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:
Комп’ютеризовані системи
Кафедра:
Автоматика і телемеханіка
Інформація про роботу
Рік:
2002
Тип роботи:
Інші
Предмет:
Електроніка та мікросхемотехніка
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
ЗНЯТТЯ ХАРАКТЕРИСТИК І ВИЗНАЧЕННЯ
ПАРАМЕТРІВ ПОЛЬОВОГО ТРАНЗИСТОРА
Інструкція до лабораторної роботи № 8
з дисципліни: “Електроніка та мікросхемотехніка”
для студентів базового напряму 6.0914
«Комп’ютеризовані системи, автоматика і управління»
Затверджено
на засіданні кафедри
(Автоматика і телемеханіка(
Протокол №8 від 24 січня 2002 р.
Львів – 2002 Мета роботи – вивчення принципу дії, зняття характеристик і визначення основних параметрів польового транзистора з керованим n-p переходом.
Теоретичні відомості
Польові транзистори (канальні або уніполярні) – це транзистори, в яких керування струмом відбувається шляхом зміни електропровідності каналу з допомогою електричного поля, яке направлене перпендикулярно до напрямку протікання струму. Вперше були винайдені в 1952 р. американським фізиком У. Шоклі. Головною перевагою польових транзисторів є високий вхідний опір, значення якого може навіть перевищувати вхідний опір електронних ламп.
Побудований на основі пластини одного типу провідності на протилежних кінцях якої сформовані два виводи – витік і стік. Область з протилежним типом провідності називається затвором. Простір між витоком і стоком називається каналом. В залежності від технології формування затвору польові транзистори поділяються на дві групи: з керованим n-p переходом та з ізольованим затвором.
Фізичні процеси в польовому транзисторі з керованим n-p переходом проходять наступним чином. При зміні вхідної зворотної напруги, яка подається відносно витоку на затвор, змінюється ширина n-p переходу. Відповідно до цього змінюється площа поперечного перерізу каналу, через який проходить потік основних носіїв заряду, тобто вихідний струм. Якщо збільшувати напругу на затворі, то ширина n-p переходу збільшується, площа поперечного перерізу каналу зменшується, а опір каналу постійному струму зростає, що викликає зменшення струму стоку. Польові транзистори з керованим n-p переходом працюють тільки в режимі збіднення каналу носіями заряду. Напруга, при якій струм стоку близький до нуля, називається напругою відсічки Uвід. При напрузі затвору, яка дорівнює нулю, поперечний переріз каналу найбільший, струм стоку максимальний і визначається омічним опором самого каналу. Для того, щоб забезпечити якомога кращі керуючі властивості, канал польового транзистора виготовляють із напівпровідника з високим питомим електричним опором.
Польові транзистори характеризуються такими основними параметрами:
S ( крутизна, яка характеризує керуючі властивості затвору. Значення крутизни складає декілька міліампер на вольт (мА/В);
rвих ( вихідний опір, це опір між стоком і витком для змінного струму. Значення rвих досягає сотень кілоом;
( максимальний струм стоку при ;
Uвід. ( напруга відсічки, напруга при якій струм стоку дорівнює нулю;
Сз-в ( вхідна ємність, ємність між затвором і витоком. Складає одиниці пФ;
Сз-с ( прохідна ємність, це ємність між затвором і стоком. Переважно вона менша від вхідної ємності;
Св-с ( вихідна ємність, це ємність між витоком і стоком. Переважно має найменше значення;
Із ( струм витікання затвору.
Як правило, випускають кремнієві польові транзистори, в яких струм витікання затвору або зворотний струм n-p переходу дуже малий і його значення переважно складає А. Польові транзистори з керованим n-p переходом можуть бути виготовлені за сплавною або дифузійною технологією. Сплавні польові транзистори низькочастотні, а дифузійні можуть працювати на частотах до сотень мегагерц. Крім високого значення вхідного опору для постійного струму, який досягає десятків мегом, польові транзистори мають високу температурну і радіаційну стійкість, створюють менший рівень шумів. Недолік багатьох польових транзисторів ( порівняно низька крутизна.
Контрольні запитання
Розкажіть про будову та принцип дії польового транзистора з керованим n-p переходом.
Намалюйте схему включення польового транзистора з врахуванням полярності джерел живлення в колі затвору і стоку.
Яке умовне позначення польових транзисторів з керованим n-p переходом?
Чим пояснити високий вхідний опір польового транзистора порівняно з біполярними транзисторами?
Які носії зарядів (основні чи неосновні) беруть участь в утворенні струму стоку?
Зобразіть сімейство стокових характеристик польового транзистора та поясніть вплив напруги стоку та затвору на струм стоку.
Вкажіть на стоковій характеристиці її робочу область.
Намалюйте стоково-затворну характеристику польового транзистора і поясніть принцип керування струмом стоку.
Назвіть основні параметри польового транзистора і способи їх визначення за статичними характеристики.
Порівняйте властивості польового (уніполярного) транзистора з біполярним транзистором та електронною лампою (пентодом).
