Электроника. Лабораторный практикум. Учебно-методическое пособие

Динамическая характеристика строится путём переноса точек пересечения нагрузочной прямой и семейства выходных характеристик в систему координат передаточных характеристик (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Пример построения динамической сток-затворной характеристики

На динамической характеристике выделите участок, близкий к линейному.

6. Результаты выполнения предварительного задания сведите в

71

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Экспериментальные исследования полевого транзистора VT1 проводятся в блоке «3А», схема которого показана на рис. 6.4.

Рис. 6.4. Принципиальная схема блока «3А»

Лабораторное задание

1. Ознакомьтесь с основными параметрами полевого транзистора с каналом n-типа КП303А по табл. 6.5. Перепишите в отчет номинальные и предельно допустимые параметры.

2. Снимите данные для построения семейства статических стокзатворных (передаточных) характеристик Iс f (Uзи)Uси const .

Проводниками, как показано на рис. 6.3, подключите к клеммам Х5, Х6 миллиамперметр с пределом измерения 20 мА. Вольтметр используется попеременно. Сначала установите фиксированное напряжение на сток–истоке (Х3, Х4) и затем меняйте входное напряжение на затворе (Х1, Х2). Переключателем S1 отключите сопротивление нагрузки (R1) (положение «Замкнут»).

72

Выведите все ручки регулировки источников питания V1 и V2 в крайнее левое положение. Включите питание стенда, кнопкой «3А» подключите исследуемую схему.

Данные для построения семейства сток-затворных характеристик снимайте путем установления поочерёдно на сток–истоке напряжения

Uси= 2, 4, 6, 8, 10 В. Напряжение на затворе в каждом случае меняйте

от 0 до Uотс , т. е. до значения, когда Iс 0. Запишите в отчёт найденное экспериментальное значение Uотс .

3. Снимите данные для построения семейства статических стоковых (выходных) характеристик

Iс f (Uси)Uзи const .

Данные снимите для пяти значений напряжения на затвор-истоке

(Uзи 0, Uзи, 2 Uзи, 3 Uзи, 4 Uзи) с равномерным шагом Uзи

Uотс5, где Uотс – экспериментальное значение напряжения отсечки,

полученное в п. 2.

Указание: Uзи округлить до десятых долей вольта.

Для получения Uзи 0 В отсоедините от схемы миллиамперметр и

вольтметр и замкните проводником клеммы Х3, Х4. Напряжение на стоке в каждом случае меняйте от 0 до 12 В.

4. Исследуйте работу полевого транзистора в режиме усиления. Для этого подключите в цепь стока транзистора сопротивление нагрузки R1 (ключ S1 разомкнут).

Задайте по графику выходных характеристик рабочую точку так, чтобы она оказалась в центре экспериментального семейства. Реко-

мендуется выбрать (Uзир 2U зи; Uсир 5 или 6 В).

Источниками питания V1 и V2 поочерёдно установите выбранные значения Uзир, Uсир сначала на затворе, а затем на стоке. Измерьте

полученное при этом рабочее напряжения питания усилителя Eср (клеммы Х7, Х8) и ток стока Iс р (клеммы Х5, Х6).

На выходных и передаточных характеристиках отметьте положение рабочей точки. Увеличьте и уменьшите напряжение на затворе на вели-

73

чину Uзир Uзи . По вольтметру, подключенному к клеммам Х3, Х4,

отсчитайте соответствующие изменения напряжения на стоке. Вычислите инструментальное значение коэффициента усиления по напряжению

где Uсип и Uзип – полные приращения напряжений на стоке и затво-

ре относительно рабочей точки.

5. Исследуйте работу полевого транзистора в качестве электрически управляемого резистора. Для этого снимите зависимость и по-

стройте график.Uси f (Uзи). Напряжение Uзи меняйте от 0 до Uотс.

Указание. Переключатель S1 оставьте в положении, при котором нагрузка включена. Источником питания V2 установите напряжение

питания Eс 2 В. При этом транзистор перейдет в область омического режима работы.

4. ОБРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1. Постройте экспериментальную зависимость крутизны полевого

транзистора от напряжения на затворе S f (Uзи)Uси 10 В .

Крутизну вычисляйте по статической передаточной характеристике, для которой Uси 10 В, по формуле

где Iс и Uзи – малые приращения тока стока и напряжения на за-

творе с центром в точках Uзи 0, Uзи, 2 Uзи, 3 Uзи...,Uотс.

На одном графике постройте экспериментальную (6.10) и теоретическую (6.11) зависимость крутизны от напряжения на затворе:

где Iс max – значение тока стока при Uзи 0. Сравните теорию и эксперимент.

74

2. Выделите на семействе выходных характеристик область омического режима и режима насыщения.

Рассчитайте внутреннее сопротивление транзистора (Ri ) в омической области (точка Uси 1В; Uзи Uзи р ) и в области насыщения

(Uси Uси р; Uзи Uзи р ) по формуле Ri ( Uси Iс)Uзи=сonst .

В рабочей точке рассчитайте статический коэффициент усиления полевого транзистора по напряжению ( Uси Uзи) Ic Ic р двумя

способами:

по семейству сток-затворных характеристик ( г );

по формуле р SRi , используя значения S и Ri в рабочей точке.

Сравните г и р.

3. Рассчитайте коэффициент усиления по напряжению (Ku ) при

работе полевого транзистора в режиме усиления:

по графикам семейства выходных характеристик, используя нагрузочную прямую, проведенную через рабочую точку и точку

даются относительно рабочей точки;

по формуле Kuр (SR1)/(1 R1 / Ri ), где S и Ri – значения кру-

тизны и внутреннего сопротивления в рабочей точке. Сравните Kuг , Kuр и Kuи .

4.Постройте динамическую сток-затворную характеристику, используя семейство статических выходных характеристик и нагрузочную прямую.

5.Рассчитайте и постройте для области омического режима зависимость сопротивления канала как функцию напряжения на затворе по выражению

Rси(Uзи) Ef (Ufзи(U)R1 ) ,

с зи

где f (Uзи) – это экспериментальные значения напряжения Uси, взятые из графика зависимости Uси f (Uзи) Eс 2 В из п.5 раздела 3.

75

5.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Предварительное задание.

2.Цель работы.

3.Основные справочные данные исследуемого транзистора.

4.Принципиальная схема блока экспериментальных измерений.

5.Семейства экспериментальных статических передаточных и выходных характеристик с нагрузочной прямой, а также график динамической сток-затворной характеристики.

6.Графики расчетных зависимостей S(Uзи) и Rси(Uзи).

7.Значения статического коэффициента усиления по напряжению

г, р и коэффициента усиления усилительного каскада Kuг, Kuр и

Kuи , полученные различными способами

8.По результатам работы заполните табл. 6.6.

Таблица 6.6

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Поясните принцип действия полевого транзистора с управляющим p–n-переходом.

2.Объясните поведение статических выходных характеристик в омической области и в области насыщения.

3.Объясните поведение статических сток-затворных характери-

стик.

4.Изобразите входную характеристику полевого транзистора с управляющим p–n-переходом.

5.Дайте определение основных параметров полевых транзисторов.

6.Как по различным семействам статических характеристик рас-

считать S, Ri и ?

7.Как влияет изменение температуры на параметры полевых транзисторов?

8.Поясните графически, как вычислить коэффициент усиления

усилителя Ku и как влияет сопротивление нагрузки на его величину?

76

9.Что такое динамическая сток-затворная характеристика, как ее построить и что по ней можно определить?

10.Поясните работу полевого транзистора в режиме электрически управляемого сопротивления.

11.Проведите сравнительную характеристику полевых и биполярных транзисторов.

12.Назовите основные области применения полевых транзисторов и схемы их подключения.

Литература: [2, с. 284–293; 4, с. 116–124; 6, с. 235–244].

77

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Разинкин В.П. Электроника: учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – Ч.2 – 108 с.

2.Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: учеб. пособие. – СПб.: Питер, 2006. – 522 с.

3.Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. – М.: Высш. шк., 2004. – 622 с.

4.Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие для вузов. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. – 488 с.

5.Расадо Л. Физическая электроника и микроэлектроника. – М.: Высш.

шк., 1991. – 351 с.

6.Электронные приборы / под ред. Г.Г. Шишкина. – М.: Энергоатомиз-

дат, 1989. – 496 с.

7.Батушев В.А. Электронные приборы: учебник. – М.: Высш. шк., 1980. –

383 с.

8.Морозова И.Г. Физика электронных приборов. – М.: Атомиздат, 1980. –

392 с.

78

Меренков Владимир Майевич Разинкин Владимир Павлович Зотов Леонид Григорьевич

ЭЛЕКТРОНИКА

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Учебно-методическое пособие

Редактор Л.Н. Ветчакова

Выпускающий редактор И.П. Брованова Дизайн обложки А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Л.А. Веселовская

Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 3000 ОК 005-93 (ОКП)

___________________________________________________________________________________

Подписано в печать 09.06.2017. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 150 экз. Уч.-изд. л. 4,65. Печ. л. 5,0. Изд. № 338/16. Заказ № 821. Цена договорная

___________________________________________________________________________________

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета

630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20

80