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华桥大学微电子器件与电路实验实验报告IC2019实验2

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华侨大学微电子器件与电路(IC2020)Lec4PN结二极管I

华侨大学微电子器件与电路(IC2020)Lec4PN结二极管I

CH3 PN Junction and PN Diode I
Lec4 - 26/57
IC2020
Microelectronic Devices and Circuits
电场强度1
耗尽层正、负空间电荷分离产生 了自建电场.
在一维空间，可以由泊松方程来 确定电场强度
d
2 ( x)
dx2
=
−
dE ( x) dx
P区价带中空穴进入N区价带
电势差无法直接测量，然而内建电
碰到一个“势垒”
场和内建电场真实存在。
CH3 PN Junction and PN Diode I
Lec4 - 23/57
IC2020
Microelectronic Devices and Circuits
内建电势2
掺杂半导体的电子浓度和费米能级的关系为
异质结
IC2020
Microelectronic Devices and Circuits
为什么要学习PN结2
金属氧化物半导体场效应管 MOSFET
PN结
MOS电容
CH3 PN Junction and PN Diode I
Lec4 - 4/57
半导体物理基础
IC2020
Microelectronic Devices and Circuits
电场强度4
所以P区电场分布 同理N区电场分布
E(x)
=
−
qNa
s
(x
+
xp
)
E(x)
=
−
qNd
s
(x
−
xn )
−xp x 0 0 x xn
对于均匀掺杂PN结而言，电场是结区距离的线

微电子器件与电路实验实验三实验报告

微电子器件与电路实验实验三实验报告

微电子器件与电路实验报告
结构级联放大器瞬态分析增益，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，
结构最终的电压增益是否一致？什么原因会导致级联顺序
①交流分析电路的幅频特性，相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，
输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并
①交流分析电路的幅频特性，相频特性，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，
输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并输入输出信号延迟，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并。

微电子器件测试实验

微电子器件测试实验

实验步骤
1、根据实验要求连接实验仪器 Agilent4156C和实验样品。 2、按照实验要求设置实验参数。 3、测量MOSFET的输入（转移）特性曲 线和输出特性曲线 4、利用计算机处理和分析实验数据。
数据处理和分析
1、将测试的数据进行整理，列表比较。。 2、根据测量的数据绘制MOBFET直流通 输入、输出特性曲线。 3、利用MOSFET的输入（转移）特性曲 线求跨导和阈值电压等。
实验原理
MOS电容如图1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式的空 间电荷区有一定的厚度（~微米 量级），而不象金属中那样， 只集中在一薄层中（~0.1nm） 内。半导体表面空间电荷区的 厚度随偏压VG而变化，所以 MOS电容是微分电容。
输出特性
0.0022 0.0020 0.0018 0.0016 0.0014
Id(A)
0.0012 0.0010 0.0008 0.0006 0.0004 0.0002 0.0000 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
Vd(V)
实验内容
1、掌握MOSFET的输入（转移）特性曲线和 输出特性曲线测试原理和测试方法。 2、学习Agilent4156C半导体参数分析仪的 使用方法。 3、利用MOSFET的输入（转移）特性曲线求 跨导和阈值电压等。 4、利用绘图软件处理和分析实验数据。
输入特性
0.0011 0.0010 0.0009 0.0008 0.0007 0.0006
Id(V)
0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 0.0000 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

