MOSFET实验报告
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。
MOS放大电路设计仿真与实现实验报告
MOS放大电路设计仿真与实现实验报告实验报告：MOS放大电路设计、仿真与实现一、实验目的本实验的主要目的是通过设计、仿真和实现MOS放大电路来加深对MOSFET的理解，并熟悉模拟电路的设计过程。
二、实验原理MOSFET是一种主要由金属氧化物半导体场效应管构成的电流驱动元件。
与BJT相比，MOSFET具有输入阻抗高、功率损耗小、耐电压高、尺寸小等优点。
在MOS放大电路中，可以采用共源共源极放大电路、共栅共栅极放大电路等不同的电路结构。
三、实验步骤1.根据实验要求选择合适的电路结构，并计算所需材料参数（参考已知电流源和负载阻抗）。
2.选择合适的MOS管，并仿真验证其工作参数。
3.根据仿真结果确定电路的放大倍数、频率响应等。
4.根据电路需求，设计电流源电路和源极/栅极电路。
5.仿真整个电路的性能，并调整参数以优化电路性能。
6.根据仿真结果确定电路的工作参数，并进行电路的实现。
7.通过实验测量电路性能，验证仿真结果的正确性。
8.对实验结果进行分析，总结实验的过程和经验。
四、实验设备和材料1.计算机及电子仿真软件。
2.实验电路板。
3.集成电路元器件（MOSFET、电阻等）。
4.信号发生器。
5.示波器。
6.万用表等实验设备。
五、实验结果与分析通过仿真和实验，可以得到MOS放大电路的电压增益、输入输出阻抗、频率响应等参数。
根据实验结果，可以验证设计的合理性，并进行参数调整优化。
在实际应用中，MOS放大电路被广泛应用于音频放大器、功率放大器、运算放大器等场合。
因为MOSFET具有较大输入阻抗，所以MOS放大电路可以在输入端直接连接信号源，而不需要额外的输入电阻。
此外，MOS放大电路的功率损耗较小，适用于各种功率要求不同的应用场合。
六、实验心得通过设计、仿真和实现MOS放大电路的实验，我更加深入地理解了MOSFET的原理和应用。
在实验过程中，我通过不断调整电路参数和元器件选择，逐步提高了电路的性能。
通过与实验结果的对比，我发现仿真和实验结果基本吻合，验证了仿真的准确性。
集成电路实验报告
集成电路实验报告本次实验主要介绍集成电路的基本概念和电路设计方法，通过设计和制作CMOS场效应晶体管（MOSFET）的放大器电路来实现对这些知识的应用。
本次实验的主要内容如下：一、实验器材和材料本次实验所使用的器材和材料：1、计算机2、激光打印机3、示波器4、信号源5、直流电源6、理想电感7、电容8、MOSFET二、实验原理本次实验涉及的知识点包括：1、MOSFET的基本概念和特性MOSFET是一种场效应管，在电子学中起到了很重要的作用。
它的主要特点是控制端的电压可以改变通道区中的电子密度，从而控制电流流过管子中的通道。
根据不同的控制方式，MOSFET可以分为N型和P型两种。
2、放大器电路的基本原理放大器电路是一种能够放大电信号的电路，可以将小电信号放大为相对较大的电信号。
根据不同的信号类型和放大器类型，可以设计不同种类的放大器电路。
三、实验内容和步骤本次实验的实验内容和步骤如下：1、设计MOSFET的放大器电路首先，我们需要根据实验所需放大器的需求，设计出一种合理的MOSFET放大器电路。
具体步骤如下：（1）根据输入信号和输出信号的大小，计算出所需放大器的放大倍数。
（2）根据放大倍数，选择合适的与MOSFET配合使用的电容和电阻。
（3）将MOSFET、电容和电阻按照电路图的样式和连接方式进行连接。
制作和测试MOSFET放大器电路，具体步骤如下：（2）使用万用表对焊接完成的电路进行测试，确保电路连接正常。
（3）将电路连接到直流电源和信号源上，调节电源和信号源的参数，测试电路的放大效果。
四、实验结果分析本次实验的主要结果包括设计和制作的MOSFET放大器电路以及测试结果。
通过测试结果的分析，我们可以对电路的性能进行评估，并确定是否满足所需放大倍数的要求。
五、实验总结通过本次实验，我们了解了集成电路的基本概念和电路设计方法，并掌握了MOSFET放大器电路的设计和制作方法。
通过实验结果的分析，我们也可以更好地理解和掌握集成电路的相关知识和应用。
