Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Інженерна механіка
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Методичні вказівки
Предмет:
Електроніка та мікропроцесорна техніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК І ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ПОЛЬОВОГО ТРАНЗИСТОРА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ
до виконання лабораторної роботи № 5
з дисципліни „Електроніка та мікропроцесорна техніка”
для студентів базового напрямку
6.0902 „Інженерна механіка”
Затверджено
на засіданні кафедри
"Автоматизація та комплексна
механізація машинобудівної промисловості"
Протокол № 3 від 29.09.2006 р.
Львів - 2006
Зняття характеристик і визначення параметрів польового транзистора: Методичні вказівки та інструкція до лабораторної роботи № 5 з дисципліни “Електроніка та мікропроцесорна техніка" для студентів базового напрямку: 6.0902 „Інженерна механіка” /Укл. І.Д. Зелінський, С.А. Таянов, Я.В. Шпак – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2006. – 10 с.
Укладачі:
Зелінський І.Д., канд. тех. наук, доц.,
Таянов С.А., канд. тех. наук, доц.,
Шпак Я.В., канд. тех. наук, доц.,
Відповідальний за випуск: Гаврильченко О.В., канд. тех. наук, доц..
Рецензент: Грицай І.Є., зав. каф. ТМБ, д-р. тех. наук, проф.
ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК І ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ПОЛЬОВОГО ТРАНЗИСТОРА
Мета роботи: вивчення принципу дії, зняття характеристик і визначення основних параметрів польового транзистора з р-n-переходом.
І. ПОПЕРЕДНЯ ПІДГОТОВКА ДО РОБОТИ
Теоретичні відомості
Польовий транзистор – це трьохелектродний напівпровідниковий прилад, що представляє напівпровідник лише одного типу провідності, в каналі якого струм створюється зовнішньою повздовжньою прикладеною напругою, а керування січенням каналу (а отже і струмом, що проходить через нього) здійснюється за рахунок ефекту поля, що створюється поперечною напругою, яка прикладена до керуючого електрода – затвору.
Усі польові транзистори ділять на дві групи: польові транзистори з керуючим р-n- переходом і польові транзистори з ізольованим затвором. В обох групах польових транзисторів електроди називають: витоком В (відповідає емітеру Е біполярного транзистора), затвором З (відповідає базі Б) і стоком С (відповідає колектору К).
Польовий транзистор з керуючим р-n- переходом.
На (рис.1,а) схематично зображений польовий транзистор з керуючим р-n- переходом і каналом n-типу.
Виток, сток і затвор (утворений паралельно з'єднаними р-областями) під'єднують у ланцюг за допомогою омічних виводів з n- та р-областями. Подача на затвор негативної, відносно витоку, напруги призводить до збідніння електронами ділянок каналу, які примикають до затвора. Ширина р-n-переходу зростає, а перетин (пропускне січення) каналу зменшується, що призводить до збільшення його опору.
Розглянемо вихідні характеристики польового транзистора (рис.1,б). Для малих значень напруги між стоком і витоком , струм пропорційний напрузі і визначається початковим перетином каналу. Із збільшенням його позитивний потенціал, прикладений до стоку, будучи зворотним для р-n- переходів, розширює їх в області, що примикає до стоку, внаслідок чого канал приймає форму "воронки" в кінці стоку з підвищеним опором для струму . У результаті наступає режим насичення (рис.1,б).
У випадку, подачі на затвор негативної напруги , початковий перетин каналу зменшується, і режим насичення наступає раніше. Тому, вихідні характеристики лежать нижче.
Залежність струму на виході від напруги на вході називається прохідною, передавальною або стокозатворною характеристикою (рис.1,в). Напруга , при якій канал повністю перекривається (), називається напругою відсікання . Оскільки є зворотною для р-n-переходів, струм у вхідному ланцюзі представляє зворотний струм для р-n-переходу і враховуючі те, що він малий, польовий транзистор можна вважати приладом, який керується напругою. Ця властивість визначає високий вхідний опір польових транзисторів.
По передавальній характеристиці транзистора може бути визначений такий його параметр, як крутизна: при .
Можна відзначити, що при рівних струмах стоку польового і колектора біполярного транзисторів крутизна польового транзистора істотно нижче, ніж в біполярного.
По вихідних характеристиках можна визначити вихідний або внутрішній опір транзистора
при .
Разом з розглянутим транзистором з n-каналом є транзистори з р-каналом. Принцип дії їх аналогічний; відмінність полягає лише в протилежній полярності джерел живлення і у відповідних умовних позначеннях (рис.1,г; 1,д). Польові транзистори з р-n-переходом застосовують в основному для посилення сигналів.
Польові транзистори з ізольованим затвором.
В цій групі транзисторів затвор представляє собою тонку плівку металу, ізольовану від напівпровідника, в якому формується провідний канал. Залежно від вигляду ізоляції розрізняють МДН і МОП – транзистори.
Витік і сток формують в сильно легованих областях напівпровідника. Як МДН, так і МОП – транзистори можуть бути виконані з каналом р- і n-типів. Канал в цій групі транзисторів може бути вбудованим (тобто створеним при виготовленні) і індукованим (тобто наводиться під впливом напруги, прикладеної до затвора).
-Польові транзистори з ізольованим затвором і вбудованим каналом.
На рис.2,а зображений МДН – транзистор з вбудованим каналом n-типу, що сполучає витік і стік (n+ - області). Ці області створені в підкладці – напівпровіднику р-типу.
Залежно від полярності напруга , прикладена до затвора відносно витоку, може збіднюватися і збагачуватися основними носіями – електронами. При негативній напрузі на затворі електрони виштовхуються з області каналу в підкладку, канал збіднюється носіями, і струм знижується. Позитивна напруга на затворі втягує електрони з підкладки в канал і через канал зростає. На відміну від польового транзистора з р-n-переходом, МДН – транзистор з вбудованим каналом може керуватися як негативною, так і позитивною напругою, що відображено на його передавальних і вихідних характеристиках (рис.2 г; 2,д).
Рис.1. а) Схема польового транзистора з керуючим р-n- переходом і каналом n-типу; б) сімейство вихідних характеристик; в) вхідна характеристика; г, д) позначення польових транзисторів з керуючим р-n- переходом
Рис.2. а) Схема польового транзистора з ізольованим затвором і вбудованим каналом n-типу; б, в) позначення польових транзисторів з ізольованим затвором і вбудованим каналом; г) сімейство вхідних характеристик; д) сімейство вихідних характеристик;
Рис.3. а) Схема польового транзистора з ізольованим затвором і індукованим каналом n-типу; б) позначення польового транзистора з ізольованим затвором і індукованим каналом; в) вхідна характеристика; г) сімейство вихідних характеристик;
Рис. 4. а) Схема польового транзистора з ізольованим затвором і індукованим каналом p-типу; б) позначення польового транзистора з ізольованим затвором і індукованим каналом; в) вхідна характеристика; г) сімейство вихідних характеристик;
Польовий транзистор з ізольованим затвором і індукованим каналом
Цей вид транзистора відрізняється від попереднього тим, що за відсутності напруги на затворі канал відсутній (рис.3,а). Подача на затвор негативної напруги не змінює картини. Якщо ж на затвор подати позитивну напругу більше порогової , то створене їм електричне поле “втягує” електрони з n+ областей, утворюючи тонкий шар n-типу в приповерхневій області р-підложки (рис.3,а).
Цей шар сполучає витік і стік, являючись каналом n-типа. Від підкладки канал ізолюється виникаючим збідненим шаром.
Таким чином, польові транзистори з індукованим n-каналом, у відмінності від транзисторів з вбудованим каналом, керуються тільки позитивним сигналом . Значення В.
Значно більше порогова напруга в транзисторів з індукованим р-каналом. Значення В. Керуються вони негативним вхідним сигналом (рис.4,в).
Перевага польових транзисторів:
Високий вхідний опір для транзисторів з р-n- переходом Ом, а для МДН або МОП транзисторів Ом.
Малий рівень власних шумів, немає рекомбінаційного шуму.
Висока стійкість проти температурних і радіоактивних дій.
Висока густина розташування елементів при виготовленні інтегральних схем.
Схема дослідження, необхідні прилади і деталі
Схема для зняття характеристик польового транзистора з затвором у вигляді р-п -переходу показана на рис. 5.
Для підбору елементів схеми необхідно знати припустимі значення струмів і напруг досліджуваного транзистора (вибираються з довідника).
У схемі є два джерела, що дозволяють змінювати напругу на затворі і стоці польового транзистора. Потенціометри R1 та R2, які дозволяють регулювати напруги на затворі і стоці транзистора, мають опір порядку 500 - 1000 Ом. Вимірювальні прилади в ланцюгах затвора і стоку розраховані на вимірювання постійних струмів і напруг.
II. ВИКОНАННЯ РОБОТИ
План роботи
Зборка і випробування схеми.
Зняття стокових характеристик польового транзистора при .
Зняття стоко-затворної характеристики польового транзистора при при .
Побудова стокових і стоко-затворной характеристик польового транзистора.
Визначення параметрів польового транзистора по стоковій характеристиці:
а) напруги насичення ;
б) струму насичення ;
в) вихідного диференціального опору .
Визначення параметрів польового транзистора за стоко-затворною характеристикою:
а) крутості характеристики ;
б) напруги відсічення .
Зборка і випробування схеми
Досліджуваний польовий транзистор, джерела живлення, вимірювальні прилади і потенціометри з'єднують за схемою рис.5. Після перевірки приступають до випробування схеми. Для цього потенціометром R1 установлюють напругу на ділянці затвор-витік приблизно 0,5 В, а потенціометром R2 змінюють напругу між стоком і витоком від 0 до -(-10В. Спостерігаючи, як змінюється струм стоку, переконуються у можливості зняття стокової характеристики.
