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1、集集成成电电路路测测试试技技术术基基础础实实验验指指导导书书信息工程学院信息工程学院微电子学系微电子学系魏淑华魏淑华2实实 验验 守守 则则一预习一预习认真预习实验内容和相关理论知识，明确实验目的、原理和步骤，了解有关仪器设备的使用方法、注意事项以及操作规程等。二实验二实验1按规定时间到达实验室，遵守实验室相关的规章制度。2实验过程中，要听从教师和工作人员的指导，认真操作和观察，如实记录各种实验数据和实验现象，不得拼凑数据或抄袭他人的实验记录。3实验过程中，若出现仪器设备故障，应立即切断电源，停止操作，保持现场，报告指导教师。4实验完成后，原始实验数据必须由指导教师签字确认。三实验报告三实验报
2、告1实验报告要求字迹工整，条理清楚，简明扼要，装订整齐，要有单独的要有单独的封面页封面页。实验报告封面页需依次注明以下信息： 课程名称：集成电路测试技术基础。 实验序号及实验名称，如：实验一 *。 班级、姓名、学号及实验时间和地点。 指导教师： 。2基本内容实验目的实验原理所用仪器被测器件特性实验步骤实验数据分析3每个实验中要求的其它具体内容。3目 录实验一 keithley 2600 系列数字源表的认知学习 4 实验二 利用数字源表进行二极管特性参数的测试 11实验三 利用数字源表进行三极管特性参数的测试 14实验四 基于数字源表的基准电压源集成电路测试 194实验一实验一 Keithley
3、Keithley 26002600 系列数字源表的认知学习系列数字源表的认知学习一、实验目的一、实验目的1、了解 Keithley 2600 系列数字源表的特点及主要优点；2、理解 Keithley 2600 系列数字源表开尔文测试的原理；3、掌握 Keithley 2600 系列数字源表的使用方法二、实验原理二、实验原理1、Keithley 2600 系列数字源表主要特点及优点：2600A 系列是吉时利屡获殊荣的数字源表平台的最新版本。该平台囊括了精密电源、真电流源、DMM、任意波形发生器、电压或电流脉冲发生器，带有测量、电气负载和触发控制功能融所有功能于一台仪器之中。一个紧凑的单元中综合了
4、如下功能：精密电压源、高精度电流源、数字多用表、任意波形发生器、电压或电流脉冲发生器、电子负载以及触发控制器；接触检测功能确保了高速及准确的测量 ；每秒 10,000 个读数和 5,500 个源-测量点记录到存储器，提供了更快速的测试；内置的测试脚本处理器(TSP)提供非并行系统的自动化测试，将 I-V 测试的速度提高到同类产品的二到四倍 ；2600 系列提供宽动态范围：1pA 到 10A，1V 到 200V 。每个 2600 系列数字源表的通道都提供高度的灵活性、具有电压和电流表/限制器的四象限电源。每个通道都可被设置为一个： 精密电源 (高达 200V 和 3ADC/10A 脉冲输出，具有
5、 1pA 读回分辨率) 精确电流源 数字多用表(直流电压、直流电流、电阻、电源，具有五位半分辨率) 电源 V 或 I 脉冲发生器(脉冲宽度：150s 或更长仅源；250s 或更长源和测量) 电源 V 或 I 波形发生器(20 点正弦波在 TSP 测试脚本中可高达 400Hz) 电子负载52、开尔文测试 开尔文（Kelvin）测试就是通常所说的四线测试方式，四线开尔文测试的目的是扣除导线电阻带来的压降。一段 30cm 长导线的等效电阻大概是十毫欧姆到百毫欧姆，如果通过导线的电流足够大（比如是安培级的话） ，那么导线两端的压降就达到几十到上百 mV。如想准确测量负载两端的电压就必须扣除导线电阻带来
6、的压降。开尔文测试的等效电路如下：图 1.1 开尔文连接示意图其中 RL 等效为被测器件，通过 V/I 源的 FORCE 线为器件提供恒流，通过SENSE 线测量 RL 两端的电压。而 FORCE 和 AGND 导线均存在等效电阻，当流经的电流较大时，势必产生比较大的压降。由于 SENSE 和 DGS 直接接到负载两端，且输入阻抗极高，故流过这两根导线的电流可视为零，从而能精确读取负载两端电压。2600 系列源表的测试就是采用开尔文测试方法，如下图：图 1.2 Keithley2600 仪器模拟测试端口结构63、Keithley 2600 系列数字源表前后面板下图显示了 2600 系列源表的前
7、面板 图 1.3 2600 系列前面板注意：2601 和 2611 型有一个源表通道（通道 A） ，2602 和 2612 型有两个源表通道（通道 A 和通道 B） 。 1. 特殊键和电源开关： DISPLAY：在各种源-测量显示和用户信息模式间切换。2602/2612 型号选择单通道或双通道显示。 CONFIG：用于功能和操作的设置。 7POWER：电源开关，按下时（I）打开源表，弹起时（O）关闭源表。 数字键：在 EDIT 模式可以直接按数字键 (0-9, +/-, 0000)输入数值。 2、源测量设置，性能控制和特殊操作： 最上一行2601/2611 和 2602/2612 型源测量设置
8、：SRC Channel A 选择源功能（电压 V 或电流 A） ，并将光标放在源设置区用于编辑。MEAS Channel A 循环选择各测试功能（电压 V，电流 A，电阻 或功率 W） 。LIMIT Channel A 将光标放在限制设置区用于编辑。MODE Channel A 直接选择测试功能（电压 V，电流 A，电阻 或功率 W） 。最上一行仅用于 2602/2612 型源测量设置：SRC Channel B 选择源功能（电压 V 或电流 A） ，并将光标放在源设置区用于编辑。MEAS Channel B 循环选择各测试功能（电压 V，电流 A，电阻 或功率 W） 。LIMIT Chan
9、nel B 将光标放在限制设置区用于编辑。MODE Channel B 直接选择测试功能（电压 V，电流 A，电阻 或功率 W） 。中间行2601/2611 和 2602/2612 型源测量设置：DIGITS Channel A 改变显示精度为 4 位半、5 位半或 6 位半数字。 SPEED Channel A 设置测量速度，通过控制 A/D 转换测量孔径实现。REL Channel A 控制相对值，可用于在读数上减去一个基值。 FILTER Channel A 控制数字滤波器，用于减少读数噪声。中间行仅用于 2602/2612 型源测量设置：DIGITS Channel B 改变显示精度为
10、 4 位半、5 位半或 6 位半数字。 SPEED Channel B 设置测量速度，通过控制 A/D 转换测量孔径实现。REL Channel B 控制相对值，可用于在读数上减去一个基值。 FILTER Channel B 控制数字滤波器，用于减少读数噪声。最下一行2601/2611 和 2602/2612 型源测量设置：LOAD 掉入工厂或用户自定义的运行脚本RUN 运行最后一次的工厂或用户自定义脚本STORE 在内部的两个缓存区中的一个里存储读数，源值和时间戳值用于后8续重新调用。 RECALL 从两个缓存区中的一个里重新调用存储的读数，源值和时间戳值。 TRIG 触发器读数。 MENU
11、 访问主菜单，进行保存和回调设置，选择远端接口，电源频率，自测试，序列号和鸣响控制。 EXIT 取消选择，跳出主菜单结构。做为 LOCAL 键用于从远端控制切换回来。ENTER 接受选择，移到下个选项或退出菜单。 3、Range 键：和 选择下一个更高或更低的源或测量的范围。 AUTO 使能或取消自动选择源或测量的范围。 4、输出控制和 LED 状态指示灯：OUTPUT ON/OFF 控制源输出的开关。 LED 指示灯 当有输出时点亮。5、旋钮和 CURSOR 键： 在源编辑状态时，使用 CURSOR 键控制光标，然后旋转旋钮改变源或依从值。旋钮也可以用于使能或取消源编辑模式。当在一个菜单里时