场效应管实验报告
场效应管实验报告场效应管实验报告引言：场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种常见的半导体器件，广泛应用于电子电路中。
本实验旨在通过实际操作，深入了解场效应管的性质和特点，以及其在电路中的应用。
一、实验目的通过实验，掌握场效应管的基本原理和工作特性，了解其在放大电路中的应用。
二、实验原理场效应管由栅极、漏极和源极三个电极组成。
栅极与源极之间的电压可以控制漏极与源极之间的电流，从而实现对电路的放大和控制。
根据栅极结构的不同，场效应管可以分为金属-氧化物半导体场效应管（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET）和结型场效应管（Junction Field Effect Transistor，简称JFET）两种。
三、实验器材和仪器1. 场效应管（MOSFET或JFET）2. 直流电源3. 变阻器4. 示波器5. 电阻、电容等元件四、实验步骤及结果分析1. 实验一：静态特性测量通过调节直流电源的电压，测量并记录场效应管在不同栅极电压下的漏极电流。
根据测量数据，绘制栅极电压与漏极电流之间的关系曲线。
分析曲线的特点，了解场效应管的工作状态和特性。
2. 实验二：动态特性测量将场效应管作为放大器的关键元件，通过接入变阻器、电容等元件，构建放大电路。
调节输入信号的幅值和频率，测量并记录输出信号的波形和幅度。
通过对比输入输出信号，分析场效应管的放大特性和频率响应。
3. 实验三：稳定性和可靠性测试在实验二的基础上，通过调节电源电压和工作温度，测试场效应管在不同工作条件下的稳定性和可靠性。
观察输出信号的变化情况，分析场效应管的工作范围和极限。
五、实验结论1. 场效应管的静态特性曲线呈现出明显的非线性特点，通过调节栅极电压可以实现对漏极电流的控制。
2. 场效应管作为放大器的关键元件，能够实现输入信号的放大，并具有一定的频率响应。
开关管特性实验报告
开关管特性实验报告1. 了解开关管的基本原理和特性。
2. 掌握开关管的触发方法和工作状态。
3. 理解开关管的电流和电压特性。
实验仪器和材料：1. 开关管（MOSFET或IGBT）。
2. 直流电源。
3. 示波器。
4. 电阻、电容、电感等元件。
实验原理：开关管是一种具有开关功能的半导体器件，通常用于控制高功率电流的开关操作。
常见的开关管有MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和IGBT（绝缘栅双极型晶体管）。
MOSFET是一种三电极器件，包括源极、栅极和漏极。
它的工作原理是通过改变栅极与源极之间的电势差，控制漏极-源极间的电流。
当栅极与源极之间的电势差小于临界电压时，MOSFET处于截止状态，没有漏极-源极间的导电；当电势差大于临界电压时，MOSFET处于导通状态，有漏极-源极间的导电。
IGBT是一种双极型晶体管，结合了MOSFET的控制特性和双极型晶体管的导通特性。
它的工作原理是通过控制栅极-集电极间的电势差，控制集电极-发射极间的电流。
当栅极-集电极间的电势差小于临界电压时，IGBT处于截止状态，没有集电极-发射极间的导电；当电势差大于临界电压时，IGBT处于导通状态，有集电极-发射极间的导电。
实验步骤：1. 将开关管连接到直流电源，接通电源。
2. 调节电源的输出电压为适当的数值。
3. 在开关管的源极和漏极之间串联一个负载，如电阻、电容或电感。
4. 使用示波器测量开关管的输入端和输出端的电压波形。
5. 改变直流电源的输出电压，记录开关管的导通和截止状态。
6. 改变负载的数值，记录开关管的电流和电压特性。
实验结果与分析：实验中，根据不同类型的开关管（MOSFET或IGBT）和不同的电路设置，可以获得不同的实验结果。
在正常情况下，开关管处于导通状态时，输出端的电压接近于零；而在截止状态下，输出端的电压接近于输入端的电压。
在改变直流电源的输出电压时，可以观察到开关管的导通和截止状态的变化。
当电源输出电压低于开关管的临界电压时，开关管处于截止状态，没有导通电流；当电源输出电压高于开关管的临界电压时，开关管处于导通状态，有导通电流。
mosfet的实验报告
mosfet的实验报告MOSFET的实验报告引言：MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管) 是一种重要的电子器件，具有广泛的应用领域。
本篇实验报告将介绍MOSFET的基本原理、实验装置、实验步骤、实验结果以及对实验结果的分析和讨论。
一、MOSFET的基本原理MOSFET是一种三端器件，由金属氧化物半导体结构组成。
它的主要特点是在输入电压较低的情况下，能够控制较大的输出电流。
MOSFET有两种类型：N沟道型和P沟道型，根据实验要求，我们选择了N沟道型MOSFET。
二、实验装置本次实验所需的装置包括：MOSFET芯片、直流电源、电阻、示波器、万用表、电容、电感等。
三、实验步骤1. 将MOSFET芯片正确连接到实验电路中，并确保连接正确无误。
2. 将直流电源连接到电路中，设置合适的电压和电流值。
3. 使用示波器测量输入和输出信号的波形，并记录下来。
4. 使用万用表测量电路中的电流和电压值，并记录下来。
5. 对实验进行多次重复，确保实验结果的准确性。
四、实验结果在实验过程中，我们观察到了以下结果：1. 输入电压的变化对输出电流和电压有明显的影响。
2. MOSFET的工作在某一特定电压范围内更为稳定。
3. 输出电流和电压随着输入电压的增加而增加，但增长速度逐渐减缓。
五、实验结果分析和讨论根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. MOSFET在特定电压范围内具有较好的线性特性，适合用作放大器。
2. MOSFET的输出电流和电压与输入电压之间存在一定的关系，可以通过合适的电路设计实现不同的功能。
3. MOSFET的工作在某一特定电压范围内更为稳定，超出该范围可能导致器件损坏。
六、实验的应用前景MOSFET作为一种重要的电子器件，在现代电子技术中具有广泛的应用前景。
它可以用于放大电路、开关电路、模拟电路等领域。
随着科技的不断进步，MOSFET的性能也在不断提高，未来它将在更多领域发挥重要作用。
结论：通过本次实验，我们对MOSFET的基本原理和特性有了更深入的了解。
自关断器件(MOSFET)实验
电力电子自关断器件驱动与保护电路实验一、实验目的(1)加深理解各种自关断器件对驱动与保护电路的要求与理解。
(2)熟悉各种自关断器件的驱动与保护电路的结构及特点。
(3)掌握由自关断器件构成PWM 直流斩波电路。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理本实验分别由GTO、GTR、MOSFET、IGBT等自关断器件构成直流电动机斩波调速电路。
通过控制自关断器件的驱动信号的占空比来改变斩波器输出电压的脉宽，从而改变直流电动机的电枢电压实现调压调速。
通过本实验可对上述自关断器件及其驱动与保护电路有比较深刻的理解。
自关断器件的实验接线及实验原理图如图所示，图中直流电源可由控制屏上的励磁电源提供，接线时，应从直流电源的正极出发，经过自关断器件、负载（灯泡）及直流电流表再回到直流电源的负端，构成实验主电路。
四、实验内容自关断器件及其驱动、保护电路的研究（可根据需要选择一种或几种自关断器件）。
我们今天主要选择MOSFET和可关断晶闸管作为代表来研究一下自关断器件的驱动和保护电路。
五、实验方法(1) MOSFET 的驱动与保护电路实验电流主回路接线：从“励磁电源”的正极出发，经过MOSFET和负载（灯泡在DJK22挂箱上）及直流电流表回到“励磁电源”的负极（负载上并联了直流电压表）。
驱动电路接线：1）将DJK12 实验挂箱上PWM发生器的频率选择开关拨至“高频档”，用示波器观察，调节频率电位器，使方波的输出频率在“8KHz～10KHz”范围内。
2）把DJK12挂箱里PWM模块的输出端和同一挂箱的MOSFET模块的输入端相连接（注意极性）。
3） DJK12挂箱里MOSFET模块接上正负15V电源（注意极性）。
4）MOSFET模块的输出端的G、S分别和DJK07挂箱的MOSFET模块的相应点连接（G接G、S接S）。
完成上述接线以后，检查无误，可按照下面的方法逐步通电：1）在未接通主电路的情况下（即励磁电源不要通电），接通驱动模块的电源，用示波器观察驱动模块的输出端的波形，调节PWM 波形发生器的频率及占空比，观测PWM波形的变化规律。
场效应管放大器实验报告
场效应管放大器实验报告场效应管放大器实验报告引言：场效应管（Field Effect Transistor，简称FET）是一种广泛应用于电子设备中的三极管。
它具有高输入阻抗、低输出阻抗、低噪声和低失真等优点，因此在放大器电路中得到了广泛应用。
本实验旨在通过搭建场效应管放大器电路，探究其性能特点和工作原理。
一、实验目的本实验的主要目的是研究场效应管放大器的工作原理和性能特点，包括输入输出特性、放大倍数、频率响应等。
二、实验原理场效应管是一种三极管，由栅极、漏极和源极组成。
其工作原理是通过栅极电压的变化来控制漏极-源极之间的电流，从而实现信号的放大。
场效应管有不同的类型，包括MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和JFET（结型场效应管）。
本实验采用JFET作为放大器的核心元件。
三、实验器材和电路图实验器材包括JFET、电阻、电容、信号发生器、示波器等。
电路图如下所示。
（此处省略电路图的描述）四、实验步骤与结果1. 搭建电路：根据电路图连接JFET、电阻和电容等元件，接入信号发生器和示波器。
2. 测量输入输出特性：通过调节信号发生器的频率和幅度，测量不同输入电压下的输出电压并记录。
3. 测量放大倍数：固定输入电压，测量输出电压，并计算放大倍数。
4. 测量频率响应：在一定的输入电压下，改变信号发生器的频率，测量输出电压的变化，并绘制频率响应曲线。
根据实验步骤，我们进行了一系列的实验测量，并得到了以下结果。
（此处省略实验结果的具体数值和图表）五、实验分析与讨论通过实验测量，我们可以得到场效应管放大器的输入输出特性曲线、放大倍数曲线以及频率响应曲线。
根据实验结果，我们可以进行以下分析和讨论。
1. 输入输出特性曲线显示了场效应管放大器的非线性特点。
随着输入电压的增大，输出电压也会相应增大，但是当输入电压达到一定值后，输出电压将不再线性增大。
2. 放大倍数曲线显示了场效应管放大器的放大效果。
我们可以通过计算不同输入电压下的输出电压比值来得到放大倍数。
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华中科技大学
《电子线路设计、测试与实验》实验报告
实验名称：集成运算放大器的基本应用
院（系）：电信系
专业班级：信卓1501
姓名：刘吉光
学号：U1
时间：
地点：南一楼东303
实验成绩：
指导教师：王振
2016年 11 月 01 日
一、实验目的
1、掌握MOSFET的正确使用方法
2、掌握用MOSFET共源级放大电路的安装与测试技术
3、掌握MOSFET的主要性能参数及其测试方法
二、实验元器件
三、预习要求
1、复习MOS管的工作原理
2、复习静态工作点和小信号模型以及各参数的计算方法
3、实验之前先计算理论值
4、自拟实验数据表格
四、实验原理及参考电路
本实验采用2N7000金属半导体场效应管和电阻电容等构成基本放大电路
五、实验内容
1、测试电路的静态工作点
接好电路。
安装电路前先用万用表测试电阻值，检查无误后接通电源。
用数字万用表的直流电压档测量V G 、V S、V D，计算静态工作点Q，填入表中。
VG/V VS/V VD/V IDQ/mA VGS/V VDS/V
Rg1=ΩR g2=ΩRd=ΩRs=Ω
2、测试放大电路的输入输出波形和通带电压增益
检查无误后接通电源。
调整信号源，使其输出峰峰值为30mV、频率为1kHz的正弦波，作为放大信号v i。
分别用示波器的两个通道同时测试v i和v o，在实验报告上定量画出v i和v o的波形（时间轴上下对齐），分别测试负载开路和R L=两种情况下的v i和v o，填入表中。
负载情况Vipp/mV Vopp/mV|Av||Av|理论值相对误差
负载开路309807%
RL=Ω305406%
输入波形
输出波形
3、测试放大电路的输入电阻。
采用在输入回路串入已知电阻的方法测量输入电阻。
由于MOSFET放大电路的输入电阻较大，所以当测量仪器的输入电阻不够大时，采用如图所示方法可以减小误差。
