Порядок виконання лабораторної роботи

1. 1. На основі БТ, вказаних викладачем, синтезувати схему СТ, що відповідає рис.3.1.

1. 2. Зняти вхідні ВАХ СТ при двох значеннях вихідної напруги (0 і 10В). Зняти вихідну ВАХ при зміні I_вх у діапазоні 00.5mА з дискретом 0.1mА.

2. 3. Зняти АЧХ складеного транзистора у вигляді залежності i_к/i_б=f() у діапазоні частот, що припускає досягнення f_г. Зняття проводиться у двох варіантах: рівномірна шкала по осі частот і логарифмічна. Вісь Y рівномірна.

4. З табл. 3.1 вибрати відповідно до варіанта готовий СТ для дослідження.

Таблиця 3.1

№ п/п	Транзистор	№ п/п	Транзистор
1	bcx38b	11	mjd112
2	fmmt38b	12	fzt705
3	fzt604	13	ztx704
4	fzt605	14	ztx705
5	ztx601b	15	mmbta63lt1
6	ztx605	16	bcx38b
7	ztx604	17	fmmt38b
8	ztx614	18	fzt604
9	mpsw45	19	fzt605
10	mmbta14lt1	20	ztx601b

5. Повторити для даного транзистора пп. 2,3.

Контрольні питання

1. У чому переваги пари Дарлингтона?

2. Як змінюються частотні властивості СТ у порівнянні з аналогічною характеристикою для вихідного одиночного БТ?

3. Як зміняться вхідний опір, коефіцієнт передачі по струму й вихідний опір СТ у порівнянні з аналогічними параметрами одиночного БТ при включенні СТ за схемою із ЗБ?

4. Який транзистор: Т₁ чи Т₂ (рис.3.1) впливає на інтегральний коефіцієнт передачі струму СТ _D?

5. Чому вихідний опір СТ зменшується в порівнянні з аналогічним параметром одиночного БТ?

Лабораторна робота 4. Дослідження польового транзистора

Мета роботи. Навчитися знімати характеристики й визначати параметри польових транзисторів.

Теоретичні відомості

Польовий транзистор – напівпровідниковий прилад з керованим полем каналом для струму основних носіїв. За принципом дії польові транзистори (ПТ) діляться на:

3. транзистори із затвором у вигляді p-n-переходу;

4. транзистори з ізольованим затвором (МДН-, МОН-транзистори).

У свою чергу МДН-транзистори діляться на: транзистори із вбудованим каналом; транзистори з індукованим каналом.

На рис. 4.1 показаний розріз ПТ із вбудованим каналом р-типа.

Контакт каналу, через який утікають носії, називається джерелом (Д), а через який випливають - стоком (С). Канал розташований у підкладці іншого типу провідності, яка звичайно з'єднується із джерелом. Затвором (З) називається електрод, напруга на якому регулює ширину каналу, тобто його опір, що приводить до зміни струму в каналі при постійній напрузі U_сд.

а)

б)

Рис.4.1. Структура та ВАХ ПТ із вбудованим каналом

Розглянутий транзистор характеризується тим, що при U_зд=0 Ic0. При цьому U_сд розподіляється уздовж каналу й створює замикаючий p-n-перехід між каналом і підкладкою, ширина якого збільшується від джерела до стоку.

Напруга U_зд<0 приводить до збагачення каналу р-носіями, які притягаються негативним електродом напруги U_зд, що збільшує Ic. Зміна знака напруги U_зд приводить до зворотного результату.

Затвор ПТ відділений від каналу шаром діелектрика, тому I_з0, тобто вхідний ланцюг такого транзистора практично не споживає потужності. Тому вхідна ВАХ ПТ практично не використовується, бо не несе корисної інформації. На рис. 4.1б представлені стокові характеристики ПТ із вбудованим каналом

Ic= f(U_сд)_Uзд=const,

а на рис. 4.2а стік-затворні характеристики,

Ic = f(U_зд)_Uсд=const

які характеризують зв'язок входу з виходом ПТ. Напруга U_зд, при якому канал повністю зникає, тобто Ic=0, називається напругою відсічення U_зо

а)

б)

Рис.4.2.. ВАХ та умовні позначки ПТ із вбудованим каналом

МДН-Транзистор з каналом n-типу працює аналогічно, але з інверсним включенням використовуваних джерел. Позначення ПТ із вбудованим каналом наведене на рис. 4.2б.

У МДН-транзисторах із індукованим каналом при U_зд=0 Ic=0 навіть при U_сд0, тому що при нульовій напрузі на затворі канал відсутній (рис. 4.3а). Транзистор при цьому представляє два діоди, включених зустрічно. Якщо U_зд<0, то при деякому U_зп (граничне) в об'ємі напівпровідника під затвором виникає інверсний ( р-провідності) шар, тому що електрони відштовхуються в глиб підкладки. По створеному каналу починає протікати струм Ic. На рис. 4.3б наведене сімейство стік-затворних ВАХ транзистора з індукованим каналом, а на рис.4.4а -стокових. Позначення даних транзисторів наведене на рис. 4.4б.

а)

б)

Рис.4.3. Структура та ВАХ ПТ із індукованим каналом

На рис. 4.5а наведена структура польового транзистора із затвором у вигляді n-перехода (транзистора з керуючим n-переходом). Тут канал укладений між двома p-n-переходами, р-області яких об'єднані між собою й відіграють роль затвора. При цьому на затвор подається напруга U_зд, що зміщає p-n-переходи у зворотному напрямку. Зміна U_зд міняє товщину p-n-переходів, що тягне зміну площі поперечного переріза каналу, тобто його опору. Стокові характеристики даного транзистора представлені на рис. 4.5б, стік-затворні - на рис. 4.6а, а на рис. 4.6б наведена умовна позначка розглянутого різновиду польових транзисторів.

Із графіків видно, що ПТ із вбудованим каналом працює при двох полярностях U_зд, а два інших типу польових транзисторів - при одній.

Для кількісної оцінки керуючої дії затвора використовують крутість, яка визначається як

а)

б)

Рис.4.4. ВАХ та умовні позначки ПТ із індукованим каналом

Зі стік-затворних ВАХ видне, що крутість не є величиною постійної й залежить від режиму по постійному струму. Для транзистора з керуючим n-переходом крутість досягає максимального значення при U_зд=0 (див. рис. 4.5) і визначається як

(1)

де S₀ - початкова крутість при U_зд=0.

Ємності в польового транзистора, а також кінцева швидкість руху носіїв заряду в каналі визначають його інерційні властивості, які враховуються шляхом уведення комплексного вираження для опису крутості

де _s - гранична частота, обумовлена на рівні 0.707 статичного значення крутості S₀.

Аналіз структури МДН-транзисторів показує, що зміна напруги на підкладці також може модулювати ширину каналу, тобто управляти величиною Ic, що відкриває можливості керування такими транзисторами відразу по двом входам. При цьому керуючі властивості підкладки оцінюються за допомогою S_п.

а)

б)

Рис.4.5. Структура та ВАХ ПТ з керуючим n-переходом

а)

б)

Рис.4.6. ВАХ та умовні позначки ПТ з р-п переходом

Ще одним параметром ПТ є диференціальний опір каналу в пологій області, яке визначається як

(2)