Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Польовий транзистор (FET).
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2025
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Інші
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
ВСТУП. КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ.
Польовий транзистор (FET) – це напівпровідниковий прилад, підсилювальні властивості якого обумовлені потоком основних носіїв заряду через канал, параметри якого керуються електричним полем. Вихідне коло польових транзисторів складають області витоку (S) та стоку (D) , а вхідне – область затвору (G). Крім того, польові транзистори мають четвертий вивід – підкладку (SS), яка типово з'єднується з витоком. Розрізняють польові транзистори з ізольованим затвором та польові транзистори з керуючим переходом.
Польові транзистори з ізольованим затвором (MOS-, МДН - транзистори) бувають з індукованим та вбудованим каналами. В першому випадку для формування каналу на затвор транзистора необхідно подати певне значення напруги, яке називають пороговою напругою. В транзисторах з вбудованим каналом, під дію електричного поля затвора провідність каналу може як зменшуватися, так і збільшуватися.
Керуючий p-n перехід польових транзисторів завжди повинен бути зворотньо зміщеним. В якості керуючих електричних переходів, з допомогою якого керують потоком основних носіїв заряду в каналі польового транзистора, можуть використовуватися p-n переходи, гетеропереходи або випрямляючі переходи Шоткі. Керування провідністю каналу забезпечується зміною ширини області просторового заряду зворотньо зміщеного переходу. При нульовій напрузі на затворі провідність польових транзисторів з керуючим переходом є максимальна. При збільшенні модуля напруги на переході ширина області просторового заряду збільшується, що призводить до відповідного зменшення активної частини каналу, і в результаті цього – до зменшення його провідності.
Елементарна конструкція польового транзистора з ізольованим затвором наведена на рис. 1, стан транзистора в різних режимах робота – на рис. 2, зонна діаграма в режимі індукованого каналу – на рис. 3, а геометричні розміри каналу – на рис. 4.
Рис. 1. Елементарна конструкція польового МДН транзистора
з ізольованим затвором.
Рис. 2. Cтан транзистора в закритому стані (а), лінійному режимі (б) та режимі відсічки каналу (в).
Порогова напруга VT, тобто напруга на затворі при якій виникає на поверхні напівпровідника формується індукований канал, визначається виразом
,
де: ms – різниця потенціалів роботи виходу електрона структури метал (затвор) – напівпровідник; 0 – різниця потенціалів між рівнем Фермі та серединою забороненої зони; QOX, QB – заряд на підзатворному діелектрику та збідненому при поверхневому шарі напівпровідника, відповідно; COX – електрична ємність підзатворного діелектрика.
Типове вихідна характеристика польових транзисторів, яка описує залежність струмів стоку та витоку IDS від напруги стік-витік VDS при різних напругах на затворі VG, наведена на рис. 5, а. Типова залежність струму стоку та витоку IDS від напруги на затворі VG при різних значеннях напруги на підкладці VSS (здебільшого підкладка під’єднується до витоку транзистора) наведена на рис. 5, б.
Рис. 5. Сімейства характеристик польового транзистора.
В першому наближенні струм стоку та витоку IDS транзистора описується виразами:
де: n – рухливість носіїв зряду в каналі; W, L – геометричні розміри каналу (відповідно рис. 4).
Основними величинами, які описують вихідну характеристику польових транзисторів є крутизна S та диференційний опір Ri
Ці величини визначаються наступними виразами:
На рис. 6 наведено позначення та сімейства вихідних характеристик n- та p-канальних польових транзисторів з індукованим та вбудованим каналами.
Рис. 6. Позначення та сімейства вихідних характеристик польових транзисторів.
В останній час польові транзистори отримали інтенсивний розвиток. Серед задач сучасної електроніки, які охоплюються польовими транзисторами можна відзначити:
високоомні вхідні каскади підсилювачів;
мікропотужні цифрові схеми, мікропроцесори (CMOS технологія);
сигнальні комутатори;
потужні ключові каскади імпульсних джерел живлення (VMOS технологія);
надвисокочастотні підсилювачі, зокрема супутникового зв'язку (GaAs технологія);
вимірювальні перетворювачі, сенсори.
МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є отримання практичних навичок в практичному дослідженні та математичному моделюванні характеристик польових транзисторів.
ЗАВДАННЯ ТА ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
1. Зберіть вимірювальний стенд (рис. 7), під’єднайте до нього досліджуваний прилад (клеми C, B, E), мультиметри (клеми VRB, VRC, C, B, E) та елементи живлення (клеми POWER).
2. Змінюючи положення змінних резисторів RIN, ROUT, що задають напруги вхідного та вихідного кіл отримайте вольт-амперні характеристики досліджуваних польових МДН транзисторів.
3. Визначте порогові напруги досліджуваних транзисторів.
4. Розрахуйте крутизну S та диференційний опір Ri вихідних характеристик досліджуваних транзисторів.
5. Проведіть моделювання характеристик МДН транзисторів в ППП „MicroCap” (схеми та основні підходи моделювання наведені на рис. 8 - 12).
6. Змінюючи параметри моделі МДН транзисторів отримайте результати моделювання, які максимально наближені до експериментальних даних.
Рис. 1. Схема та фотографія вимірювального стенду.
Рис. 2. Схема моделювання та польового МДН транзистора.
Рис. 3. Таблиця параметрів моделей польових МДН транзисторів.
Рис. 4. Таблиці алгоритму отримання сімейства характеристик.
Рис. 12. Приклад сімейства вихідних вольт-амперних характеристик.
Висновок:На даній лабораторні роботі ми дослідили сімейства вольт-амперних характеристик польвого транзистора за допомогою експермента та промоделювали в програмі MicroCap сімейства вихідних вольт-амперних характеристик.
Міністерство освіти і науки України
Національний університет „Львівська політехніка”
Звіт
Про виконання лабораторної роботи
Тема: Дослідження характеристик польового транзистора
Виконав:
Студент групи Ел-32
Степчук Володимир
Прийняв:
Голяка Р. Л.
Львів 2008
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора