ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Электроника
ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
Генератор сигналов специальной формы
Изучение статических характеристик
полевых транзисторов
Основные параметры полевого транзистора
Изучение оптоэлектронных приборов
оптопара (оптрон)
Вольтамперная характеристика
Классификация изделий микроэлектроники.
Эпитаксия
Нанесение тонких пленок.
Полевой транзистор с изолированным затвором
ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
Фоторезисторы

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХФАЗНЫХ ЦЕПЕЙ
Переходные процессы в линейных цепях первого порядка
Переходные процессы в RLC цепях.
Спектральное представление периодических процессов
Исследование характеристик линейных четырехполюсников
Аппаратно-программный комплекс PClab – 2000
Методика выполнения лабораторного практикума
в лаборатории электротехники
Исследование неразветвленной и разветвленной
электрических цепей постоянного тока
Исследование нелинейных цепей постоянного тока
Переходные процессы в электрических цепях

ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ


Основными вольт-амперными характеристиками полевого транзистора являются входная, выходная и проходная характеристики, представленные на рис.8. Входная характеристика – зависимость тока затвора Iз от напряжения между затвором и истоком Uзи – приведена на рис.8,а. Она представляет собой обычную вольт-амперную характеристику полупроводникового диода и практически не зависит от напряжения сток исток Uси. Обычно полевой транзистор работает при закрытом p–n-переходе, поэтому ток затвора очень мал.

Семейство выходных характеристик – зависимость тока стока Iс от напряжения сток–исток Uси при различных напряжениях на затворе Uзи – показано на рис.8,б, где выделены три области: 1 – крутая, 2 – пологая или область насыщения, 3 – область электрического пробоя. Нормальная работа полевого транзистора как усилителя мощности осуществляется в области насыщения. При этом линейному увеличению напряжения на затворе Uзи соответствует линейное увеличение тока стока Iс.

Зависимость Iс=f(Uзи) при фиксированном напряжении сток–исток Uси называется проходной характеристикой транзистора. Одна из таких зависимостей приведена на рис.8,в. На ней можно выделить линейный участок и два нелинейных участка. Первый нелинейный участок (область отсечки) наблюдается при напряжениях на затворе, близких к напряжению отсечки Uси ≈ Uотс. Канал ПТ закрыт, и ток стока мал. Второй нелинейный участок возникает при подаче открывающего напряжения на затвор транзистора. При этом по каналу течет большой ток Iс0. В этом режиме вольт-амперные характеристики ПТ обычно не снимаются, на рисунке область насыщения нанесена точками.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Цель работы: Получить вольт-амперные характеристики полевого транзистора с управляющим p–n-переходом.

Приборы и принадлежности: источник постоянного тока MPS-3003 LK-2, вольтметр В7-78/1, вольтметр В7-35 (в режиме измерения тока) или аналогичные, исследуемые полевые транзисторы.


Задание

1. Собрать схему установки для снятия вольт-амперных характеристик полевого транзистора согласно рис.9.

2. Подготовить источник питания MPS-6003 к работе:

‑ включить вилку в сеть;

‑ ручки регулятора напряжения VOLTAGE установить: верхнюю COARSE (грубо) и нижнюю FINE (плавно) в крайние левые положения, при этом напряжение на выходе равно нулю;

‑ ручки регулятора тока CURRENT установить: верхнюю COARSE (грубо) на минимум в крайнее левое положение, нижнюю FINE (плавно) в среднее положение;

‑ выключатель питания POWER нажать и включить прибор − загорится зеленый индикатор CV (прибор находится в режиме стабилизации напряжения);

‑ нажать кнопку подключения выходных клемм OUTPUT − загорится красный индикатор подключения выходных клемм прибора OUT. На дисплеях вольтметра VOLTAGE DISPLAY и амперметра CURRENT DISPLAY будут индицироваться напряжение в вольтах и ток в амперах (в данном случае нули).

3. Снять семейство выходных характеристик полевого транзистора, для этого установить резистором R напряжение на затворе Uзи0=0 и снять зависимость Iс=f (Uси). Напряжение Uси повышайте ступенями: от 0 до 1.0 В через 0.2 В, от 1.0 до 3.0 В через 0.5 В, от 3.0 до 10 В через 1.0 В. Повторите измерения Iс=f (Uси) при напряжениях: Uзи1 = −0,5 В, Uзи2 = −1,0 В, Uзи3 = −1,5 В, Uзи4 = −2,0 В и т.д. Измерения можно заканчивать, если ток стока в пологой области изменится не менее, чем в десять раз по сравнению с начальным током стока Iс0 при Uзи0=0.

4. Снять семейство проходных характеристик Ic=f(Uзи) при Uси1=2 В; Uси1=5 В и Uси1=10 В. Напряжение Uзи изменять от 0 до −5 В с шагом ΔUзи =−0.5 В.

Обработка результатов измерений

1. Построить семейство выходных характеристик Iс=f (Uси) при Uзи=const. Для каждой характеристики определить напряжение Uс нас и ток стока Iс при Uси=10 В, как показано на рис.10. Построить зависимости Uс нас= f (Uзи) и Iс= f (Uзи).

Рассчитать внутренне дифференциальное внутреннее сопротивление ПТ в пологой области, как показано на рис.10. Ri=ΔUси / Δ Iс при Uзи=соnst для всех Uзи. Построить график Ri= f (Uзи).

2. Построить семейство проходных характеристик Iс=f(Uзи) при Uси=const (рис.11). Определить напряжения отсечки Uотс. Построить зависимость Uотс =f(Uси).


Рассчитать крутизну S= Δ Iс/ΔUзи при Uси=10 В в начале, середине и конце проходной характеристики. Построить график S= f (Uзи).

Рассчитать μ= Δ Uси/ΔUзи при Iс=const в начале, середине и конце проходной характеристики. Построить график μ = f (Uзи).

3. С помощью соотношения (7) проверить полученные результаты.

4. Сравнить полученные результаты со справочными данными.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Омические контакты. Основные требования к омическим контактам. Зонные диаграммы контактов металл – полупроводник в состоянии термодинамического равновесия, при прямом и обратном смещении.

2. Зонная диаграмма омического контакта М–n+–n в состоянии термодинамического равновесия.

3. Конструкция и схемотехническое обозначение полевых транзисторов с управляющим p–n-переходом и каналами p- и n- типов, напряжения на выводах транзистора и токи, текущие через транзистор.

4. Распределение потенциала канала и разности потенциалов канал – затвор вдоль полевого транзистора.

5. Зонная диаграмма ПТ в поперечном сечении.

6. Принцип действия ПТ. Управление током стока с помощью изменений напряжений на затворе и стоке.

7. Основные параметры ПТ.

8. Связь между крутизной проходной характеристики, дифференциальным сопротивлением канала и коэффициентом усиления.

9. Вольт-амперные характеристики ПТ.

10. Объяснить полученные графики.