BJT直流參數(shù)測試

1、-PAGE . z.BJT、MOS直流參數(shù)測試實驗 順序及考前須知復習指導書熟悉儀器不開機將功耗電阻調(diào)至適宜位置，一般1k左右即可。將集電極電壓檔調(diào)回到最小的檔位。4、根據(jù)晶體管類型，設置正常工作狀態(tài)下的偏置電壓。5、儀器調(diào)零將基區(qū)零點、集電區(qū)零點分別在顯示屏上顯示，然后將之調(diào)至一樣位置，注意，非調(diào)*、y軸位置旋鈕 -這同時“等幅度調(diào)整了兩者顯示位置，故為非調(diào)零6、先調(diào)出正確的輸出特性曲線，完成此步驟后，再測試指導書中的各項實驗內(nèi)容.為有效調(diào)出輸出特性曲線時，注意：A各極的正負偏置最重要理論上自己分析正負B、然后才是所施加電壓大小C、沒有輸出特性曲線，可能偏置錯誤，也可能是管子尚未開啟。此外，

2、常見導致問題包括：1). 測試擊穿電壓或擊穿電流時，因擊穿電流較大，此時應“及時回調(diào)，否則熱擊穿的話，需重新測試所有數(shù)據(jù)。2). 所用晶體管管腳易斷，實驗時管腳需要彎曲的話，應使其“彎曲點遠離封的裝殼。3). 實驗中假設旋鈕旋不動，則說明已調(diào)到最大或最小量程。此時，“假設因旋鈕指示的位置 和 面板上標示的 最大/最小位置 對不上，仍說明其所在位置 為最大/最小量程檔，此時，切勿“繼續(xù)用力用力旋擰，否則將導致旋鈕故障進而無法繼續(xù)實驗！4). IC要保證較小，因所測對象是小功率管，一般1mA以下足夠，勿太高*些同學毫無概念甚至調(diào)到幾百mA，這樣很容易燒掉導致數(shù)據(jù)作廢。5). 實驗中，切換量程時尤其

3、是集電極電壓換量程時，務必注意需先將旋鈕旋到最小，再換量程，經(jīng)常的錯誤是直接換量程，導致的問題是：1、電流過大，器件局部燒壞現(xiàn)場檢查或?qū)嶒瀳蟾鏅z查時，特性曲線與記錄不一致，影響成績； 2、器件完全燒毀如此數(shù)據(jù)全部作廢；3、更嚴重情況是儀器燒毀成績零。該情況試驗中經(jīng)常出現(xiàn)，特別提醒注意。6). 所測電流較大時，注意功耗電阻要增加，否則易燒。7).實驗完畢，將各電阻調(diào)到最大，量程檔調(diào)至最小，關機。8、開關圖示儀尤其新圖示儀時，注意將集電極電壓置零后，再關閉翻開。以往曾出現(xiàn)直接關、開導致儀器點不亮情況。此外，假設所測為MOS管，還需注意：實驗前 釋放身上靜電基極模塊需置于“電壓檔，切勿置于電流檔，否

4、則MOS管擊穿。假設置于電流檔，操作之前需要B、E之間加一電阻。VGS加的電壓較小，3V以下足矣，否則可能燒毀。對絕緣型場效應管如MOS管2N7000、BS250不可測柵源擊穿電壓。由于跨導較大，說明問題時最好多拍幾個圖片對應不同偏置條件以準確說明問題。指導書中P-mos管中正負偏置有錯8、采用圖示儀測量閾值電壓，有可能實驗二、雙極性晶體管直流特性參數(shù)測量一、 引言晶體管在半導體器件中占有重要的地位，也是組成集成電路的根本元件。晶體管的各種特性參數(shù)可以通過專用儀器-晶體管特性圖示儀進展直接測量。了解和測量實際的晶體管的各種性能參數(shù)不僅有助于掌握晶體管的工作機理，而且還可以分析造成各種器件失敗的

5、原因，晶體管特性圖示儀是半導體工藝生產(chǎn)線上最常用的一種工藝質(zhì)量檢測工具。本實驗的目的是：了解晶體管特性圖示儀的工作原理；學會正確使用晶體管特性圖示儀；測量共發(fā)射極晶體管的輸入特性、輸出特性、反向擊穿特性和飽和壓降等直流特性，了解BJT的各種根本參數(shù)定義域測量方法。二、晶體管特性圖示儀的工作原理和根本構(gòu)造 晶體管的輸出特性曲線如圖1所示，這是一組曲線族，對于其中任一條曲線，相當于Ib =常數(shù)即基極電流Ib不變。曲線顯示出集電極與發(fā)射極之間的電壓Vcc增加時，集電極電流Ic的變化。因此，為了顯示一條特性曲線，可以采用如圖2所示的方法，既固定基極電流Ib為： 1圖1共射晶體管輸出特性曲線 圖2共射晶

6、體管接法在集電極到發(fā)射極的回路中，接入一個鋸齒波電壓發(fā)生器Ec和一個小的電阻Rc，晶體管發(fā)射極接地。由于電阻R很小，鋸齒波電壓實際上可以看成是加在晶體管的集電極和發(fā)射極之間。晶體管的集電極電流從電阻Rc上流過，電阻Rc上的電壓降就正比于Ic。如果把晶體管的c、e兩點接到示波管的*偏轉(zhuǎn)板上，把電阻Rc兩端接到示波管的y偏轉(zhuǎn)板上，示波器便顯示出晶體管的Ic隨Vcc變化的曲線。為了保證測量的準確性，電阻Rc應該很小。用這種方法只能顯示出一條特性曲線，因為此時晶體管的基極電流Ib是固定不變的。 如果要測量整個特性曲線族，則要求基極電流Ib改變?；鶚O電流Ib的改變采用階梯變化，每一個階梯維持的時間正好等

7、于作用在集電極的鋸齒波電壓的周期，如圖3所示。階梯電壓每跳一級，電流Ib便增加一級。每一級階梯的增幅可根據(jù)不同的晶體管的做相應的調(diào)整。晶體管特性圖示儀便是按照上述原理設計的，它包括階梯電壓發(fā)生器供基極或發(fā)射極階梯波、鋸齒波電壓發(fā)生器供集電極掃描電壓、*軸放大器、y軸放大器、示波管系統(tǒng)等組成，其單元作用如圖4所示。作用在垂直偏轉(zhuǎn)板上的除Ic實際上是IcRc外，還可以是基極電壓、基極電流、外接或校正電壓。由于*軸和y軸作用選擇的不同，在示波器熒光屏上顯示出的特性就完全不同。例如：假設*軸作用為集電極電壓，y軸作用選擇集電極電流，得到晶體管的輸出特性曲線；假設*軸作用為基極電流，y軸作用選擇集電極電

8、流，得到晶體管的電流增益特性即特性；假設y軸作用為基極電流，*軸作用是基極電流，得到晶體管的輸入特性曲線。圖3 階梯波和鋸齒波信號 圖4 圖示儀的原理方框圖三、晶體管特性圖示儀的使用方法為了不使被測晶體管和儀器損壞，在測試前必須充分了解儀器的使用方法和晶體管的規(guī)格見另一文件，測試中，在調(diào)整儀器的各個選擇開關和轉(zhuǎn)換量時，必須注意使加于被測晶體管的電壓、電流并配合功耗電阻從低量程慢慢提高，直到滿足測量要求。以*J4810A型晶體管特性曲線圖示儀為例，儀器操作程序如下：1、開啟電源，預熱5分鐘。2、調(diào)整示波器： 1拉電源開。 2調(diào)整輝度到適中的亮度； 3調(diào)整聚焦和輔助聚焦，使線跡清晰。 4調(diào)整*、y

9、移位，使光點停留在適于觀察的位置。3、基極階梯調(diào)零階梯調(diào)零是使階梯信號的起始級在零電位的位置即使之與集電極的零電位重合。步驟：a). 先將Y軸置于“外接; b). 使*軸顯示集電極信號，找出集電極信號零點，并至移位于適宜位置； c). 再使*軸顯示基極信號可偏置于“階梯信號或VBE區(qū)域，找出階梯信號的零點； d). 調(diào)整“調(diào)零旋鈕，使上述兩者零點重合。4、調(diào)出晶體管的輸出特性曲線，確保實驗中的各種參數(shù)偏置正確。1、考慮各管腳的排列方式；2、考慮各管腳的正負偏置。5、獲得正確輸出特性曲線即確保已了解各項條件的根本偏置后，開場指導書的各項內(nèi)容測試。四、實驗步驟及測試內(nèi)容本實驗分別測量NPN和PNP

