электроника. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА_13. Лабораторная работа 13 Исследование статические характеристики полевого транзистора
 Скачать 69.9 Kb.
|
|
Лабораторная работа № 13 Исследование статические характеристики полевого транзистора Цель работы: изучить статические характеристики и дифференциальные параметры полевого транзистора, исследовать влияние температуры на работу транзистора. 1. Подготовка к лабораторной работе В лабораторной работе исследуется полевой транзистор с каналом р-типа, устройство которого и условное обозначение показаны на рис. 1.  Рис. 1. Управление током стока осуществляется путем подачи на затвор, то есть на управляющий р-n-переход, обратного напряжения UЗИ>0. При увеличении запирающего напряжения UЗИ увеличивается ширина области объемного заряда. Соответственно уменьшается ширина канала, увеличивается его сопротивление RK, а следовательно, уменьшается ток стока IС при заданном напряжении между стоком и истоком UСИ. В качестве иллюстрации управляющая характеристика IC(UЗИ) приведена на рис 2. Напряжение на затворе, при котором области объемного заряда управляющего р-n-перехода и р-n-перехода подложка-канал смыкаются, и ток стока IC становится равным нулю, называется пороговым напряжением UПОР.  Рис. 2. Управляющую характеристику полевого транзистора в режиме насыщения удобно аппроксимировать зависимостью  , (1)где IC max - начальный ток стока, соответствующий UЗИ = 0. По управляющей характеристике (рис. 2) может быть рассчитана крутизна транзистора  .При использовании аппроксимации (1) выражение для крутизны имеет вид  , (2)Семейство выходных характеристик полевого транзистора показано на рис. 3.3. Начальный участок характеристики (UСИ<UСИ.НАС) соответствует линейному режиму. В этом режиме канал существует на всем промежутке исток-сток, поэтому ток стока  возрастает с ростом UСИ по закону, близкому к линейному. При UСИUСИ.НАС транзистор переходит в режим насыщения, в котором ток стока IС слабо зависит от напряжения на стоке UСИ. Напряжение насыщения UСИ.НАС, являющееся границей двух режимов, зависит от напряжения на затворе UЗИ и рассчитывается по формуле: UСИ НАС =UЗИ–UПОР. По выходным характеристикам (рис.3) может быть рассчитано выходное сопротивление  (3)Оно велико в режиме насыщения, поэтому при использовании транзистора для целей усиления точка покоя схемы выбирается в этом режиме. Выходное сопротивление транзистора в линейном режиме зависит от напряжения на затворе UЗИ и приближенно может быть рассчитано как отношение напряжения UСИ к току IС в выбранной рабочей точке, или по формуле 3.3.  Рис. 3.  , (3.)где  .2. Задание на выполнение работы 2.1. Ознакомиться со схемой исследования (рис.4), измерительными приборами и паспортными данными полевого транзистора КП103, исследуемого в работе (см.прил. П5). Зарисовать цоколевку и записать в протокол предельно допустимые параметры UСИ ДОП, IС ДОП, PДОП исследуемого транзистора. Собрать схему по рис. 4. 2.2. Снять две управляющие характеристики транзистора при напряжениях на стоке UСИ=1/3UСИ ДОП и 2/3UСИ ДОП (UСИ ДОП -допустимое напряжение на стоке берется из паспортных данных). Результаты измерений занести в табл.1 и по ним построить семейство управляющих характеристик. В ходе эксперимента напряжение UЗИ следует изменять от 0 до порогового напряжения UПОР.  Рис. 4. Таблица 1
2.3. Снять семейство выходных характеристик IС=f(UСИ) при трех значениях напряжения на затворе UЗИ=0; 0,25UПОР; 0,5UПОР. До проведения эксперимента следует построить в системе координат IС – UСИ область дозволенных режимов работы транзистора (рис.3.5). Пояснение: Для построения линии РС ДОП произвольно выбирается несколько значений UСИ в пределах от 0 до UСИ ДОП и в этих точках рассчитывается ток стока IС=PС ДОП/UСИ.  Рис. 5. Экспериментальные точки заносить в табл.2 и сразу же отмечать на заготовленном графике (рис.3.5). При этом необходимо следить, чтобы не выйти за область дозволенных режимов работы транзистора. Таблица .2
2.4. Исследовать влияние температуры на статические характеристики транзистора. Поместив исследуемый транзистор в термостат и установив нужное значение температуры, снять две управляющие характеристики IС=f(UЗИ) при напряжении на стоке UСИ=1/3UСИ ДОП и температуре Т=40° и 80°С. Результаты измерений занести в табл.3 и по ним построить две управлявшие характеристики IС=f(UЗИ) при T=40° и 80 С. Таблица .3
3. Обработка результатов эксперимента. 3.1. Управляющие характеристики, снятые в п.2. аппроксимировать выражением (1). Результаты аппроксимации отразить на том же графике IС=f(UЗИ). 3.2. Пользуясь управляющими характеристиками, определить крутизну транзистора  в следующей рабочей точке: UСИ=1/3UСИ ДОП, UЗИ=0,5UПОР. Рассчитать S в этой же точке по формуле (.2). 3.3. На семействе выходных характеристик, снятых в п.2.3, укажите границу между режимами линейным и насыщения, которая соответствует уравнению UСИ НАС=UЗИ – UПОР. 3.4. Пользуясь выходными характеристиками, определить выходное сопротивление транзистора в следующих рабочих точках: - в режиме насыщения (UСИ=1/3UСИ ДОП, UЗИ=0,25 UПОР); - в линейном режиме при UСИ=0 и трех значениях UЗИ=0; 0,25UПОР; 0,5UПОР. Результаты расчета занести в табл.4 и построить по ним для линейного режима зависимость rВЫХ от UЗИ. Таблица .4
3.5. На управляющих характеристиках, снятых в п.2.4, найти координаты IСТ и UЗИТ термостабильной точки, в которой пересекаются управляющие характеристики, снятые при разных температурах. 4. Содержание отчета. Отчет должен содержать: - справочные данные исследуемых транзисторов; - схему исследования; - таблицы и графики снятых зависимостей; - результаты аппроксимации управляющих характеристик, расчетов крутизны S и выходного сопротивления транзистора rВЫХ. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||