Файл: Лабораторная работа Исследование полевых транзисторов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.12.2023
Просмотров: 307
Скачиваний: 6
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Рис. 3.8. Структура и условные обозначения МОП транзисторов со встроенным каналом.Над областью канала располагается металлический или полупроводниковый электрод – затвор, отделенный от канала слоем окисла или другого диэлектрика.Для работы такого транзистора с каналом из n-полупроводника на подложку подается максимальный действующий в схеме отрицательный потенциал, чтобы переходы исток-подложка, сток-подложка были бы закрыты. Но подложка может соединяться и с истоком. В этом случае протеканию тока через границу раздела исток-подложка препятствует внутреннее поле p-n перехода. При напряжении между затвором и истоком ( ) равном нулю и положительном относительно истока напряжении на стоке ( ), по каналу потечет ток . Его зависимость от напряжения будет аналогична соответствующей зависимости у полевого транзистора с p-n переходом и n-каналом, так как подложку в этом случае можно представить в роли соответствующего затвора.При подаче на затвор МОП транзистора положительного относительно истока напряжения, произойдет подтягивание электронов из подложки в p-область канала и его проводимость, а следовательно, и ток стока будут увеличиваться. Такой режим работы полевого транзистора со встроенным каналом называется режимом обогащения. В случае если на затвор подается отрицательное относительно истока напряжение, происходит выталкивание электронов из области канала в подложку, проводимость канала и ток стока уменьшаются. Данная ситуация соответствует работе транзистора в режиме обеднения. При некоторой величине отрицательного напряжения на затворе, называемой напряжением отсечки , канал полностью перекрывается, его проводимость и, соответственно, ток стока становятся равными нулю.Вольтамперные характеристики МОП транзистора со встроенным каналом n-типа имеют вид, показанный на рис. 3.9. Током стока можно управлять при подаче на затвор относительно истока напряжения обоих полярностей.Рис. 3.9. Вольтамперные характеристики полевого транзистора МОП типа со встроенным n-каналом.
Структура следующей разновидности МОП транзистора - полевого транзистора с индуцированным, или наведенным каналом представлена на рис. 3.10. В исходном состоянии проводящий канал между областями стока и истока отсутствует, соответственно и ток стока будет равен нулю.Проводящий канал и ток у транзистора с подложкой из p-полупроводника появляются лишь при подаче на затвор относительно истока положительного напряжения, большего, чем некоторое пороговое значение . При этом дырки из подзатворной области отталкиваются вглубь подложки, данная область обогащается электронами и при формируется область с инверсной по отношению к подложке n-проводимостью, соединяющая зоны стока и истока. С ростом напряжения размеры данной области (канала), ее проводимость и ток стока увеличиваются.Рис. 3.10. Структура и условные обозначения МОП транзисторов с индуцированным каналом.Вольтамперные характеристики этого транзистора приведены на рис. 3.11. Они похожи на соответствующие характеристики МОП транзистора со встроенным каналом, но управление током стока происходит лишь при положительном напряжении на затворе, большем порогового.Рис. 3.11. Вольтамперные характеристики полевого транзистора МОП типа с индуцированным n-каналом.МОП транзисторы, как и полевые транзисторы с p-n переходом в принципе являются симметричными структурами. Их эквивалентная схема аналогична эквивалентной схеме, приведенной на рис. 3.7.В связи с тем, что в качестве материала подложки можно выбрать полупроводник любого типа проводимости, имеется шесть разновидностей полевых транзисторов: транзисторы с управляющим p-n переходом, МОП транзисторы со встроенным и индуцированным каналом, причем в каждом случае проводимость канала может быть как n, так иp типов (рис. 3.1, 3.8, 3.10). Схемы включения и характеристики однотипных транзисторов с разными видами проводимости отличаются лишь полярностью прикладываемых напряжений и направлениями протекающих токов.Описание лабораторной установки.Установка для проведения лабораторной работы №3 «Исследование полевых транзисторов» состоит из лабораторного и измерительного стендов.