10、晶體管各一。實驗中的數(shù)據(jù)記錄方法見實驗要求注意：拍照時不但拍下顯示屏的曲線，還要拍各檔位的偏置情況。另外，為較完整表達晶體管的特性，每項測量內(nèi)容有時需拍多*圖片以反映不同情況如大、小電流下的參數(shù)變化情況而不僅僅是一個數(shù)值。請務必自行預習相關知識，根據(jù)實驗實際情況，以確定 較完整準確記錄數(shù)據(jù) 的方法。記錄數(shù)據(jù)或拍照時注意：假設條件允許，應盡可能減小視覺誤差，同時應盡量使曲線不要超出屏幕*圍，否則易被認為不恰當測量可能超出允許的量程。測量擊穿電壓時，務必加一定的功耗電阻；集電極電壓跳檔時，務必將旋鈕跳到最小后再跳檔。如下以“其它晶體管的數(shù)據(jù)記錄方法為例，僅供參考，切勿照搬照抄注意 所用晶體管型號與

11、實驗中晶體管型號有所區(qū)別。1、NPN管測試以C9013為例1輸入特性曲線和輸入電阻Ri在共射晶體管電路中，輸出交流短路時，輸入電壓和輸入電流之比為Ri，即 (2 )它是共射晶體管輸入特性曲線斜率的倒數(shù)。例如需測C9013在VCE = 10V時*一工作點Q的Ri值，晶體管接法如圖5所示。各旋鈕位置為：峰值電壓*圍 010V極性集電極掃描 正+極性階梯 正+功耗限制電阻 0.11k適中選擇*軸作用 電壓0 .1V/度y軸作用 階梯作用 重復階梯選擇 0.1mA/級測試時，在未插入樣管時先將*軸集電極電壓置于1V/度，調(diào)峰值電壓為10V，然后插入樣管，將*軸作用扳到電壓0.1V/度，即得VCE=10

12、V時的輸入特性曲線。這樣可測得圖6；以中間一條線為基準，取相臨兩條線的電壓差Vb和電流差Ib，根據(jù) 3可求出共發(fā)射極的輸入阻抗。圖5 晶體管接法 圖6 晶體管的輸入特性曲線2輸出特性曲線、轉(zhuǎn)移特性曲線和在共射電路中，輸出交流短路時，輸出電流和輸入電流增量之比為共射晶體管交流電流放大系數(shù)。晶體管接法如圖5所示。旋鈕位置如下：峰值電壓*圍 010V極性集電極掃描 正+極性階梯 正+功耗限制電阻 0.11k*軸 集電極電壓2V/度y軸 集電極電流2mA/度階梯選擇 0.02mA/級階梯作用 重復調(diào)節(jié)峰值電壓得到圖7所示共射晶體管輸出特性曲線。再調(diào)節(jié)“級/族增加到Ic=10mA如不到10mA，可改變基

13、極階梯選擇及功耗電阻大小，此時讀出集電極電壓Vc=1V時的Ic和Ib值，可求出參數(shù)。 3用這種方法測得的只是一個晶體管電流放大放大系數(shù)的總情況。實際上晶體管電流放大系數(shù)隨Ic而變化，因此可以觀察一下IcIb 曲線：將*軸作用至“基極電流或基極電壓，即得Vc=2V左右的IcIb 曲線見圖8，該曲線上*一點的一定的Ic斜率即對應Ic下的參數(shù)值，從斜率的大小就可以看到不同Ic下放大系數(shù)的情況。圖7共射晶體管輸出特性的讀測 圖8共射晶體管的轉(zhuǎn)移特性 注意：可改變不同基級電流，觀察大中小電流下直流放大倍數(shù)的變化情況。 3反向擊穿電壓測量 建議：本項與下一項測試同時進展BVCBO發(fā)射極開路，集電極電流為規(guī)

14、定值時，CB間的反向電壓值。BVCEO基極開路，集電極電流為規(guī)定值時，CE間的反向電壓值。BVEBO集電極開路，發(fā)射極電流為規(guī)定值時，EB間的反向電壓值。理論上可推導出對硅npn管，n = 4。硅雙擴散管的基區(qū)平均雜質(zhì)濃度，所以，一般BVCBOBVCEOBVEBO，一般BVCBOBVEBOBVCEO。C9013的BVCBO和BVCEO的測試條件為IC=100A, VEBO 的為IE =100A。晶體管的接法如圖9示。旋鈕位置為： 峰值電壓*圍 0100測BVCBO，BVCEO 010 測BVEBO 極性集電極掃描 正+ 功耗電阻 550k *軸 集電極電壓10V/度測BVCBO，BVCEO 1

