Лаб4_Полевые транзисторы. Полевые транзисторы
 Скачать 164.34 Kb.
|
|
Лабораторная работа 4 Полевые транзисторы ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫПолевой транзистор — это полупроводниковый прибор, в котором ток стока (С) через полупроводниковый канал п- или p-типа управляется электрическим полем, воз- никающим при приложении напряжения между затвором (3) и истоком (И). Полевые транзисторы изготавливают: с управляющим затвором типа р-п-перехода для использования в высокочас- тотных (до 12—18 ГГц) преобразовательных устройствах. Условное их обозна- чение на схемах приведено на рис. 1а и б; с изолированным (слоем диэлектрика) затвором для использования в устрой- ствах, работающих с частотой до 1—2 ГГц. Их изготавливают или со встроенным каналомв виде МДП-структуры (см. их условное обозначение на рис. 1аи г), или с индуцированным каналом в виде МОП-структуры (их условное обозначение на схемах дано на рис. 1д и е).  или:  Рис. 1 Схема включения полевого транзистора с затвором типа р-п-перехода и каналом n-типа, его семейство выходных характеристик IC =f(UС), U3 = const и стоко-затворная характеристика IC =f(U3), UC = const изображены на рис 2. При подключении выходов стока С и истока Ик источнику питания Unпо каналу n-типа протекает начальный ток IC, так как р-п-переход не перекрывает сечение канала (рис. 2a). При этом электрод, из которого в канал входят носители заряда, называют истоком, а электрод, через который из канала уходят основные носители заряда, называют стоком. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором. С увеличением обратного напряжения –UЗ уменьшается сечение канала, его сопротивление увеличивается и уменьшается ток стока IC (см. рис. 2в).  Рис. 2 Итак, управление током стока IC происходит при подаче обратного напряжения на р-п-переход затвора З. В связи с малостью обратных токов в цепи затвор—исток мощность, необходимая для управления током стока, оказывается ничтожно малой. При напряжении –UЗ = –UЗО, называемом напряжением отсечки, сечение канала полностью перекрывается обедненным носителями заряда барьерным слоем, и ток стока ICO (ток отсечки) определяется неосновными носителями заряда р-п-перехода (см. рис. 2б). Схематичная структура полевого транзистора с индуцированнымп-каналом пред- ставлена на рис. 3. Электрод затвора изолирован от полупроводникового канала с помощью слоя диэлектрика из двуокиси кремния (SiO2). Поэтому полевой транзистор с такой структурой называют МОП-транзистором (металл-оксид-полупроводник). Электроды стока и истока располагаются по обе стороны затвора и имеют контакт с полупроводниковым каналом. При напряжении на затворе относительно истока, равном нулю, и при наличии напряжения на стоке ток стока IC оказывается  Рис. 3 ничтожно малым. Заметный ток стока появляется только при подаче на затвор на- пряжения положительной полярности относительно истока, больше так называемого порогового напряжения UЗ.nop. При этом в результате проникновения электрического поля через диэлектриче- ский слой в полупроводник при напряжениях на затворе, больших UЗ.noр, у поверхности полупроводника под затвором возникает инверсионный слой, который и является каналом, соединяющим исток со стоком. Толщина и поперечное сечение канала изменяются с изменением напряжения на затворе, соответственно будет изменяться ток стока. В полевом транзисторе со встроенным каналом при нулевом напряжении на за- творе ток стока имеет начальное значение IC0. Такой транзистор может работать как в режиме обогащения, так в режиме обеднения: при увеличении напряжения на затворе канал обогащается носителями зарядов и ток стока растет, а при уменьшении напряжения на затворе канал обедняется и ток стока снижается. Важнейшей особенностью полевых транзисторов являются высокое входное со- противление (десятки-сотни мегаом) и малый входной ток. Одним из основных па- раметров полевых транзисторов является крутизна S= IC / U3 стоко-затворной ха- рактеристики (см. рис. 2в), выражаемая в мА/В. ВОЛЬТАМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРОВВходные и выходные вольтамперные характеристики транзисторов обычно снимают на постоянном токе (по точкам) или с помощью специальных приборов — характе- риографов, позволяющих избежать сильного нагрева приборов. Полученные ВАХ используют для расчета цепей смещения и стабилизации режимов работы, расчета конечных состояний ключевых схем (режимов отсечки и насыщения). Ввиду ничтожно малых токов затвора /3 полевых транзисторов, включенных по схеме с ОИ, их входные ВАХ, как правило, не снимают. Как отмечалось, выходные характеристики полевых транзисторов IC(UC) при U3 = const, включенных по схеме с ОИ, определяют зависимость тока стока от напряжения между стоком и истоком при фиксированном напряжении затвора. Задание Собрать с помощью программы EWB следующие схемы и заполнить соответствующие таблицы. Зафиксировать показания вольтметров и амперметра (ток стока), меняя каждый раз значение напряжения согласно таблице. R1=11N кОм, N-номер варианта   Рисунок 1 – схема транзистора с общим истоком Таблица 1
2 Схема с общим затвором  Рисунок 2 – схема транзистора с общим затвором Таблица 2
3 Схема с общим стоком  Рисунок 3 – Схема транзистора с общим стоком Таблица 3
|