Внешний вид передних панелей стендов приведен на рис. 3.12 и рис. 1.8Лабораторный стенд содержит регулируемый источник питания выходных цепей транзисторов с диапазоном изменения напряжения 0 15В и ограничением выходного тока на уровне 50мА. Тумблер включения источника питания, выходные гнезда и ручка регулировки выходного напряжения размещены в правой части панели стенда.Для задания входных управляющих напряжений в составе стенда имеется дополнительный источник с дискретной регулировкой напряжения в пределах от –9,99В до +9,99 В. Установка требуемого напряжения осуществляется переключателями, дискретность его изменения 0,01В. Выход данного источника подключен к гнезду с маркировкой « », а второй полюс соединен с гнездами «–» источника питания. Кроме этого в составе стенда имеется источник фиксированного напряжения величиной –15В для питания цепи подложки.В лабораторной работе исследуются характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и n-каналом КП302Б (VT1), МОП транзистора со встроенным n-каналом КП305Б (VT2) и МОП транзистора с индуцированным n-каналом КП306Б (VT3). Кроме этого в состав лабораторного макета входит полевой транзистор с p-каналом и управляющим p-n переходом (КП103К) VT4, резистор R1 величиной 1 кОм и резистор R2 c сопротивлением 2 кОм.Включение питания лабораторного стенда производится тумблером «Вкл.». О функционировании источников питания свидетельствует свечение зеленого светодиода.
Рис. 3.12. Внешний вид передней панели лабораторного стенда к работе № 3.
Порядок проведения лабораторной работы.1. Домашняя подготовка.В ходе домашней подготовки необходимо, пользуясь справочной литературой, определить и записать в рабочую тетрадь основные параметры транзисторов, характеристики которых исследуются в ходе выполнения данной лабораторной работы.Зарисовать в рабочую тетрадь все схемы для проведения измерений и соответствующие таблицы для записи результатов исследований.2. Проведение лабораторной работы.2.1. Исследование характеристик полевого транзистора с управляющим p-n переходом.Цель исследования – экспериментальное определение параметров
Под понимается напряжение отсечки, т.е. напряжение , при котором ток стока становится равным 10 мкА. Установить напряжение =10В и провести аналогичные измерения, заполнив соответствующую таблицу. При выключенном лабораторном стенде поменять местами выводы стока и истока (схема на рис. 3.14) и провести вышеописанный цикл измерений для
=10В.Рис. 3.14. Схема для исследования характеристик полевого транзистора с управляющим p-n переходом при инверсном включении.2.1.2. Снятие выходных характеристик полевого транзистора.Собрать, используя транзистор VT1, схему, приведенную на рис. 3.13. Установить напряжение источника питания и управляющее напряжение равными нулю, пределы измерения PV1 – 0,75В, PA1 – 100мА. Задавая управляющее напряжение равным 0В; -0,5В; -1В; -1,5В; -2В; -2,5В, провести измерения тока стока и записать результаты в крайний левый столбец таблицы, приведенной на рис. 3.15.
