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1、MOS 管静态参数测试管静态参数测试 一、 试验目的 1、 通过测量增强型、耗尽型 MOS 场效应管的 ID、VGS、VD 值的变化，绘制输出特性 曲线和转移特性曲线。 2、 加深了解 MOS 管的工作原理，为以后设计电路打下良好基础。 二、 MOS 管的特性曲线 2.1 输出特性曲线 图 2-1 N 沟道 JFET 伏安特性曲线 JFET 的输出特性是描述 ID随 VDS变化的特性，即 IDf(VDS)|VGS=常数 . (2-1) VGS取不同的常数可得输出特性曲线族如图 2-1(b)所示。它分为四个区：区可变电 阻区；区放大区(恒流区)；区截止区；区击穿区。 （）可变电阻区 可变电阻区是
2、指 VGDVP的区域。它的特点是：当 VGS在取值范围(0VP)内保持一定值 并且 VDS较小时，ID与 VDS是线性关系。不同 VGS对应电阻 RDS的值不同。 ()放大区(恒流区) 放大区为图 2-1(b)的区，放大区各条输出特性曲线接近平直但稍微斜升。在这个区域 内，VGD0 的情况下才开始工作，即当 VGS=0 时没有 ID，故这个参数没有意义。因此， 只对耗尽型的 MOS 管进行考虑，此处仍以 N 沟道耗尽型的 MOS 管 3DJ7为例，且使得栅源 之间短路，观察 ID。该电流为毫安级，实验电路图如图 4-3 所示。 图 4-3 3DJ7饱和漏电流测量电路图 由于当栅源短路，VDS=
3、12V，饱和漏电流 ID=IDSS=3.6mA。 4.4 特性曲线 特性曲线包括转移特性曲线和输出特性曲线。两种特性曲线均能直观地反映 ID随 VGS 和 VDS的变化，使我们更加深刻的了解 MOS 管的特性。并且，这两种特性曲线还可以互相 转化。 (1)先介绍转移特性曲线的测量，由定义来说，转移特性曲线是在 VDS不变的情况下， 观察 ID随 VGS变化的一个曲线。在此我们对于 N 沟道耗尽型 MOS 管 3DJ7和 P 沟道增强型 MOS 管 BS250 分别介绍。 对于 3DJ7，取 VDS=12V，则观察 ID随 VGS的变化，由于 ID很小，故取毫安级以下毫安 表即可。栅源电压需要进
4、行调节且其值不大，故选择 6V 量程的可调电源。实验电路图如图 4-4 所示。 图 4-4 3DJ7特性测量电路图 对于 BS250，定义是相同的，取 VDS=12V，仍然是观察 ID随 VGS的变化，由于 ID是毫 安量级，仍取毫安表即可。而 VGS需要进行调节且其值不大，故选择 6V 量程的可调电源。 栅源两端并联的电压表选择 30V 量程电压表。实验电路图如图 4-5 所示。 图 4-5 BS250 特性曲线测量电路图 由以上两组数据，可以描绘出转移特性曲线。前面已经提到，不再描绘。由这些数据可 以看出，当在 VDS不变的情况下，VGS对 ID的控制作用。即可看出 MOS 管与晶体管的最
5、重 要的区别：晶体管是电流控制元件，晶体管是通过小电流(IB)控制大电流(IC)，即体现的是电 流的放大。而 MOS 管是电压控制元件，它是利用 VGS来控制 ID。因为这点，使 MOS 管在 很多方面优于晶体管，使 MOS 管得到更广泛的应用。 （2）输出特性曲线，由定义来说，输出特性曲线是在 VGS不变的情况下，观察 ID随 VDS变化的曲线。 同样对 N 沟道耗尽型的 MOS 管 3DJ7和 P 沟道增强型的 MOS 管 BS250 进 行分析。由于在这种情况下，随着 VDS的增大，将会看到 ID开始一段随着 VDS的增加将会 线性的增加，直到 VDS达到 VT（增强型 MOS 管）或
6、VP（耗尽型的 MOS 管） 。在这之后 VDS 增加但 ID基本不再变化。当 VDS继续增加，到达击穿电压时，ID突然增加，进入击穿状态， 此时，如控制的不够及时，MOS 管会在很短的时间烧毁。因此，只进行到 ID达到饱和即恒 定时的测量。 转移特性： 对于 3DJ7，VDS=12V VGS (V) -3 -2 -1.5 -1 0 ID (mA) 图 4-1 对于 BS250，VDS=-12V VGS (V) -2 -2.4 -2.8 -3 -3.2 ID（mA) 图 4-2 输出特性： 对于 3DJ7，VGS=-2V VDS (V) 2 3 4 5 6 ID (mA) 图 4-3 对于 BS250，VGS=-2.5V VDS (V) -1 -3 -6 -9 -12 ID (mA) 图 4-4 如果画图不够精细，可以适当增加电压和电流值的个数。