MOSFET实验报告

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。

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。

实验一功率场效应晶体管(MOSFET)特性与驱动电路1．MOSFET主要参数测试（1）开启阀值电压V GS(th)测试开启阀值电压简称开启电压，是指器件流过一定量的漏极电流时（通常取漏极电流I D=1mA)的最小栅源电压。

在主回路的“1”端与MOS 管的“25”端之间串入毫安表，测量漏极电流I D，将主回路的“3”与“4”端分别与MOS管的“24”与“23”相连，再在“24”与“23”端间接入电压表, 测量MOS管的栅源电压Vgs，并将主回路电位器RP左旋到底，使Vgs=0。

图1-1将电位器RP逐渐向右旋转，边旋转边监视毫安表的读数，当漏极电流I D=1mA时的栅源电压值即为开启阀值电压V GS（th）。

读取6—7组I D、Vgs，其中I D=1mA必测，填入表1—1。

（3）转移特性I D＝f（V GS）栅源电压Vgs与漏极电流I D的关系曲线称为转移特性。

根据表1-1的测量数值，绘出转移特性。

3．驱动电路的输入、输出延时时间测试将MOSFET单元的输入“1”与“4”分别与PWM波形发生器的输出“1”与“2”相连，再将MOSFET单元的“2”与“3”、“9”与“4”相连，在上述接线基础上，再将“5”与“8”、“6”与“7”、“10”、“11”与“12”相连，“13”、“14”与“16”相连，用示波器观察输入“1”与“4”与驱动电路输出“18”与“9”之间波形，记录延时时间t。

六．实验报告1．根据所测数据，列出MOSFET主要参数的表格与曲线。

I D（mA）0.3 0.7 0.8 1 1.5 2.0 2.5Vgs（V） 3.27 3.37 3.38 3.41 3.45 3.48 3.51测得延时时间t=250ns4．实验的收获、体会与改进意见。

答：将理论运用于实践，可以自己动手测量得出MOSFET的相关特性，再与课本的知识相对照，更为深刻的理解了其开关特性。

但是时间安排得太紧，好多实验内容老师都说可以不做，但是我认为这种实验课应该跟课堂讲授同等重要，需要花时间去动手与理解，而不是慌慌XX的做实验，应付而已。

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：U201513471时间：2016.11.01地点：南一楼东303实验成绩：指导教师：王振2016年11 月01 日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、实验元器件类型型号（参数）数量MOSFET 2N7000 1片电阻1kΩ1只100kΩ1只；10kΩ1只；5.1kΩ1只；240kΩ1只电容47μf 1只4.7μf1只1μf1只三、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VG/V VS/V VD/V IDQ/mA VGS/V VDS/V2.72 1.15 6.72 1.15 1.57 5.57Rg1=98.9kΩR g2=99.0kΩRd=5.0kΩRs=1.0kΩ2、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=5.1kohm两种情况下的v i和v o，填入表中。

负载情况Vipp/mV V opp/mV |Av| |Av|理论值相对误差负载开路30 980 32.7 35.2 7%RL=5.1kΩ30 540 18.0 19.2 6%输入波形输出波形3、测试放大电路的输入电阻。

D类音频功率放大器的设计报告指导老师：王全州报告人：赵金龙制作者：赵金龙程进功时间：2010年8月25日1、引言在现代音响普及中，人们因生活层次、文化习俗、音乐修养、欣赏口味的不同，对相同电气指标的音响设备得出不同的评价。

所以，就高效率音频功率放大器而言，应当达到电气指标与实际听音指标的平衡统一。

音频放大器已有快一个世纪的历史了，从最早的电子管放大器的第一个应用就是音频放大器，然而直至现在为止，他还在不断地更新、发展、前进。

主要因为人类的听觉是各种感觉中的相当重要的一种，也是最基本的一种。

为了满足它的需要，有关的音频放大器就要不断地加以改进。

根据其工作状态可分为5类。

即A（甲）类、AB（甲乙）类、B（乙）类、C（丙）类和D（丁）类。

一般的小信号放大都是甲类功放, 即A类, 放大器件需要偏置, 放大输出的幅度不能超出偏置范围, 所以, 能量转换效率很低, 理论效率最高才。

乙类放大, 也称B类放大不需要偏置, 靠信号本身来导通放大管, 理想效率高达。

但因为这样的放大, 小信号时失真严重, 实际电路都要略加一点偏置, 形成甲乙类功放, 这么一来效率也就随之下降。

虽然高频发射电路中还有一种丙类放大, 即C类放大, 效率可以更高, 但电路复杂、音质更差, 音频放大中一般都不采用。

这几种模拟放大电路的共同特点是晶体管都工作在线性放大区域中, 它按照输入音频信号的大小控制输出的大小, 就像串在电源与输出间的一只可变电阻, 控制输出, 但同时自身也在消耗电能。

数字功放的功放管工作在开关状态, 理论状态晶体管导通时内阻为零, 两端没有电压, 当然没有功率消耗而截止时,内阻无穷大, 电流又为零, 也不消耗功率。

所以作为控制元件的晶体管本身不消耗功率, 电源的利用效率就特别高。

在音频功放领域中，C类功放是用于发射电路中，不能直接采用模拟信号输入，其余4种均可直接采用模拟音频信号输入，放大后将此信号用以推动扬声器发声。

mosfet测量实验报告
Mosfet测量实验报告
引言
MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）是一种常用的半导体器件，广泛应用于集成电路和电子设备中。

本实验旨在通过测量MOSFET的特性曲线，了解其工作原理和特性。

实验目的
1. 了解MOSFET的基本结构和工作原理
2. 测量MOSFET的静态特性曲线
3. 分析MOSFET的参数
实验仪器和材料
1. MOSFET器件
2. 直流电源
3. 电压表
4. 电流表
5. 示波器
6. 电阻
7. 连接线
实验步骤
1. 搭建MOSFET的静态特性曲线测量电路，将MOSFET连接到直流电源和电流表上。

2. 通过改变电压源的电压，测量MOSFET的漏极-源极电流与漏极-源极电压之
间的关系，得到静态特性曲线。

3. 分析得到的曲线，计算MOSFET的参数，如漏极电流饱和电压、跨导等。

实验结果
通过实验测量得到MOSFET的静态特性曲线，曲线呈现出一定的非线性特性。

通过分析曲线，计算得到MOSFET的参数为：漏极电流饱和电压为3V，跨导为0.5A/V。

实验结论
通过本次实验，我们了解了MOSFET的基本结构和工作原理，掌握了MOSFET 的静态特性曲线测量方法，并计算得到了MOSFET的参数。

这对于进一步深入研究MOSFET的应用和特性具有重要意义。

结语
MOSFET作为一种重要的半导体器件，在现代电子技术中有着广泛的应用。

通过本次实验，我们对MOSFET有了更深入的了解，相信在今后的学习和工作中能够更好地应用和理解MOSFET的特性和工作原理。

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。

学生实验报告报告内容实验目的和任务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。

（4）由于大量的可动电子存在于沟道内，当在漏、源极之间加上漏源电压V GS 后，会产牛漏极电流I D。

**********报告课程名称:电力电子技术实验项目名称：SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验姓名：******* 专业：******* 班级：1班学号：*********** 一、实验预习部分：（一）实验的目的1、掌握各种电力电子器件的工作特性。

2、掌握各器件对触发信号的要求。

3、实验所需挂件及附件序号型号备注DJK01 电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。

DJK06 给定及实验器件该挂件包含“二极管”以及“开关”。

DJK07 新器件特性实验DJK09 单相调压与可调负载万用表自备（二）实验线路及原理将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R 串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A 特性；图中的电阻R 用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01 电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07 挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09 上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。

实验线路的具体接线如下图所示：（三）实验内容1、晶闸管（SCR）特性实验。

2、可关断晶闸管（GTO）特性实验。

3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。

4、大功率晶体管（GTR）特性实验。

5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。

（四）思考题各种器件对触发脉冲要求的异同点？（五）实验访法1、按图3-26 接线，首先将晶闸管（SCR）接入主电路，在实验开始时，将DJK06 上的给定电位器RP1 沿逆时针旋到底，S1 拨到“正给定”侧，S2 拨到“给定”侧，单相调压器逆时针调到底，DJK09上的可调电阻调到阻值为最大的位置；打开DJK06 的电源开关，按下控制屏上的“启动”按钮，然后缓慢调节调压器，同时监视电压表的读数，当直流电压升到40V 时，停止调节单相调压器(在以后的其他实验中，均不用调节)；调节给定电位器RP1，逐步增加给定电压，监视电压表、电流表的读数，当电压表指示接近零（表示管子完全导通），停止调节，记录给定电压Ug调节过程中回路电流Id以及器件的管压降Uv。

一、实验目的1. 了解场效应管的基本结构、工作原理和特性。

2. 掌握场效应管放大电路的设计、调试和测试方法。

3. 培养实验操作技能和数据分析能力。

二、实验原理1. 场效应管的基本结构和工作原理场效应管是一种电压控制型器件，具有高输入阻抗、低功耗、热稳定性好等优点。

根据导电沟道的不同，场效应管可分为结型场效应管（JFET）和绝缘栅场效应管（MOSFET）。

本实验主要研究JFET的特性。

JFET由一个P型或N型半导体做衬底，在衬底上制作两个N型或P型区作为源极和漏极，在源极和漏极之间夹一个金属氧化物半导体作为栅极。

当栅极与源极之间施加反向电压时，在源极和漏极之间形成导电沟道，电流由源极流向漏极。

2. 场效应管放大电路的设计、调试和测试方法场效应管放大电路主要包括共源极放大电路、共栅极放大电路和共漏极放大电路。

本实验主要研究共源极放大电路。

共源极放大电路由场效应管、电阻、电容等元件组成。

其中，场效应管作为放大元件，电阻用于提供偏置电压和稳定静态工作点，电容用于滤波和耦合。

实验中，首先搭建共源极放大电路，然后调整电阻和电容等元件，使放大电路达到最佳工作状态。

最后，通过测试放大电路的增益、输入电阻、输出电阻等参数，评估放大电路的性能。

三、实验仪器与设备1. 场效应管：2SK1632. 信号发生器：DG41023. 示波器：MSO2000A4. 数字万用表：DM30585. 直流稳压电源：DP83216. 电阻器、电容器若干四、实验内容与步骤1. 搭建共源极放大电路（1）根据电路图，连接场效应管、电阻、电容等元件。

（2）设置直流稳压电源，为放大电路提供合适的偏置电压。

2. 调试静态工作点（1）使用数字万用表测量场效应管的漏源电压、栅源电压和漏极电流。

（2）根据实验要求，调整电阻和电容等元件，使放大电路达到最佳静态工作点。

3. 测试放大电路性能（1）使用信号发生器产生输入信号，接入放大电路。

（2）使用示波器观察输出波形，记录放大电路的增益、输入电阻、输出电阻等参数。

文件编号：
4310测试报告
一．测试项目：
1
二．
三．各项指标测试方法及测试结果：
1、外观检验
2
测试方法：采用直接在被测MOS管Vgs两端加正负驱动电压的方式，记录MOS管G/S极有250ua漏电流的Vgs电压。

测试结果：
3
测试方法：用10K电阻将被测MOS管的G/S极驱动拉低为0V，使MOS管处于截止状态，在D/S极加入正电压，逐渐调高此电压至MOS管D/S极间有250ua漏电流，记录此时的电压
测试结果：
4、MOS管导通内阻（Rds on）
测试方法：在MOS管G/S极间加10V±1V驱动电压，使MOS管处于饱和导通状态，以10A恒定电流流过MOS管的D/S极，用高精度万用表测试被测MOS管D/S 极间电压，再根据欧姆定律计算出MOS管此时的导通内阻。

测试结果：
5、持续带载能力测试
测试方法: 室温条件下,在MOS管G/S极间加10V±1V驱动电压，使MOS管处理导通状态，以10A恒定电流流过MOS管的D/S极，测试30分钟以上,采用温度计测量MOS管表面温度,用此温度减去当前室温,计算出MOS管在10A电流负载情况下的温升。

测试结果:（测试数量：1PCS）。

一、实验目的1. 了解场效应管的基本特性和工作原理。

2. 掌握场效应管放大电路的设计、搭建和调试方法。

3. 学习场效应管放大电路动态参数的测试方法。

二、实验原理场效应管（Field-Effect Transistor，简称FET）是一种电压控制型半导体器件，具有输入阻抗高、噪声系数小、热稳定性好等优点。

场效应管分为结型场效应管（JFET）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）两大类。

本实验主要研究结型场效应管放大电路。

结型场效应管放大电路主要由输入回路、输出回路和直流偏置电路组成。

输入回路将信号源与放大器输入端连接，输出回路将放大器输出端与负载连接，直流偏置电路为场效应管提供合适的静态工作点。

三、实验仪器与器材1. 实验仪器：函数信号发生器、示波器、数字多用表、直流稳压电源、场效应管、电阻、电容等。

2. 实验器材：实验板、导线、连接器等。

四、实验步骤1. 搭建实验电路：按照实验原理图搭建场效应管放大电路，包括输入回路、输出回路和直流偏置电路。

2. 调整静态工作点：根据实验要求，调整直流偏置电路中的电阻，使场效应管工作在合适的静态工作点。

3. 输入信号测试：使用函数信号发生器产生输入信号，通过输入回路输入到放大器中，观察放大器输出波形。

4. 放大电路性能测试：测试放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。

5. 结果分析：根据实验数据，分析放大电路的性能，并与理论计算结果进行比较。

五、实验结果与分析1. 静态工作点调整：通过调整直流偏置电路中的电阻，使场效应管工作在合适的静态工作点。

调整过程中，观察场效应管输出特性曲线，确保静态工作点稳定。

2. 输入信号测试：使用函数信号发生器产生正弦波信号，通过输入回路输入到放大器中。

观察放大器输出波形，确保放大器能够正常工作。

3. 放大电路性能测试：根据实验数据，计算放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻等动态参数。

将实验结果与理论计算结果进行比较，分析误差产生的原因。

场效应管放大器实验报告实验目的：1.熟悉场效应管的特性；2.掌握场效应管放大电路的实验测量方法；3.了解场效应管放大电路的放大特性和输出特性。

一、实验原理场效应管（MOSFET）是一种三端器件，由栅极、漏极和源极组成。

本实验中使用的场效应管为N沟道MOSFET，其增强型导通态，栅极电压（V_gs）正，使得源极-漏极电流（I_ds）增大。

场效应管放大器是将输入信号通过场效应管放大后，得到更大的输出信号。

输入信号通过耦合电容从输入端传入场效应管的栅极，输出信号经耦合电容从场效应管的漏极输出。

当输入信号变化时，场效应管的栅极电压会相应改变，从而控制漏极电流的变化，从而实现了信号的放大。

二、实验器材信号发生器、场效应管、电阻、电容、万用表、示波器等。

三、实验步骤1.搭建场效应管放大电路，连接如下图所示，其中RD为漏极负载电阻，VG、VS、VD分别为栅极、源极和漏极电压。

将示波器的探头用示波器的X/Y模式引出，连接到电路的输入和输出端口，方便观测输入和输出信号。

2.根据实验电路的参数和实际需要的放大倍数确定漏极负载电阻RD的大小。

设置发生器的频率和幅度（如1kHz的正弦波信号）。

3.打开电源，调节电位器，使场效应管的漏极电流为预期值。

4.调节信号发生器的频率和幅度，获得所需放大倍数的输出信号。

5.用万用表测量电路各节点的电压值，观察漏极电流变化对应的栅极电压。

6.记录数据，并根据测量数据绘制输入输出特性曲线和增益特性曲线。

四、实验结果及数据处理根据实验步骤记录实验数据，并将实验数据整理成表格。

根据测量数据绘制输入输出特性曲线和增益特性曲线，分析实验结果。

五、实验总结通过本次实验，我们熟悉了场效应管的特性，掌握了场效应管放大电路的实验测量方法。

实验过程中我们了解到了场效应管放大器的放大特性和输出特性，通过输入输出特性曲线和增益特性曲线的绘制和分析，我们进一步加深了对场效应管放大器的理解。

同时，我们还学会了使用信号发生器、示波器和万用表等仪器进行实验测量，锻炼了实验操作技能。

场效应管放大器实验报告实验报告：场效应管放大器一、实验目的1.了解场效应管的原理和特性。

2.学习场效应管的半导体制作工艺。

3.掌握场效应管放大电路的设计和调试方法。

二、实验原理1.场效应管的原理场效应管（Field Effect Transistor，FET）是一种电子管，利用金属-半导体界面的电势差作为控制电路的调节电量，从而实现信号放大、开关等功能。

根据控制电压的不同种类和作用方式，场效应管可以分为三种：JFET（结型场效应管）、MOSFET（金属氧化物半导体场效应管）和IGFET（绝缘栅场效应管）。

其中，JFET的控制电压是负电压，而MOSFET和IGFET的控制电压是正电压。

2.场效应管的特性（1）输入电阻大：场效应管的输入电阻比双极晶体管大几十倍，适用于输入信号电阻较高的场合。

（2）无电流干扰：场效应管有高阻输入，输入电阻大，输入电流小，不容易受其他电路的电流稳压管的电流影响，所以不会产生电流干扰。

（3）低噪声：场效应管有高输入电阻，且内部噪声小，在低频放大器中可得到较低的噪声。

（4）失真小：场效应管可以使失真因子保持在1以下。

（5）增益高：场效应管的内部电流放大系数较大，故增益高，一般比双极晶体管高好几倍。

（6）无相位变化：场效应管的内部反馈电容小，无相位变化。

三、实验仪器和设备1.场效应管试验箱2.双踪示波器3.信号源4.直流电源5.万用表四、实验步骤1.按照实验原理连接电路，调节直流电源，使其为2V，同时调节信号源，使其输出为频率为1kHz，幅度为0.1V的正弦波。

2.将示波器连接到场效应管的输入端和输出端，观察输入信号和输出信号的波形以及幅值。

3.调整场效应管电路中的电阻网络，达到预定的放大倍数和通频带范围。

4.对场效应管的静态特性进行测量，包括Idss（漏源极饱和电流）、VP（截止电压）、VGS（栅源电压）等指标的测量。

五、实验结果1.测量得到的Idss值为2.5mA。

2.测量得到的VP值为5V。