Файл: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Электроника" для студентов специальности 220100.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 26
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Курский государственный технический университет
Кафедра вычислительной техники
СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
Методические указания
к лабораторной работе по дисциплине
“Электроника”
для студентов специальности 220100
Курск 2005
Составитель В.И. Иванов
УДК 681.3
Рецензент
Кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и технологии электронных вычислительных средств О.Г. Бондарь
Статические характеристики и параметры полевого транзистора: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине “Электроника” для студентов специальности 220100 / Курск. гос. техн. ун-т; Сост. В.И. Иванов. Курск, 2005. 12 с.
Описывается методика построения статических характеристик и определения статических и дифференциальных параметров полевого транзистора; приведены рекомендации по применению программы моделирования электронных схем Electronics Workbench 5.0 для исследования характеристик транзистора.
Предназначены для студентов специальности 220100.
Ил. 5, табл. 4. Библиогр.: 5 назв.
Текст печатается в авторской редакции
ЛР № 020280 от 09.12.96. ПЛД № 50–25 от 1.04.97.
Подписано в печать Формат 60х84 1/16. Печать офсетная.
| Усл. печ. л. | Уч.-изд. л. | Тираж 75 экз. | Заказ . |
Курский государственный технический университет.
Издательско-полиграфический центр Курского государственного технического университета.
305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.
СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
1.Цель работы
Исследование статических вольт-амперных характеристик (ВАХ) полевого транзистора; определение статических и дифференциальных параметров транзистора.
2. Объект и средства исследования
Полевые транзисторы – это полупроводниковые приборы, у которых для управления током используется зависимость электрического сопротивления токопроводящего слоя (
канала) от напряжённости поперечного электрического поля.
Каналом служит однородный слой полупроводника n-типа или p-типа. Внешние выводы от начала канала и его конца называются истоком и стоком. Тонкий слой канала (доли мкм) располагается на подложке – более толстой пластине полупроводника, имеющего противоположный тип проводимости. Для электрической изоляции канала от подложки используется p-n переход между ними, который для этого должен находиться под обратным напряжением.
Управляющий электрод – затвор – располагается вдоль канала и электрически изолирован от него. Изменение потенциала затвора приводит к изменению толщины канала, т.е. его проводимости. Для изоляции затвора от канала используют либо обратно смещенный p-n переход (полевые транзисторы с управляющим p-nпереходом), либо слой диэлектрика – двуокиси кремния SiO2 (МДП транзисторы).
В данной работе исследуется полевой транзистор с управляющим p-nпереходом и каналом n-типа. Работа проводится на персональном компьютере с помощью программы схемотехнического моделирования Electronics Workbench 5.0c.
Из набора компонентов "Transistors" выбрать полевой транзистор с управляющим p-n переходом и каналом n-типа (N-Channel JFET) и через меню "Свойства компонента" (ComponentProperties…) выбрать заданную модель транзистора фирмы nationl2 согласно таблице 1.
Таблица 1
| Вариант | Модель | Вариант | Модель |
| 1 | J2N 3921 | 8 | J2N 5103 |
| 2 | J2N 3967 | 9 | J2N 5199 |
| 3 | J2N 4084 | 10 | J2N 5358 |
| 4 | J2N 4223 | 11 | J2N 5545 |
| 5 | J2N 4341 | 12 | J2N 5558 |
| 6 | J2N 4416 | 13 | NDF 9410 |
| 7 | J2N 5047 | 14 | J2N 3958 |
Собрать схему с общим истоком (см. рис. 1), содержащую источники постоянного напряжения (
Battery) в цепях затвора и стока, а также миллиамперметр для измерения тока стока.
Рис. 1. Схема для исследования ВАХ полевого транзистора
3. Программа исследований
1. Построение передаточных (стоко-затворных) характеристик
При фиксированном напряжении на стоке Uси = +10 В установить напряжение затвор-исток Uзи = 0 и измерить начальный ток стока Iс.нач.. Затем подобрать такое напряжение затвор-исток Uзи отрицательной полярности, при котором ток стока равен 0,25·Iс.нач. Можно принять напряжение отсечки Uзи.отс равным удвоенному значению указанного напряжения.
Измерить зависимость Iс = f(Uзи) при изменении Uзи в пределах от Uзи отс до нуля. Для измерений поделить указанный диапазон напряжений на 4 равные части.
Повторить измерение передаточной характеристики Iс = f(Uзи) при напряжении сток-исток Uси, равном (по модулю) половине напряжения отсечки Uзи.отс.
Результаты измерений внести в таблицу 2 (все приведенные числа – для примера).
Таблица 2
Передаточные характеристики
| Uси, В | Uзи, В | – 1,6 | – 1,2 | – 0,8 | – 0,4 | 0 |
| 10 | Ic, мА | 0 | 0,25 | 1,0 | 2,25 | 4,0 |
| 0,8 | 0 | 0,25 | 1,0 | 2,0 | 3,0 |
Построить графики передаточных характеристик Iс = f(Uзи) при обоих значениях напряжения сток-исток.
2. Определение крутизны передаточной характеристики
Исследовать зависимость крутизны передаточной характеристики (проводимости прямой передачи) от положения рабочей точки, то есть от напряжения Uзи при фиксированном напряжении Uси = +10 В. Определить в трех-четырех точках, включая U
зи = 0, приращения тока Iс при небольших изменениях напряжения Uзи и вычислить значение крутизны
.Измерения следует производить только на рабочем участке передаточной характеристики, т.е. Uзи.отс < Uзи < 0. Результаты измерений крутизны передаточной характеристики свести в таблицу 3 (числа приведены для примера).
Таблица 3
Крутизна передаточной характеристики
| Uзи, В | –1,6 | –1,2 | –0,8 | –0,4 | 0 |
| Uзи, В | | | | | |
| Iс, мА | | | | | |
| S, мА/В | 0 | 1,25 | 2,5 | 3,75 | 5 |
Построить график зависимости S = f(Uзи).
3. Построение выходных характеристик
Разделить диапазон напряжений на затворе от Uзи.отс до нуля на четыре равных интервала. Для каждого значения Uзи, включая Uзи = 0, исследовать зависимость тока стока от напряжения сток-исток, изменяя напряжение Uси от нуля до 10 В.
При измерении каждой выходной характеристики на начальном крутом участке, при небольших значениях напряжения на стоке, следует выбирать точки чаще, а на пологом участке – реже. Пример показан в таблице 4.
Таблица 4
Выходные характеристики
| Uзи, В | Uси, В | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 1 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| 0 | Iс, мА | | | | | | | | | |
| –0,4 | | | | | | | | | | |
| –0,8 | | | | | | | | | | |
| –1,2 | | | | | | | | | |
Изобразить графики семейства выходных характеристик.
Определить в нескольких точках выходных характеристик (на крутых и пологих участках) выходную проводимость транзистора:
, мСм при Uзи = const.4. Методические указания
Статические вольт-амперные характеристики можно строить как по точкам (таблицы 2 и 4), так и в “автоматическом” режиме с помощью осциллографа.
-
Передаточные характеристики
Для построения передаточных характеристик нужно собрать схему рис. 2. График передаточной характеристики можно получить на экране осциллографа, если на горизонтально отклоняющие пластины подать «качающееся» напряжение затвор-исток, а на вертикально отклоняющие пластины – напряжение, пропорциональное току стока.
Рис. 2. Схема для построения передаточных характеристик
Функциональный генератор вырабатывает линейно изменяющееся напряжение в пределах от нуля до удвоенного амплитудного значения. Напряжение затвор–исток Uзи с выхода функционального генератора подается на вход канала А осциллографа, а для регистрации величины тока стока Iс в его цепь включен преобразователь тока в напряжение (Current Controlled Voltage Source), которое затем подается на вход В осциллографа. Для получения на экране осциллографа графика ВАХ используется режим развертки В/А.
На рис. 3 приведен вид передаточной характеристики при определенном значении напряжения сток–исток Uси = 10 В. В этом примере масштаб по оси напряжения Uзи составляет 0,5 В/деление, а по оси тока стока Iс – 2 мА/деление.
Рис. 3. Вид графика передаточной характеристики на экране осциллографа
2) Выходные характеристики
График выходной характеристики можно получить на экране осциллографа, если на горизонтально отклоняющие пластины подать «качающееся» напряжение сток-исток, а на вертикально отклоняющие пластины – напряжение, пропорциональное току стока. Схема и установки на панели осциллографа показаны на рис. 4.