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1、半导体器件实验教学大纲课程编号：MI4221016 课程名称：半导体器件实验 英文名称：Experiments of Semiconductor Devices 学时： 10 学分： 0.5 课程类别：限选 课程性质：专业课 适用专业：微电子学 先修课程：双极型器件物理和场效应器件物理 开课学期：6 开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务目标：培养学生独立完成微电子器件参数测试与应用方面的实践动手能力，巩固和强 化学生半导体器件相关知识，提升学生在微电子技术领域的竞争力，培养学生灵活运用理 论知识解决实际问题的能力，锻炼学生分析、探讨和总结实验结果的能力。任务：在理论课程的学习基础上，通
2、过大量实验，熟练掌握与微电子器件参数相关的 实验手段和测试技术。课程以教师讲解，学生实际动手操作以及师生讨论的形式实施。二、本课程与其它课程的联系和分工本课程是在学习了双极型器件物理和场效应器件物理等理论课程后实施的一 门面向微电子学专业的重要实践课程。三、课程内容及基本要求本实验要求学生掌握微电子器件参数测试与应用技术，共设置10个实验，要求学生选 择完成其中5个实验。 （一）器件解剖分析（2学时）具体内容：对已解剖的晶体管，观测并绘制其内部元器件结构图形，分析结构特点和 设计思路。1.基本要求（1）通过解剖后的器件观测，了解常用器件的内部结构。2.重点、难点重点：器件结构；难点：版图观测。
3、3.说明：熟悉器件的解剖。 （二）MOS场效应晶体管Kp、F的测试（2学时）具体内容：使用超高频信号发生器、接收器和直流偏置电源实现对MOSFET晶体管样管 功率增益Kp、噪声系数F的测试，观察并绘制Kp、F分别随工作电流、工作电压的变化关 系，并对实验结果进行分析。1.基本要求（1）掌握MOS场效应晶体管功率增益Kp、噪声系数F的测试原理；（2）学习超高频信号发生器、接收器和直流偏置电源的使用方法。2.重点、难点重点：MOS场效应晶体管功率增益Kp、噪声系数F的测试原理；难点：相应实验仪器的使用。3.说明：学习MOS场效应晶体管的高频交流参数Kp、F的测试方法。 （三）双极晶体管功率增益及噪
4、声系数的测试（2学时）具体内容：测试双极晶体管功率增益、噪声系数，分析噪声来源，观察功率增益、噪 声系数随工作电流，工作电压的变化关系，分析实验结果。1.基本要求（1）掌握双极晶体管功率增益Kp、噪声系数F的测试原理；（2）熟悉超高频信号发生器、接收器和直流偏置电源的使用方法。2.重点、难点重点：双极晶体管功率增益Kp、噪声系数F的测试；难点：相应实验仪器的使用。3.说明：学习双极晶体管的高频交流参数Kp、F的测试方法。 （四）场效应晶体管直流、交流参数测试（2学时）具体内容：使用场效应晶体管跨导参数仪分别对结型场效应管和MOSFET场效应管进行 直流参数和交流参数等测定，分析实验结果。1.基
5、本要求（1）掌握场效应晶体管交直流参数的测试原理和方法；（2）学习场效应晶体管跨导参数仪的使用方法。2.重点、难点重点：被测场效应晶体管的直流和交流参数测试；难点：各参数测试原理和仪器的正确使用。3.说明：学习场效应晶体管交直流参数的测试方法。 （五）场效应晶体管输入电容Cgs和反馈电容Cgd的测试（2学时）具体内容：使用场效应晶体管电容参数测试仪对几种场效应晶体管样管进行输入电容 Cgs和反馈电容Cgd的测试，并对实验结果进行分析和讨论。1.基本要求（1）掌握场效应晶体管输入电容Cgs和反馈电容Cgd的测试原理和方法；（2）熟悉场效应晶体管电容参数测试仪的使用方法。2.重点、难点重点：对几种
6、被测管进行输入电容Cgs和反馈电容Cgd的测试；难点：测试原理和仪器的正确使用。3.说明：掌握场效应晶体管输入电容Cgs和反馈电容Cgd的测试方法。 （六）晶体管特征频率的测量（2学时）具体内容：使用晶体管特征频率测试仪测试被测样管的特征频率fT，并能根据测试结 果，绘制出fT分别随工作电压Vce、工作电流IE的变化关系，并就实验结果进行分析讨 论。1.基本要求（1）掌握晶体管特征频率fT的测试原理；（2）熟悉晶体管特征频率测试仪的使用方法。2.重点、难点重点：晶体管特征频率的测试，绘制fT分别随工作电压Vce、工作电流IE的变化关 系；难点：原理理解和仪器的使用。3.说明：掌握晶体管特征频率
7、fT的测试方法。 （七）晶体管基极电阻rbb的测试（2学时）具体内容：测试给定样品的基极电阻rbb，并根据实验测试结果绘制rbb值随工作 电流、工作电压的变化关系，分析讨论实验结果。1.基本要求（1）掌握晶体管基极电阻rbb的物理意义；（2）掌握晶体管基极电阻的测试原理和方法。2.重点、难点重点：晶体管基极电阻测试；难点：测试原理和测试方法。3.说明：掌握晶体管基极电阻随工作电流、工作电压的变化原因。 （八）晶体管稳态热阻测试（2学时）具体内容：对给定晶体管稳态热阻RT进行测试，并对实验结果进行分析和讨论。1.基本要求（1）掌握晶体管热阻定义，掌握稳态热阻RT的测试原理和方法； （2）理解晶体
8、管稳态热阻RT、最大耗散功率PCM、反向击穿电压BVcbo和最大集电极工作 电流Icm等概念。2.重点、难点重点：晶体管稳态热阻RT的测试；难点：概念的掌握和实验结果分析。3.说明：掌握晶体管稳态热阻RT的含义和测试方法。 （九）晶体管参数变温测量（2学时）具体内容：测试被测晶体管、运算放大器的截止电流、放大倍数、IC增益随温度变化 的关系曲线并分析实验结果。1.基本要求（1）掌握晶体管关键参数随温度变化规律及其原理；（2）熟悉晶体管参数变温测试仪的使用方法。2.重点、难点重点：被测器件参数与温度之间的关系；难点：器件温度依赖性的机理与仪器使用。3.说明：理解温度变化对器件参数的影响。 （十）
9、用图示仪检测晶体管参数（2学时）具体内容：使用晶体管特性图示仪检测晶体管、场效应管的主要电学参数，画出基本 测试原理图，并对实验结果进行分析。1.基本要求（1）掌握三极管、场效应管等器件的主要性能指标和工作原理；（2）掌握晶体管特性图示仪的使用方法。2.重点、难点重点：使用晶体管特性图示仪对被测样管进行主要电学参数的测试；难点：测试原理的理解和实验仪器的正确使用。3.说明：使学生掌握晶体管特性图示仪的使用，加深对原理和特性参数的理解及测试 方法。四、教学安排及方式总学时 10 学时，实验 10 学时。教学环节教学时数 课程内容讲 课实 验习 题 课讨 论 课上 机参观或 看录像小 计半导体器件实验1010 五、考核方式操作测试，并提交各次实验的实验报告。各教学环节占总分的比例：实验报告70%，出勤和实验能力30。六、推荐教材与参考资料1.微电子学实验教程，东南大学出版社，1992。2 微电子学实验讲义，桂智彬等编，西安电子科技大学，2005年第一版。（执笔人：桂智彬、樊永祥、胡辉勇 审核人：柴常春）2009年8月3日 ?1
