PNP 型晶体管的结构与NPN 型相似。
其中间层为N 区，上下两层分别为集电区和发射区；三个区的引出线依次是基极、集电极和发射极。
晶体管不是两个PN 结的简单结合，而是两个PN 结共用一个极薄的P 区（指NPN 型晶体管）或N 区（指PNP 型晶体管）作为基区，通过基区把两个PN 结有机的结合成统一的整体。
彼此间存在着相互联系和相互影响，是晶体管具有完全不同于两个单独PN 结的特性。
2. BJT 的输出特性共发射极输出特性曲线描述是基极电流B I 为一常量时，集电极电流C i 与管压降CE u 之间的函数关系，即BE CE C B CEO ()exp 1q V V I I I kT β⎡-⎤⎛⎫=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ （1）输出特性曲线可以分为三个工作区域，如图2所示：图2 BJT 的共发射极输出特性曲线在饱和区内，发射结和集电结均处于正向偏置。
C i 主要随CE u 增大而增大，对B i 的影响不明显，即当BE u 增大时，B i 随之增大，但C i 增大不大。
在饱和区，C i 和B i 之间不再满足电流传输方程，即不能用放大区中的β来描述C i 和B i 的关系，三极管失去放大作用。
在放大区内，发射结正向偏置，集电结反向偏置，各输出特性曲线近似为水平的直线，表示当B i 一定时，C i 的值基本上不随CE u 而变化。
此时表现出B i 对C i 的控制作用，C B I I β=。
三极管在放大电路中主要工作在这个区域中。
一般将0b I ≤的区域称为截止区，由图可知，C I 也近似为零。
在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态。
3. BJT 的输入特性当晶体管的集电极与发射极之间的电压V CE 为某一固定值时，基极电压V BE 与基极电流I B 间的关系曲线称为双极型晶体管的特性曲线，即：()CE B BE u i f u ==常数（2）如果将V CE 固定在不同电压值条件下然后在调节U BE 的同时测量不同I B 值对应的U BE 值，便可绘出晶体管的输入特性曲线，如图3所示：图3 BJT 的输入特性曲线当U ce=0V 时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上是两个二极管并联的正向特性曲线。
当1CE U V >，0cb ce be U U U =->时，集电结已进入反偏状态，开始收集载流子，且基区复合减少，特性曲线将向右稍微移动一些，I C /I B增大。
但U ce再增加时，曲线右移很不明显。
三、实验内容与步骤1.设计目标参数：尺寸:N型衬底（2um×1um）；结构:集电区(2um×1um ，gauss分布，峰值1e18，峰值在1um处)；基区（集电结结深0.15um，gauss分布，峰值浓度1e18，峰值在0.05um 处）；发射区（发射结结深0.05 um，gauss分布，峰值浓度5e19，峰值在0um 处）。