R取值尽量与R i接近（此处可取51k）。
信号源不变，用示波器一个通道始终监视vi波形，另一个通道
先后测量开关S闭合
和断开时对应的输出
电压vo1和vo2，则输入电阻为
Ri=R*vo2/（vo1-vo2）
测量过程要保证不出现失真现象
4、测试放大电路的输出电阻。
采用改变负载的方法测试输出电阻。
分别测试负载开路输出电压v o’和接入已知负载RL时的输出电压vo，同样要保证不失真。
R L越接近Ro误差越小。
5、测试放大电路的通频带
用示波器一个通道始终监视输入信号的峰峰值，保持输入波形峰峰值不变，用另一个通道测出输出波形的峰峰值。
逐渐提高信号源的频率，观测输出波形的幅值变化，并相应适时调节示波器水平轴的扫描速率，保证始终能观测到清晰正常的正弦波。
持续提高频率，直到输出波形峰峰值降为1kHz时的倍，此时的频率即为上限频率f L，记录。
测试过程必须时刻监视输入波形峰峰值，若有变化，需调节信号源幅值
BW=f H-f L
6、两种失真
失真波形VG\V VS\V VD\V IDQ\mA VGSQ\V VDSQ\V失真类型○截止失真○饱和失真截止失真饱和失真
7、使用OrCAD分析共源级放大电路，完成五项指标的仿真分析，并于实验结果进行比较。
静态工作点 Rp(set)=
输入电压
40mV
0V
-40mV
0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms 5.0ms V(VS)
Time
输出电压
Time
0s
1.0ms
2.0ms
3.0ms
4.0ms
5.0ms
V(VL)
-2.0V
0V
幅频响应曲线
Frequency
10Hz 100Hz
1.0KHz 10KHz 100KHz
1.0MHz 10MHz 100MHz
DB(V(RL:2)/V(Vi:+))
-200
20
40
(1.4030M,28.959)
(29.552,28.970)
16.166,25.622)
(6.3668K,31.976)
输入电阻的频率响应
Frequency
10Hz 100Hz
1.0KHz 10KHz 100KHz
1.0MHz 10MHz 100MHz
V(C1:2) / I(C1)
40K
80K
(100.000M,609.764)
(220.362,72.597K)
输出电阻的频率响应
Frequency
10Hz 100Hz
1.0KHz
10KHz 100KHz
1.0MHz 10MHz 100MHz
V(V2:+) / I(V2)
04.0K
(985.800,5.0998K)
相频特征曲线
Frequency
10Hz 100Hz
1.0KHz 10KHz 100KHz
1.0MHz 10MHz 100MHz
P(V(VO)/V(Vi:+))
-400d
-300d
-200d
-100d
(1.0145K,-178.432)
Rp=max 饱和失真
Time
0s
1.0ms
2.0ms
3.0ms
4.0ms
5.0ms
V(C6:2)
11.4V
11.6V
11.8V
(2.2529m,11.488)
(752.846u,11.999)
Rp=min 截止失真
Vampl=1500mv
2.12V
2.08V
2.04V
0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms 5.0ms V(C6:2)
Time
Vampl=2000mv
10V
5V
0V
0s 1.0ms 2.0ms 3.0ms 4.0ms 5.0ms V(C6:2)
Time
8、撰写实验报告记录调试过程中出现的问题，分析原因。
（1）在调整静态工作点的时候，VD与VGS之中，二者总是不能同时满足要求，最终我发现VD稍大于6V时，MOS管同样能够正常放大信号，所以我判定当前静态工作点能够使MOS正常工作。
（2）在接入信号发生器时，发现示波器上波形有很多毛刺，并且波形不稳定。
经检查后发现是地线没有接好，重新连接地线后波形形状大幅改善。
（3）在测量失真波形的时候，我发现如何调整电位器Rf，都不能出现很好的输出波形，所以我增大了输入信号的幅值，直到出现了比较好的失真波形。