华侨大学电子工程系

华侨大学电子工程系

S
10.画出以下版图的等效电路： （忽略了背栅接触）
华侨大学电子工程系（The Department of Electronic Engineering Huaqiao University）2 华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室
N阱 有源区 P+ N+ Poly 接触孔 金属1 金属2 M1-M2通孔
华侨大学电子工程系
IC 工艺及版图设计
课后作业（一）
华侨大学厦门专用集成电路系统重点实验室 -2010-
IC 工艺及版图设计课后作业（一）
CH1-CH3 1.某种铜铝合金可以安全工作于 5 × 10 A / cm 的电流密度下。如果金属层厚度为 8000A ，
5 2 o
则 10um 宽的金属连线能承受 mA 的电流；当通过氧化台阶时，金属层厚度减小 了 50%，则该 10um 宽的金属连线能承受 mA 电流。(P155 T4.1) 2.芯片使用 0.01Ωicm P 型衬底顶部的 8um 厚的10Ωicm P 型外延层制作，计算从芯片抽取 25mA 电流需要
um 2 衬底接触面积。假设最大允许的衬底去偏置为 0.3V。(P155
T4.6) 3.以下 5 小题请任选 3 题回答 a).请解释“衬底去偏置效应” ，并且在 CMOS 版图设计中如何尽量避免衬底去偏置效应。 b).请解释“电迁移效应” ，并且在工艺和版图设计中如何减小“电迁移”的影响。 c).请解释“天线效应” ，并且在版图设计中如何避免“天线效应”的方法。 d).请解释“ESD” ，并且简要说明其可能造成的影响。 e).请介绍标准 CMOS 工艺中如何避免金属跨过场氧时在场氧下形成寄生沟道的方法。 4.一些失效器件被打开封装后进行显微微观结构检测。对应以下观测到的现象请至少提出一 种失效机制： ⑴焊盘上的金属线熔化断开 ⑵焊盘上覆盖了绿色淀积物 ⑶最小尺寸 NMOS 管的栅氧在一点处击穿，短路了栅氧和下面的氧化层。 5.请简要介绍一下标准 CMOS 工艺的工艺流程，并简要画出含背栅接触的 PMOS 的剖面图 6.请根据 1um 的设计规则，画出 5/1 的 PMOS 管（包含背栅接触） ，请画出相应的 N 阱、多 晶硅栅、源漏区、P+掺杂区、N+掺杂区和接触孔。 （注每个方格 1um,设计规则参考最后附录 1，方格可以自己在作业纸上绘出）

微电子器件和电路实验实验二实验报告

微电子器件和电路实验实验二实验报告
实验内容
1.设计电源电压24V±20%，负载能力0-100mA，指定输出电压的齐纳稳压电路
2.设计满足设计指标的双向限幅电路
3.设计220Vrms，50Hz市电供电，负载能力0-200mA，输出电压给定，输出纹波小于1%的AC-DC电路(齐纳稳压)
4.设计220Vrms，50Hz市电供电，负载能力0-200mA，输出电压给定，输出纹波小于1%的AC-DC电路(线性稳压器稳压)
①最终设计完成的电路结构如下所示：
②AC-DC直流稳压器中线性稳压器的输入电压，即Vin节点的电压纹波，并计算纹波电压，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形，并标注纹波电压的大小【波形打印出来必须清晰】。
③AC-DC直流稳压器中线性稳压器的输出电压，即Vout节点的电压纹波，是否有明显纹波，波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形【波形打印出来必须清晰】。
6.
纹波电压=（6.1956-6.1954）/6.1956=0.003%
【注：有明显纹波的话，说明Vin的直流电压没有比Vout高3V以上，请改变线圈匝数比】
④负载电流加大一倍(400mA)时，实验2.3电路的输出波形和实验2.4输出波形对照。
波形放在下面虚方框中，需按照要求处理波形【波形打印出来必须清晰】。
设计双向限幅电路，并记录电压传输特性及瞬态分析双向限幅波形
实验2.3 AC-DC直流稳压电路设计(齐纳稳压)
设计电路(变压器，整流桥、滤波电路、齐纳稳压电路)并记录满负载下次级线圈的纹波电压，最终输出的纹波电压
实验2.4AC-DC直流稳压电路设计(线性稳压器)
设计电路(变压器，整流桥、滤波电路、齐纳稳压电路)并记录满负载下次级线圈的纹波电压，最终输出的纹波电压
2.3

微电子参考实验报告1-9

微电子参考实验报告1-9

实验1 硅片氧化层性能测试预习报告实验调研1：新型氧化工艺调研实验报告●氧化层性能测试1质量要求: 二氧化硅薄膜质量好坏，对器件的成品率和性能影响很大。

因此要求薄膜表面无斑点、裂纹、白雾、发花和针孔等缺陷。

厚度达到规定指标并保持均匀，结构致密。

对薄膜中可动带电离子，特别是钠离子的含量要有明确的要求。

2检验方法●厚度的检查测量二氧化硅薄膜厚度的方法很多。

如精度不高的比色法，腐蚀法，京都要求稍高的双光干涉法，电容电压法，还有精度高达10埃的椭圆偏振光法等。

1）比色法利用不同厚度氧化膜，在白色垂直照射下会呈现出不同颜色的干涉色彩这一现象，用金相显微镜观察并对照标准的比色样品，直接从颜色的比较来得出氧化层的厚度。

其相应的关系如下表所示：2）双光干涉法[测试仪器与装置][实验原理]干涉显微镜可用来检测经过精加工后工件的表面粗糙度，也可用来检测薄膜厚度。

精加工后，工件表面的微观不平度很小，实际上工件表面存在许多极细的“沟槽”。

检测时，首先通过显微系统将“沟槽”放大，然后利用干涉原理再将微观不平度显示出来。

常用的干涉显微镜是以迈克耳逊干涉仪为原型的双物镜干涉显微镜系统。

它的典型光路如上图所示。

光源1(白织灯)由聚光镜2成象在孔径光阑16上，插入滤光片3可以获得单色光。

视场光阑17位于准直物镜4的前焦面上。

由物镜4射出的平行光束在分光板5处分为两部分：一束向上反射，经显微镜7会聚在被测工件表面M 2上，M 2与显微镜7的焦面重合。

由M 2返回的光束依次通过显微物镜7、分光板5后被辅助物镜9会聚在测微目镜12的分划板111—白织灯 2—聚光镜 3—滤光片 4—准直物镜 5—分光板 6—补偿板7、8—显微物镜 M 2—被测工件 M 1—参考反射镜 9—辅助物镜 10、14—反射镜 11—分划板 12—测微目镜 13—摄影物镜 15—照相底版或观察屏 16—孔径光阑 17—视场光阑处，分划板11与物镜9的焦平面重合。

华侨大学微电子器件与电路实验实验报告(IC2019)实验3

微电子器件与电路实验(集成)实验报告姓名学号实验时间2019.5 实验操作实验报告教师签字实验名称实验三集成MOSFET IV特性分析实验设备(1)计算机 (2)操作系统：Centos(3)软件平台：Cadence Virtuoso (4)工艺模型TSMC RF0.18um实验目的1.掌握集成NMOS和PMOS在强反型、中反型、弱反型以及线性区的IV特性2.对比长沟道器件和短沟道器件的沟道长度调制效应对IV特性的影响3.强反型条件下，MOSFET电流随温度漂移特性实验要求1. 实验前按要求阅读器件说明文档，阅读实验操作文档，熟悉实验过程及操作步骤2. 实验过程中按实验报告要求操作、仿真、记录数据(波形)3. 实验结果经指导老师检查、验收，经允许后方可关机，离开实验室3、实验后按要求处理数据和波形，回答问题。

实验报告打印后，于下次实验时间缴交。

，实验内容：实验3.1 强反型条件下MOS IV特性曲线实验3.2 中反型条件下MOS IV特性曲线实验3.3 弱反型条件下MOS IV特性曲线指定尺寸的NMOS和PMOS在指定偏置条件下，对VGS电压进行DC分析，使器件分别工作于强、中和弱反型区，测试MOSFET IDS电流随VGS变化曲线，并回答思考题。

实验3.4 线性区条件下MOS IV特性曲线指定尺寸的NMOS和PMOS在指定偏置条件下工作于指定区间，对VGS电压进行DC分析，测试MOSFET IDS电流随VGS变化曲线，并回答思考题。

实验3.5 MOSFET沟道长度的影响指定尺寸的NMOS和PMOS偏置在饱和区，对VDS进行DC分析，测试测试MOSFET IDS电流随VDS变化曲线，对比沟道长度调制效应对长沟道器件和短沟道器件的影响，并回答思考题。

实验3.6 强反型条件下温度对MOS IV特性影响指定尺寸的NMOS和PMOS偏置在饱和区，对温度进行DC分析，分析温度对IDS的影响。

华侨大学信息科学与工程学院电子工程系。

华侨大学微电子器件与电路(IC2020)Lec2半导体物理基础II

n=2,l=1,m=-1,s=±1/2 n=2,l=1,m=0,s=±1/2
n=2,l=0,m=0,s=±1/2
n=3层，填充4个，n=3,l=0,m=0,s=±1/2
n=3,l=1,m=±1,s=±1/2
CH2 Baisc of Semiconductor Physics II Lec2 - 14/91
③电子存在于第二能量壳层的概率很小
CH2 Baisc of Semiconductor Physics II Lec2 - 11/91
IC2020
Microelectronic Devices and Circuits
电子周期表1
量子数必须满足以下关系：
主量子数n,只能是整数
n = 1, 2,3,
CH2 Baisc of Semiconductor Physics II Lec2 - 5/91
IC2020
Microelectronic Devices and Circuits
单电子原子
在经典波尔理论中，带负电的电子绕带正电的质子
核转动，质子和电子间的库伦吸引而产生的势能为
V (r) = −e2
Microelectronic Devices and Circuits
能量量子化2
n=1(-13.6eV) n=2(-3.39eV) n=3(-1.51eV)
理想化氢单原子模型和最初 的三个允许的电子轨道以及对 应的量子化能量.
+
电子的能量只能是分立值，
即能量的量子化。
随着能级的增加，能量的负
En
电子周期表2
CH2 Baisc of Semiconductor Physics II Lec2 - 13/91

华侨大学微电子器件与电路实验实验报告(IC2019)实验8

微电子器件与电路实验(集成)实验报告姓名学号实验时间2019.06.10 实验操作实验报告教师签字实验名称实验八集成MOSFET直流特性分析实验实验设备(1)计算机 (2)操作系统：Centos(3)软件平台：Cadence Virtuoso (4)工艺模型TSMC RF0.18um实验目的1.掌握阈值电压对MOSFET 亚阈值电流特性曲线特点2.掌握源漏电压对器件亚阈值电流的影响3.掌握MOSFET跨导及源漏饱和电压和过驱动电压的关系4.掌握MOSFET并联和串联时的IV特性实验要求1. 实验前按要求阅读器件说明文档，阅读实验操作文档，熟悉实验过程及操作步骤2. 实验过程中按实验报告要求操作、仿真、记录数据(波形)3. 实验结果经指导老师检查、验收，经允许后方可关机，离开实验室4、实验后按要求处理数据和波形，回答问题。

实验报告打印后，于下次实验时间缴交。

实验内容：实验8.1 阈值电压对亚微米器件亚阈值电流的影响使用不同工艺的MOS管，对栅电压进行直流分析，输出MOSFET的漏端(或源端)电流。

实验8.2 源漏电压对亚微米器件阈值电流的影响对不同宽长比的MOSFET的漏端电压进行DC分析，输出MOSFET的漏端(或源端)电流。

实验8.3 深亚微米MOSFET gm和过驱动电压的关系对MOSFET的过驱动电压进行DC分析，输出MOSFET的跨导，并和计算值对比。

实验8.4 深亚微米MOSFET vdsat和过驱动电压的关系对MOSFET的过驱动电压进行DC分析，输出MOSFET的vdsat，并和计算值对比。

实验8.5 集成MOSFET并联时IV特性总宽度保持一致，并联个数不一样，然后进行OP分析，输出MOSFET的漏端(或源端)电流。

实验8.6 集成MOSFET串联时IV特性总长度保持一致，串联个数不一样，然后进行OP分析，输出MOSFET的漏端(或源端)电流。

华侨大学信息科学与工程学院电子工程系。

电子电路实验二实验报告

电子电路实验二实验报告集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]实验二单管放大电路实验报告一、实验数据处理1.工作点的调整ICQ VCEQ分别在ICQ＝，情况下，测量放大电路的动态特性（输入信号vi是幅度为5mV,频率ICQ电压增益Av输入电阻Ri输出电阻RoΩΩΩΩ频率f/Hz102780230400680电压增益|Av|频率f/MHz电压增益|Av|fL127Hz fHICQ=（注：电压增益均取绝对值，方便画图）3.负反馈电阻对动态特性的影响改接CE与RE2并联,测量此时放大电路在ICQ＝下的动态特性（输入信号及测试内容可以发现，负反馈电阻电路的幅频曲线曲线与任务2中得到的曲线形状有差异，但是与仿真得到的曲线图相近，应该不是测量误差导致的。

二、测量方法总结1.工作点调节的原理与方法实际上，静态工作点Q可以通过调节静态电流ICQ来设置，因为根据电路结构与KVL，可知I II=1II III III≈I II−(I I+I I1+I I2)I II故当ICQ 确定后，IBQ与VCEQ也成了确定的值，即工作点Q被确定。

搭好线路后，调节变阻器的阻值，同时用万用表红表笔接触晶体管的C极，黑表笔接地，则IC =V/RC。

若RC两端的电压值相等，原因可能是面包板上电阻或晶体管的引脚没有接进电路中，此时应检查电路的连接情况。

若RC两端的电位有可观的差值，则可用万用表测一测各电阻（除负载电阻）两端的电压，检查电阻是否有短路的情况，若发现某电阻短路，则应更换此电阻再设置静态工作点。

排除开路和短路的问题后，即可得到合适的静态工作点。

另外，若后续的测量中仍出现工作点不合适的问题，可参考思考题1中的做法，即当输入信号幅度增大时，让输出电压波形同时出现饱和失真与截止失真。

2.工作点对放大电路动态特性的影响电压增益、输入电阻与输出电阻的计算公式如下：I I=I I=−I(I I//II)III I=I I1//II2//I III I≈I I当ICQ 减小时，由VCEQ公式可知VCEQ增大，则工作点降低；当ICQ增大时，VCEQ减小，则工作点升高。

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实验报告)微电子器件与电路实验(集成
学号实验时间姓名 2019.04
实验成绩实验操作教师签字
实验二集成二极管电学特性分析实验名称(1)计算机 (2)操作系统：Centos
实验设备TSMC RF0.18um工艺模型软件平台：Cadence Virtuoso (4)(3)1.掌握变量扫描分析、OP分析、DC Sweep下分析器件电学模型参数
2.掌握二极管电流和结面积和结周长关系，加深对集成二极管电学特性的理解实验目的特性的测试方法
3.掌握二极管CV 掌握单边突变结二极管掺杂浓度测量方法
4.实验
要求
1. 实验前按要求阅读器件说明文档，阅读实验操作文档，熟悉实验过程及操作步骤
2. 实验过程中按实验报告要求操作、仿真、记录数据(波形)
3. 实验结果经指导老师检查、验收，经允许后方可关机，离开实验室
，、实验后按要求处理数据和波形，回答问题。

实验报告打印后，于下次实验时间缴交。

3实验内容：
【20%】 2.1 集成二极管电流随结面积变化特性(变量分析)实验对给定的二极管固定二极管的L，然后对二极管结W进行变量分析，测得二极管电流和结面积之间的关系曲线，通过曲线斜率估计二极管电流和结面积是否满足线性关系，回答思考题1
【20%】分析)2.2 实验集成二极管电流随结周长变化特性(OP使用不同结周长的二极管单元并联成结面积相同的二极管器件，测得相同偏置条件下的二极管电流，通过对比不同二极管电流之间的差异，确定二极管电流和结周长的关系，回答思考题2
【30%】 CV特性测试(DC分析下器件电学模型参数分析)集成二极管实验2.3
对给定结面积的二极管进行DC分析，分析二极管结电容和反偏电压之间的关系，测得CV特性曲线。

并根据《微电子器件与电路》所学知识，回答思考题3、4、5。

【30%】实验2.4 集成二极管内建电势差及掺杂浓度测量2测试不同结电压下单边突变结二极管的单位结面积电容，根据单边突变结1/C关系曲线特点计算得到二极管的掺杂浓度和内建电势差。

华侨大学信息科学与工程学院电子工程系
2019LAB2
)实验报告微电子器件与电路实验(集成华侨大学电子工程系
2 / 8
集成二极管电学特性分析实验学年第二学期2018-2019 2 1525596LAB2 Page课程编号 2019LAB2
3 / 8
2 2018-2019学年第二学期实验集成二极管电学特性分析1525596LAB2 Page课程编号 2019LAB2
4 / 8
2 2018-2019学年第二学期实验集成二极管电学特性分析1525596LAB2 Page课程编号
2019LAB2
5 / 8
2 2018-2019学年第二学期实验集成二极管电学特性分析1525596LAB2 Page课程编号 2019LAB2
6 / 8
2 2018-2019学年第二学期实验集成二极管电学特性分析1525596LAB2 Page课程编号 2019LAB2
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2 2018-2019学年第二学期实验集成二极管电学特性分析1525596LAB2 Page课程编号 2019LAB2
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2 2018-2019学年第二学期实验集成二极管电学特性分析1525596LAB2 Page课程编号。