5.1. Теоретические сведения

Полевым транзистором называют полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на управлении током основных носителей заряда в канале электрическим полем. Существуют два типа ПТ: с управляющим p-n-переходом и изолированным затвором (МОП). В зависимости от типа электропроводности канала различают полевые транзисторы с каналом p- или n-типа.

Практическое применение получили два типа статических характеристик: выходные (стоковые) и прямой передачи (сток-затворные). Указанные характеристики для полевого транзистора с управляющим переходом и каналом p-типа приведены на рис. 5.1.

Свойства полевых транзисторов характеризуют ряд параметров, в том числе крутизна характеристики:

при ,

(5.1)

которая определяет наклон статической сток-затворной характеристики в заданной точке. Крутизна S имеет максимальное значение 0,2 – 10 мА/В при U_з-и_=_0.

а	б
Рис. 5.1. Выходные характеристики (а) и характеристика прямой передачи (б) полевого транзистора с p-n-переходом и каналом n-типа

К числу основных параметров ПТ относят напряжение насыщения U_{с-и нас} (напряжение между стоком и истоком, начиная с которого ток стока I_с почти не изменяется), напряжение отсечки U_отс (напряжение U_с-и, при котором I_с = 0) и крутизну S = ΔU_з-и/Δ I_с.

ПТ имеют следующие основные свойства: низкий уровень собственных шумов; высокие входное сопротивление, экономичность (транзистор управляется не током, а напряжением); возможность использования МОП ПТ для построения высокоэкономичных интегральных схем с большой степенью ин-теграции; меньшая, чем у БТ, зависимость параметров от температуры полупроводникового прибора.

5.2. Порядок выполнения работы

1) Снять и построить семейство выходных (стоковых) характеристик. Для этого собрать схему, приведенную на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Схема исследования полевого транзистора

Меняя напряжение U_с-и от нуля до 10 В, измерить значение тока стока I_с для нескольких значений напряжения «затвор – исток» в диапазоне от нуля до 2_В. Результаты измерений записать в табличной форме и построить по ним семейство выходных характеристик.

2) Снять и построить характерис-тику передачи (сток-затворную) полевого транзистора I_с = f(U_з-и) при U_с-и = 0, изменяя U_з-и от нуля (при максимальном значении I_с) до U_отс, при котором I_с_=_0. Результаты оформить в табличной форме, по данным таблицы построить характеристику передачи.

3) По экспериментальным характеристикам ПТ определить напряжение насыщения U_{с-и нас}, выходное дифференциальное сопротивление R_вых, крутизну S и напряжение отсечки U_отс.

4) Снять амплитудную характеристику усилителя на ПТ при U₁ = 12 В. Для этого собрать схему, приведенную на рис. 5.3.

Подавая на вход схемы синусоидальный сигнал частотой 1 кГц в диапазоне напряжения 0 – 2 В, снять зависимость U_вых = f(U_вх). Определить для каждой точки коэффициент усиления по напряжению:

.

(5.2)

Результаты измерений и расчета записать в табличной форме. По данным таблицы построить график. Измерения проводить только при синусоидальном выходном сигнале.

5) Снять амплитудно-частотную характеристику усилителя на ПТ. Для этого на вход схемы (см. рис. 5.3) подать синусоидальный сигнал амплитудой 0,5 В. Изменяя частоту от 10 Гц до 200 кГц, измерить амплитуду выходного сигнала, для каждой точки определить K_и.

Рис. 5.3. Схема усилителя на полевом транзисторе

Результаты измерений записать в табличной форме. По данным таблицы построить график K_U = F(f) при U_вх_=_const (частотная характеристика строится в логарифмическом масштабе).