12、，CURSOR 键或旋钮用于菜单选项光标的控制。当显示菜单值时，使用 CURSOR 键控制光标，旋转旋钮改变值的大小，按下旋钮打开菜单项或选择菜单项或值。 6、显示指示（不显示） (not shown): EDIT 设备处于源编辑模式。ERR 可疑的读数或无效的计算步骤。 REM 设备处于远端控制模式。TALK 设备处于通话状态。LSTN 设备处于监听状态。SRQ 服务请求。 REL 使用相对模式 FILT 使用模拟示波器或平均值滤波器AUTO 源或测量范围处于自动选择状态。ARM 设备准备好，处于待命状态。9TRIG 选择外触发。* (星号) 缓冲区中存有读数值。7、后面板概述 下图显示了
13、2600 系列源表的后面板图 1.4 2600 系列源表后面板1、CHANNEL A 和 CHANNEL B (Channel B 只有 2602/2612 型号才有) 输入输出端口，包括源、测量和保护。2、DIGITAL I/O 母头 DB-25 连接器。14 针为数字输入或输出，1 针为输出使能。使用公头DB-25 连接器（Keithley 公司零件号 CA-126-1CA）进行连接。 3、IEEE-488 IEEE-488 (GPIB) 连接器。使用屏蔽电缆，如 7007-1 或 Model 7007-2 型号。 104、散热排气孔内部冷却风扇的排气孔。不要堵塞排气孔防止过热。 5、机壳
14、地连接机壳地的地脚螺丝。6、低噪声机壳地 连接 HI 或 LO 到机壳的接地地插孔。 7、RS-232 用于 RS-232 操作的母头 DB-9 连接器，使用直连（不是零调制解调器）DB-9电缆连接到 PC 机（Keithley 设备编号 Model 7009-5）8、TSP-Link 扩展接口，用于 2600 系列源表和其他有 TSP 功能的仪器彼此间触发和通讯。使用超 5 类或更高等级的网络交叉电缆。(Keithley 设备编号 CA-180-3A)。 9、电源模块包括交流电源插座和保险管。仪器正常工作的线电压 100V240VAC，频率50Hz 或 60Hz。 三、实验内容三、实验内容利
15、用 Keithley 2600 系列单通道测试一个电阻，提供电流，测量电压，绘制出 I-V 特性曲线并计算出电阻值，与万用表测量的电阻值进行比较验证。四、实验步骤四、实验步骤 第一步：打开电源第二步：连接待测器件选择通道 A,将模式调为开尔文测试模式，用四根线，其中的两根红线接到电阻一端，两根黑线接电阻另一端。选用 A 通道，红黑表笔连接电阻两端，设置测量值为电压，自变量为电流。第三步：进行测量模式和源、测量范围的设置通过 SRC 按键将源设为电流， ，通过 range 按键将单位调为 mA，通过 meas按键将测量调为电压，通过 range 按键将单位调为 mV，通过 limit 按键将限值
16、调为 1V。11第四步：进行测试不断调节电流值，并记下相应的电压值。五、实验报告要求五、实验报告要求1. 整理实验数据，画出特性曲线图。2. 将实验结果与理论值进行比较，分析可能产生误差的原因。实验二实验二 利用数字源表进行二极管特性参数的测试利用数字源表进行二极管特性参数的测试一、实验目的一、实验目的1.掌握数字源表的测试原理及单通道测试的使用方法；2.掌握二极管特性参数的基本测试原理及方法；3.掌握数字源表四线制测试的方法及优势。二、实验原理二、实验原理 1、 发光二极管简介它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为 LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个 PN 结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管