15、V/度測BVEBO y軸 集電極電流0.1mA/度將峰值電壓調(diào)整到適宜的值，即可得到圖10所示的值。圖9 測擊穿電壓時晶體管的接法圖10晶體管擊穿電壓測量值的示意圖4 反向飽和電流(a)基極反向飽和電流ICBO集電極基極反向飽和電流表示發(fā)射極開路，c、b間加上一定反向電壓時的反向電流。它實際上和單個PN結(jié)的反向電流是一樣的，因此，它只決定于溫度和少數(shù)載流子的濃度。ICBO不受發(fā)射極電流和基極電流控制，它對電流放大無奉獻。ICBO過大的晶體管根本無法使用，顯然，ICBO越小越好。(b)發(fā)射極基極反向飽和電流IEBO發(fā)射極基極反向飽和電流IEBO表示集電極開路，e、b間加上一定反向電壓時的反向電流

16、。構(gòu)成IEBO的原因與ICBO是類同的。實際上也是一個PN結(jié)的反向電流。反向飽和電流一般較小，故電流表量程選為200A。測量IEBO所要求的加在e、b間的電壓一般不高，大約46V，有些會大些，為便于讀數(shù)，選擇其量程為100V。電源電壓為可調(diào)的。(c)集電極發(fā)射集反向飽和電流ICEOICEO表示基極開路，ce間加一定反向電壓時的集電極電流。由于這個電流從集電區(qū)穿過基區(qū)流至發(fā)射區(qū)，所以又叫穿透電流。當c、e間加上反向電壓后，反向電壓就加在發(fā)射結(jié)和集電結(jié)上，即在發(fā)射結(jié)分配有正向電壓，集電結(jié)分配有反向電壓，如圖3.4所示。集電結(jié)在反向電壓作用下，集電區(qū)的少數(shù)載流子空穴就要漂移到基區(qū)，它的數(shù)量就等于IC

17、BO；另一方面，發(fā)射結(jié)在正向電壓作用下，發(fā)射區(qū)的多數(shù)載流子電子就要擴散到基區(qū)，由于基極開路，因此集電區(qū)的空穴漂移到基區(qū)后，不能由基極外部電源補充電子與其復合，形成基極電流，而只能與發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子復合，由此可見由發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子，為了與由集電區(qū)到達基區(qū)的空穴復合而分出來的局部剛好是ICBO，其余大局部到達集電區(qū)。根據(jù)BJT電流分配規(guī)律：發(fā)射區(qū)每向基區(qū)供應一個復合用的載流子，就要向集電區(qū)供應個載流子，因此到達集電極的電子數(shù)等于在基區(qū)復合的倍。于是發(fā)射極總的電流為： ICEO=ICBO+ICBO=(1+)ICBO由于ICEO比ICBO大得多，測量起來較容易，故常把測量ICEO作為判斷管子質(zhì)

18、量的重要依據(jù)。根據(jù)上述分析,可得其測試電路如圖2.7：電流表量程為200A，電壓表量程為100V，電源電壓為可調(diào)的。5飽和壓降VCES和正向壓降VBESVCES和VBES是功率管的重要參數(shù)，對開關管尤其重要。VCES是共射晶體管飽和態(tài)時CE間的壓降。VECS與實際測試條件有關，通常處于*一*圍，而非一固定值。VBES是共射晶體管飽和態(tài)時BE間的壓降。一般硅管的VBES =0.70.8V，鍺管的VBES =0.30.4V。VBES與芯片外表的鋁硅接觸情況有關，鋁硅合金不好，或光刻引線孔時殘留有薄氧化層都會導致VBES過大。VCES的大小與襯底材料和測試條件有一定的關系。測試時，晶體管接法仍如圖5所示。當測試條件為IC=10mA、IB=1mA時(請準確了解該偏置條件的含義，防止實驗中照搬照抄)，圖示儀的旋鈕位置如下： 峰值電壓*圍 050V功耗電阻 0.51K極性集電極掃描 正+極性階梯 正+*軸 集電極電壓0.05V/度y軸 集電極電流1mA/度階梯信號選擇 0.1mA/級階梯信號 重復級/族 10調(diào)峰值電壓，使第10級即第11根曲線與IC=10mA的線相交，此交點對應