Розкажіть про можливості практичного застосування польових транзисторів в електронній апаратурі.
Схема для дослідження, необхідні прилади та деталі
Схема для зняття характеристик польового транзистора з керованим n-p переходу наведена на рис.1.
Для добору елементів схеми необхідно знати допустимі значення струмів і напруг досліджуваного транзистора. В табл.1 вказані основні параметри деяких польових транзисторів із керованим n-p переходом.
У схемі є два незалежні джерела живлення, що дозволяє змінювати напругу на затворі і стоці польового транзистора. Потенціометри R1 і R2, які дозволяють регулювати напругу на затворі і стоці транзистора, мають опір порядку (500(1000) Ом. Вимірювальні прилади в колах затвору і стоку розраховані на вимірювання постійних струмів і напруг. Доцільно застосовувати прилади магнітоелектричної системи. Межі вимірювань цих приладів повинні бути зручними для зняття стокових та стоково-затворних характеристик і залежать від значення струмів і напруг у колах досліджуваного транзистора (уточнюються при випробуванні схеми).
Таблиця 1.
Тип
польового транзистора
Максималь-ний струм стоку,
,
мА
Крутизна
S,
мА/В
Напруга відсічки
,
В
Максималь-ний струм
витікання
затвора
,
нА
Максимальна напруга між стоком і
витоком
,
В
КП101Г(
КП101Е
2(5
0,15(0,4
4(8
( 2
10
КП 102А(
КП 102Е
0,5(6
0,25(1,3
2,8(10
( 15
20
КП103Е(
КП103М
0,3(12
0,4(4,4
0,4(7
( 20
10(12
КП302А(
КП302Г
3(65
5(7
5(10
( 1
20
.
ВИКОНАННЯ РОБОТИ
План роботи:
Складання та випробування схеми.
Зняття стокових характеристик польового транзистора при .
Зняття стоково-затворної характеристики польового транзистора при .
Побудова стокових і стоково-затворних характеристик польового транзистора.
Визначення параметрів польового транзистора за стоковою характеристикою:
крутизни характеристики ;
вихідного диференціального опору .
Визначення параметрів польового транзистора за стоково-затворною характеристикою:
максимального струму стоку ;
крутизни характеристики ;
напруги відсічки .
Складання і випробування схеми
Досліджуваний польовий транзистор, джерела живлення, вимірювальні прилади і потенціометри з’єднують за схемою, яка наведена на рис.1. Після перевірки починають випробування схеми. Для цього потенціометром встановлюють напругу на ділянці затвор-витік приблизно 0,5 В, а потенціометром змінюють напругу між стоком і витоком від 0 до (5(20) В.
Рис.1. Схема для дослідження польового транзистора
Спостерігаючи, як змінюється струм стоку, переконуються у можливості зняття стокової характеристики.
Можливість зняття стоково-затворної характеристики перевіряють, подаючи на стік напругу (5(10) В. Підтримуючи цю напругу сталою, змінюють напругу між затвором і витоком від 0 В до значення напруги, яка відповідає напрузі відсічки та спостерігають, як змінюється струм стоку.
Зняття стокових характеристик польового транзистора
при .
Перед зняттям характеристик готують таблицю спостережень (табл.2)
Транзистор типу ________
Uз1=___ В
Uз2=___ В
Uз3=___ В
Uз4=___ В
Ucт , В
Iст, мА
Ucт , В
Iст, мА
Ucт , В
Iст, мА
Ucт , В
Iст, мА
Стокові характеристики польового транзистора знімають для (5(8) значень напруг на затворі . Значення напруг на затворі залежать від типу досліджуваного транзистора і знаходяться в межах (0(10) В. Напругу стоку змінюють під час зняття характеристики через (1(2) В за допомогою потенціометра.
Зняття стоково-затворної характеристики польового транзистора
при
Перед зняттям характеристики готують таблицю спостережень (табл.3).
Транзистор типу ________
Uз ,
В
Iст, мА
Стоково-затворну характеристику знімають для декількох сталих значень напруг стоку, наприклад: , . При цьому змінюють напругу на затворі від 0 (при максимальному значенні струму стоку) до напруги відсічки (при якій струм стоку дорівнює нулю) через (0,1(0,2) В.
Побудова стокових та стоково-затворних характеристик польового
транзистора
На основі табл.2 і табл.3 у прямокутній системі координат будують сімейство стокових і стоково-затворних характеристик. Приблизний вигляд цих характеристик показаний на рис.2 і рис.3.
Визначення параметрів польового транзистора за стоковою
характеристикою
Для визначення вихідного диференціального опору на одній із стокових характеристик будують характеристичний трикутник АВС, з якого знаходять
(1)
Визначення параметрів польового транзистора за стоково-затворною
характеристикою
На цій характеристиці (рис.3) визначають значення напруги відсічки .
Для визначення крутизни характеристики на стоково-затворній характеристиці будують характеристичний трикутник АВС, з якого знаходять
(мА/В). (2)
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора