Лабораторна робота № 6 Дослідження польового транзистора

1 Мета роботи: вивчення особливостей роботи польового транзистора з керуючим p-n переходом, дослідження його статичних ВАХ та визначення основних параметрів

2 Обладнання: ПЕОМ, програма Electronics Workbench

3 Схема дослідження

Рисунок 1 – Cхема дослідження польового транзистора

4 Основні теоретичні положення

Польовий транзистор – це трьохелектродний напівпровідниковий прилад, в якому струм створюють основні носії заряду під дією поздовжнього електричного поля між стоком і витоком, 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, через який протікає електричний струм.

Принцип дії польових транзисторів базується на залежності струму через канал від зміни його поперечного перерізу: І_C = f(S_K).

В польових транзисторах з керуючим p-n переходом (унітронах) площа поперечного перерізу каналу змінюється за рахунок зміни прикладеної зворотної напруги на p-n- переході затвор–канал (рис.2).

Рисунок 2

Для визначення статичних параметрів польових транзисторів використовують два види статичних характеристик:

- стокові (вихідні) І_С = f(U_СВ) при U_ЗВ = const (рис.3);

- стокозатворні (характеристики керування) І_С = f(U_ЗВ) при U_СВ = const (рис.4).

Рисунок 3 Рисунок 4

Основні параметри польового транзистора:

- крутизна стокозатворної характеристики S=ΔI_C/ΔU_ЗВ, при ΔU_СВ=0 (U_СВ=const) (0,5…30 мА/В);

- внутрішній диференціальний опір r_i = ΔU_СВ/ΔI_C, при ΔU_ЗВ =0 (U_ЗВ =const) (сотні – тисячі кОм );

- вхідний опір R_ВХ = ΔU_ЗВ/ΔI_З, при ΔU_СВ =0 (U_СВ =const) (10⁶…10⁹Ом);

- вихідний опір R_ВИХ = ΔU_СВ/ΔI_С, при ΔU_ЗВ =0 (U_ЗВ =const);

- статичний коефіцієнт підсилення за напругою μ=S∙r_i.

Графічним методом коефіцієнт підсилення за напругою можна знайти як:

μ = ΔU_СВ/ ΔU_ЗВ.

5 Послідовність виконання роботи

5.1 Підготовка до роботи

Вивчити схему дослідження, підключення вимірювальних приладів та потенціометрів для зміни вхідних та вихідних опорів, а відповідно, напруг і струмів.

5.2 Зняти стокові характеристики транзистора І_С = f(U_СВ) при U_ЗВ = const

5.2.1 Провести попереднє опробування схеми, для чого потенціометром R1 встановити на вході транзистора напругу U_ЗВ ≈ 0,6 В.

Змінюючи потенціометром R2 напругу U_СВ між стоком і витоком від 0 В до 10 В, впевнитись, що струм стоку І_С змінюється.

5.2.2 Зняти стокові характеристики для 4 – 5 сталих значень напруги U_ЗВ. Значення напруги U_ЗВ залежать від типу транзистора і знаходяться в межах 0…10 В

Встановити спочатку потенціометром R1 напругу U_ЗВ = 0 В.

Змінюючи напругу між стоком та витоком U_СВ потенціометром R2 через кожні 1…2 В , зняти залежність І_С = f(U_СВ) Вимірювані параметри заносити у таблицю 1.

5.2.3 Повторити пункт 5.2.2 при U_ЗВ =0,5 В; 1,0 В та 1,5 В.

Таблиця 1

UЗВ 1 = В		UЗВ 2 = В		UЗВ 3 = В		UЗВ 4 = В
UСВ , В	ІСВ , В	UСВ , В	ІСВ , В	UСВ , В	ІСВ , В	UСВ , В	ІСВ , В

5.3 Зняти стокозатворні характеристики І_С = f(U_ЗВ) при U_СВ = const

5.3.1 Провести попереднє опробування роботи схеми, для чого потенціометром R2 встановити на виході VT стале значення напруги U_СВ із діапазона 0…– 10В. Підтримуючи напругу U_СВ постійною, змінювати потенціометром R1 напругу U_ЗВ від 0В до значення, що відповідає напрузі відсічки, при якій струм стоку І_С = 0, і спостерігати зміну вихідного струму стоку І_С.

5.3.2 Зняти стокозатворну характеристику для сталого значення напруги U_СВ =const = 5 В.

Змінюючи потенціометром R1 напругу U_ЗВ через кожні 0,5В від 0 В (І_С максимальний) до напруги відсічки (І_С =0), зняти залежність І_С = f(U_ЗВ).

Вимірювані значення заносити у таблицю 2.

Таблиця 2

UЗВ , В
ІС , мА

5.4 Побудова характеристик транзистора.

За результатами вимірювань побудувати сімейства стокових (в одній системі координат) та стокозатворної статичних ВАХ транзистора на міліметровому папері.

5.5 Визначення основних параметрів польового транзистора.

За стокозатворною характеристикою визначити (за методикою на рис.4):

- напругу відсічки U_{ЗВ 0};

- крутизну S=ΔI_C/ΔU_ЗВ [мА/В].

За стоковими характеристиками визначити (за методикою на рис.3):

- внутрішній диференціальний опір r_i = ΔU_СВ/ΔI_C, при ΔU_ЗВ =0;

- вихідний диференційний опір R_ВИХ = ΔU_СВ/ΔI_С, при ΔU_ЗВ =0;

Статичний коефіцієнт підсилення за напругою:

μ=S∙r_i.

При розрахунку μ звернути увагу на узгодження одиниць вимірювання S∙та r_i.