ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Учебник по математике
Контрольные
Карта сайта

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.

На главную страницу сайта