Рис. 5. Схема дослідження польового транзистора
Можливість зняття стоко-затворної характеристики перевіряють, подаючи на стік напругу -(-10В. Підтримуючи цю напругу постійною, змінюють напругу між затвором і витоком від 0В до значення напруги, що відповідає напрузі відсічення і стежать, як змінюється струм стоку.
Зняття стокових характеристик польового транзистора
при
Перед зняттям характеристик заготовлюють таблицю спостережень (табл. 1).
Стокові характеристики польового транзистора знімають для 4-5 значень напруги затвора. Величини напруг затвора залежать від типу досліджуваного транзистора і лежать у межах 0 - 10 В. Напругу стоку змінюють у процесі зняття характеристики через 1-2 В потенціометром R2.
Таблиця 1
при
Транзистор типу...
В
В
В
В
, В
, мА
, В
, мА
, В
, мА
, В
, мА
Зняття стоко-эатворної характеристики польового транзистора
при
Перед зняттям характеристики створюють таблицю спостережень (табл. 2).
Таблиця 2
при
Транзистор типу...
, В
, А
Стоко-затворну характеристику знімають для одного значення напруги стоку, наприклад =-5 В. При цьому змінюють напругу затвора від 0 (при максимальному значенні струму стоку) до напруги відсічення (при якій струм стоку дорівнює нулю) через 0,1–0,2 В.
Побудова стокових і стоко-затворних характеристик польового транзистора
На підставі табл. 2 і 3 у прямокутній системі координат будують сімейство стокових характеристик і стоко-затворну характеристику. Зразковий вид цих характеристик показаний на рис. 6 і 7.
Визначення параметрів польового транзистора по стоковій характеристиці
На цій характеристиці для напруги затвора =0 (див. рис. 6) визначають значення напруги насичення і струму насичення та .
Для визначення вихідного диференціального опору на одній із стокових характеристик будують характеристичний трикутник, з якого знаходять
, Ом (1)
Рис. 6. Сімейство стокових характеристик польового транзистора
Рис. 7. Стоко-затворна характеристика польового транзистора
Визначення параметрів польового транзистора по
стоко-затворній характеристиці
На цій характеристиці (рис. 7) визначають значення напруги відсічення .
Для визначення крутості характеристики будують характеристичний трикутник, з якого знаходять
, мА/В (2)
III. ВКАЗІВКИ ДО ЗВІТУ
Звіт повинен містити:
точну назву та мету роботи;
таблицю основних даних досліджуваного польового транзистора;
схему для зняття характеристик транзистора з короткою характеристикою елементів, які входять у неї;
таблиці спостережень;
стокові характеристики транзистора при ;
стоко-затворну характеристику транзистора при ;
таблицю значень параметрів транзистора, які визначені за характеристиками;
короткі висновки про роботу.
Контрольні питання
1. Розповісти про пристрій і принцип роботи польового транзистора з затвором у виді р-n -переходу.
2. Накреслити схему включення польового транзистора з зазначенням полярності джерел напруги в ланцюзі затвора і стоку.
3. Приведіть умовні позначення і приклади маркування польових транзисторів.
4. Чим пояснити високий вхідний опір польового транзистора в порівнянні з біполярними транзисторами?
5. Які носії заряду (основні чи не основні) беруть участь у створенні струму стоку?
7. Укажіть на стоковій характеристиці, знятій при нульовій напрузі затвору значення напруги насичення і робочу область характеристики.
9. Перелічіть основні параметри польового транзистора і способи їх визначення по характеристиках.
10. Порівняєте властивості польового (уніполярного) транзистора з біполярним транзистором.
11. Розкажіть про можливості практичного використання польових транзисторів в електронній апаратурі.
Література
Скаржепа И. А., Луценко А. Н. Электроника и микросхемотехника: Учебник: В 2х ч./ Под общ. ред. А.А. Краснопрошиной. К.: Вища шк. 1989. - Ч.1.
Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов – 2-е изд., перераб. и доп. М. : Высш. шк., 1991.
НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ
ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК І ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ПОЛЬОВОГО ТРАНЗИСТОРА
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНСТРУКЦІЯ
до виконання лабораторної роботи № 5
з дисципліни „Електроніка та мікропроцесорна техніка”
для студентів базового напрямку
6.0902 „Інженерна механіка”
Укладачі:
Редактор
Комп’ютерне верстання
Зелінський Ігор Дмитрович
Таянов Сергій Анатолійович
Шпак Ярослав Володимирович
Здано у видавництво 1.11.2006. Підписано до друку 15.11.2006.
Формат 70(100/16. Папір офсетний. Друк на різографі.
Умовн. друк. арк. .Обл.. –вид. Арк. .
Наклад 50 прим. Зам.
Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”
Реєстраційне свідоцтво серії ДК № 751 від 27.12.2001 р.
Поліграфічний центр Видавництва
Національного університету “Львівська політехніка”
Вул. Ф.Колеси, 2, Львів, 79000
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора