半导体测试-器件与芯片测试.ppt
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1、章半导体器件测试章半导体器件测试2021/5/181一、半导体器件简介一、半导体器件简介 半导体器件半导体器件(semiconductor device)是利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的器件。为了与集成电路相区别,有时也称为分立器件。半导体分立器件是集成电路的功能基础。半导体器件主要有半导体器件主要有:二端器件二端器件和和三端器件三端器件 二端器件二端器件:基本结构是一个PN结 可用来产生、控制、接收电信号;pnpn结二极管、肖特基二极管结二极管、肖特基二极管 三端器件三端器件:各种晶体管 可用来放大、控制电信号;双极晶体管、双极晶体管、MOSMOS场效应晶体管场效应晶体管等2021
2、/5/182(一)(一)半导体半导体二极管二极管2021/5/183 图 半导体二极管的结构及符号(c)集成电路中的平面型结构;(d)图形符号2021/5/184一般二极管和稳压二极管一般二极管和稳压二极管 一般二极管一般二极管:主要利用二极管的正向导通、反向截止的特性,实现整流、检波、开关等作用。符号标注:2021/5/185 稳压二极管稳压二极管:利用PN结在一定的反向电压下,可引起雪崩击穿.这时二极管的反向电流急速增大,但反向电压基本不变但反向电压基本不变.因此,可以作为稳压电源使因此,可以作为稳压电源使用。反向击穿电压数值在用。反向击穿电压数值在40V以上的是二极管,低于以上的是二极管
3、,低于40V的稳压管。的稳压管。符号符号2021/5/186图一普通二极管,第一个是国内标准的画法;图二双向瞬变抑制二极管;图三分别是光敏或光电二极管,发光二极管;图四为变容二极管;图五是肖特基二极管;图六是恒流二极管;图七是稳压二极管;2021/5/187双极型晶体管的几种常见外形(a)小功率管 (b)小功率管 (c)中功率管(d)大功率管 双极型晶体管又称三极管。电路表示符号:BJTBJT。根据功率的不同具有不同的外形结构。(二)(二)半导体半导体三极管三极管2021/5/188三极管的三极管的基本结构基本结构BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极NPN型型PNP集电极集电极基极基极
4、发射极发射极BCEPNP型型 由两个掺杂浓度不同且背靠背排列的PN结组成,根据排列方式的不同可分为NPN型和PNP型两种,每个PN结所对应区域分别称为发射区、基区和集电区。2021/5/189BECNNP基极基极发射极发射极集电极集电极基区:较薄,掺杂浓基区:较薄,掺杂浓度低度低集电区:集电区:面积较大面积较大发射区:掺发射区:掺杂浓度较高杂浓度较高2021/5/1810BECIBIEICNPN型三极管型三极管BECIBIEICPNP型三极管型三极管制成晶体管的材料可以为制成晶体管的材料可以为Si或或Ge。2021/5/1811 图1.16三极管电路的三种组态(a)共发射极接法;(b)共基极接
5、法;和各极电流(c)共集电极接法2、三极管的工作模式、三极管的工作模式2021/5/1812 图1.15三极管放大需要的电源接法 (a)NPN型;(b)PNP型工作的基本条件:工作的基本条件:EB结正偏;结正偏;CB结反偏。结反偏。VCCVBB VEE2021/5/1813场效应晶体管(Field Effect Transistor,简称FET)是与双极性晶体管工作原理不同。双极性晶体管双极性晶体管是利用基极电流控制集电极电流,电流控制型电流控制型的放大元件。带有正电荷的空穴及负电荷的电子,具有放大功能的意义,故称为双极性。MOSFET是利用栅极电压来控制漏极电流的电压控制型电压控制型的放大元
6、件。FET的特征是在低频带有极高的输出阻抗为10111012(MOS FET更高)另外,FET比双极性晶体管噪音小,可作为功率放大器使用。(三)(三)MOS晶体管晶体管2021/5/1814结构和电路符号结构和电路符号PNNGSDP型基底型基底两个两个N区区MOS结构结构N沟道增强型沟道增强型GSD2021/5/1815N 沟道耗尽型沟道耗尽型PNNGSD预埋了导预埋了导电沟道电沟道 GSD2021/5/1816NPPGSDGSDP 沟道增强型沟道增强型2021/5/1817P 沟道耗尽型沟道耗尽型NPPGSDGSD予埋了导予埋了导电沟道电沟道 2021/5/1818MOSFET 的分类和符号
7、NMOSPMOS增强型耗尽型增强型耗尽型衬底pnS/Dn+p+载流子电子空穴VDS+IDSD SS D载流子运动方向S DS DVT+符号GDBSGDBSGDBSGDBS2021/5/18192021/5/1820二二、半导体半导体器件的性能测试器件的性能测试l 二极管的测试l 双极晶体管测试l MOS结构C-V特性测试2021/5/18211、二极管的主要测试参数二极管的主要测试参数(一)(一)二极管的二极管的性能性能测试测试2021/5/1822二极管二极管I-V特性特性2021/5/1823稳压二极管稳压二极管发光二极管发光二极管2021/5/1824硅管的正向管压降一般为0.60.8V
8、,锗管的正向管压降则一般为0.20.3V。2021/5/1825图图7.13图图7.142、二极管的二极管的I-V测试测试2021/5/1826测试电路测试电路测试设备测试设备晶体管参数测试仪晶体管参数测试仪2021/5/18271、三极管的主要测试参数、三极管的主要测试参数共射极增益(电流放大系数)共射极增益(电流放大系数)交流工作时:直流工作时:穿透电流穿透电流ICEO、ICBO反向击穿电压反向击穿电压集电极最大允许电流集电极最大允许电流ICM集电极最大允许功率损耗集电极最大允许功率损耗PCM(二)双极型晶体管(二)双极型晶体管I-V特性测试特性测试2021/5/18282021/5/18
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