Лабораторне заняття № 4 (2 год.)
ТЕМА: Дослідження польового транзистора
НАВЧАЛЬНА МЕТА: вивчення особливостей роботи польового транзистора з керуючим p-n переходом, побудова статичних ВАХ та визначення його основних параметрів.
ОБЛАДНАННЯ ТА ОСНАЩЕННЯ: ПЕОМ, програма Electronics Workbench
Рисунок 1 – Схема дослідження польового транзистора
ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ:
Польовим транзистором - називається трьохелектродний напівпровідниковий прилад, в якому струм створюють основні носії заряду під дією подовжнього електричного поля, а керування величиною струму здійснюється поперечним електричним полем, що утворюється напругою, прикладеною до керуючого електроду. Тобто польові транзистори керуються електричним полем.
Елементи польових транзисторів:
Виток (В) – електрод, від якого починається рух носіїв заряду.
Стік (С) – електрод, до якого рухаються носії заряду.
Затвор (З) – керуючий електрод.
Канал – ділянка напівпровідника між стоком та витоком, де тече електричний струм.
Принцип дії польових транзисторів базується на зміні поперечного перерізу каналу: ІC = f(SK )
В польових транзисторах з керуючим p-n переходом (унітронах) (рис.2) площа поперечного перерізу каналу змінюється за рахунок зміни зворотної напруги на p-n- переході затвор – канал.
Рисунок 2 – Структура ПТ з керуючим p-n переходом
Для визначення параметрів польових транзисторів використовують дві сім′ї статичних характеристик:
- стокові (вихідні) ІС = f(UСВ), при UЗВ = const (рис.3);
- стокозатворні (характеристики керування) ІС = f(UЗВ), при UСВ = const (рис.4).
Хід роботи
1 Опробування схеми
Для опробування схеми (рис.1) потенціометром R1 встановіть напругу на дільниці «затвор – джерело» приблизно 0,6 В, а потенціометром R2 змініть напругу між стоком та витоком від 0 до + 10 В. Спостерігаючи, як змінюється струм стоку, впевніться у можливості зняття стокової характеристики.
Можливість зняття стокозатворної характеристики перевірте падаючи на стік напругу від 0 до – 10 В. Підтримуючи цю напругу постійною змінюйте напругу між затвором та витоком від 0 до значення напруги, рівної напрузі відсічки, та спостерігайте, як змінюється струм стоку.
2 Зняття стокових характеристик польового транзистора ІС = f(UСВ), при UЗВ = const.
2.1 Перед зняттям характеристик заготуйте таблицю спостережень (табл.1).
2.2 Стокові характеристики польового транзистора знімають для 4 – 5 значень напруги UЗВ. Величини напруг затвор – виток залежать від типу транзистора та знаходяться у межах від 0 до +10 В. Напругу стоку змінюють у процесі зняття характеристики через (1 – 2) В потенціометром R2.
Таблиця 1
UЗВ 1 = |
UЗВ 2 = |
UЗВ 3 = |
UЗВ 4 = |
||||
UСВ , В |
ІСВ , мА |
UСВ , В |
ІСВ , мА |
UСВ , В |
ІСВ , мА |
UСВ , В |
ІСВ , м А |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
3 Зняття стокозатворної характеристики польового транзистора ІС = f(UЗВ), при UСВ = const
3.1 Перед зняттям характеристики заготуйте таблицю спостережень (табл.2).
Таблиця 2
UЗВ , В |
|
|
|
|
|
|
|
ІС , мА |
|
|
|
|
|
|
|
3.2 Стокозатворну характеристику знімають для одного значення напруги стоку, наприклад UСВ = - 5 В. При цьому змінюють напругу затвору від 0 (при максимальному значенні струму стоку) до напруги відсічки (при якому струм стоку дорівнює 0) через 0,5 В.
4 Побудова стокових та стокозатворних характеристик польового транзистора
4
.1
За результатами вимірювань (табл.1 і
табл.2) побудуйте сімейство стокових
(вихідних) характеристик, та стокозатворну
(вхідну) характеристику польового
транзистора на міліметровому папері.
Зразковий приклад цих характеристик
приведено на рис.3, 4.
Рисунок 3 – Стокові характеристики Рисунок 4-Стокозатворна характеристика
5 Визначення параметрів польового транзистора
5.1 За стокозатворною характеристикою (рис.4) визначають:
- напругу відсічки UЗB 0;
- крутизну стокозатворної характеристики S = ΔIС /ΔUЗВ = fe/de [mA/В], при UСВ =const;
- вхідний опір Rвх = ΔUЗВ / ΔIЗ [Ом]; Rвх = de/fe.
5.2 Для визначення внутрішнього (вихідного) диференційного опору на одній із стокових характеристик (рис. 3) будують характеристичний трикутник Δaвс з якого знаходять
Rі =ΔUСВ /ΔIС [Ом], при ΔUЗВ =const ; Rвих = aс/вс.
5.3 За внутрішнім рівнянням польового транзистора визначають коефіцієнт підсилення
μ = S·Ri.
Зверніть увагу на узгодження одиниць вимірювання S та Ri.
ЗМІСТ ЗВІТУ:
- найменування та мета роботи;
- схема дослідження:
- перелік приладів:
- результати вимірювань (таблиці);
- стокозатворна характеристика польового транзистора ІС = f(UЗВ), при UСВ = const (на міліметровому папері).
- стокові характеристики польового транзистора ІС=f(UСВ), при UЗВ=const (на міліметровому папері).
- розрахунок основних параметрів польового транзистора: вхідного і вихідного опорів, крутизну характеристики, напругу відсічки, коефіцієнта підсилення.
- висновки;
- відповіді на контрольні запитання.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:
1 Чим керується польовий транзистор?
2 Який у ПТ вхідний опір?
3 Як поділяються ПТ з ізольованим затвором?
4 При якій полярності напруги на затворі МДН – транзистор з каналом р - типу працює в режимі збіднення?
5 Яким чином можна змінювати переріз каналу SК?
ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ І ОЦІНЮВАННЯ РІВНЯ ЗНАНЬ: по результатам виконання, оформлення лабораторної роботи робляться узагальнені висновки і оцінюється виконання, своєчасність і правильність оформлення звіту, з виставленням оцінки по п’ятибальній шкалі в журнал.
ВИКЛАДАЧ - Т.І.Ковальова