Структура следующей разновидности МОП транзистора - полевого транзистора с индуцированным, или наведенным каналом представлена на рис. 3.10. В исходном состоянии проводящий канал между областями стока и истока отсутствует, соответственно и ток стока будет равен нулю.Проводящий канал и ток у транзистора с подложкой из p-полупроводника появляются лишь при подаче на затвор относительно истока положительного напряжения, большего, чем некоторое пороговое значение . При этом дырки из подзатворной области отталкиваются вглубь подложки, данная область обогащается электронами и при формируется область с инверсной по отношению к подложке n-проводимостью, соединяющая зоны стока и истока. С ростом напряжения размеры данной области (канала), ее проводимость и ток стока увеличиваются.Рис. 3.10. Структура и условные обозначения МОП транзисторов с индуцированным каналом.Вольтамперные характеристики этого транзистора приведены на рис. 3.11. Они похожи на соответствующие характеристики МОП транзистора со встроенным каналом, но управление током стока происходит лишь при положительном напряжении на затворе, большем порогового.Рис. 3.11. Вольтамперные характеристики полевого транзистора МОП типа с индуцированным n-каналом.МОП транзисторы, как и полевые транзисторы с p-n переходом в принципе являются симметричными структурами. Их эквивалентная схема аналогична эквивалентной схеме, приведенной на рис. 3.7.В связи с тем, что в качестве материала подложки можно выбрать полупроводник любого типа проводимости, имеется шесть разновидностей полевых транзисторов: транзисторы с управляющим p-n переходом, МОП транзисторы со встроенным и индуцированным каналом, причем в каждом случае проводимость канала может быть как n, так иp типов (рис. 3.1, 3.8, 3.10). Схемы включения и характеристики однотипных транзисторов с разными видами проводимости отличаются лишь полярностью прикладываемых напряжений и направлениями протекающих токов.Описание лабораторной установки.Установка для проведения лабораторной работы №3 «Исследование полевых транзисторов» состоит из лабораторного и измерительного стендов.
Внешний вид передних панелей стендов приведен на рис. 3.12 и рис. 1.8Лабораторный стенд содержит регулируемый источник питания выходных цепей транзисторов с диапазоном изменения напряжения 0 15В и ограничением выходного тока на уровне 50мА. Тумблер включения источника питания, выходные гнезда и ручка регулировки выходного напряжения размещены в правой части панели стенда.Для задания входных управляющих напряжений в составе стенда имеется дополнительный источник с дискретной регулировкой напряжения в пределах от –9,99В до +9,99 В. Установка требуемого напряжения осуществляется переключателями, дискретность его изменения 0,01В. Выход данного источника подключен к гнезду с маркировкой « », а второй полюс соединен с гнездами «–» источника питания. Кроме этого в составе стенда имеется источник фиксированного напряжения величиной –15В для питания цепи подложки.В лабораторной работе исследуются характеристики полевых транзисторов с управляющим p-n переходом и n-каналом КП302Б (VT1), МОП транзистора со встроенным n-каналом КП305Б (VT2) и МОП транзистора с индуцированным n-каналом КП306Б (VT3). Кроме этого в состав лабораторного макета входит полевой транзистор с p-каналом и управляющим p-n переходом (КП103К) VT4, резистор R1 величиной 1 кОм и резистор R2 c сопротивлением 2 кОм.Включение питания лабораторного стенда производится тумблером «Вкл.». О функционировании источников питания свидетельствует свечение зеленого светодиода.
Рис. 3.12. Внешний вид передней панели лабораторного стенда к работе № 3.
Порядок проведения лабораторной работы.1. Домашняя подготовка.В ходе домашней подготовки необходимо, пользуясь справочной литературой, определить и записать в рабочую тетрадь основные параметры транзисторов, характеристики которых исследуются в ходе выполнения данной лабораторной работы.Зарисовать в рабочую тетрадь все схемы для проведения измерений и соответствующие таблицы для записи результатов исследований.2. Проведение лабораторной работы.2.1. Исследование характеристик полевого транзистора с управляющим p-n переходом.Цель исследования – экспериментальное определение параметров
транзистора по его вольтамперным характеристикам.
2.1.1. Снятие стокозатворной (передаточной) характеристики.
Собрать с транзистором VT1 схему, приведенную на рис. 3.13.
Рис. 3.13. Схема для исследования характеристик полевого транзистора с управляющим p-n переходом.
Установить ручку регулятора напряжения питания в крайнее левое положение (
), переключатели источника управляющего напряжения в положение 000, предел измерения вольтметра PV1 – 15В, предел измерения миллиамперметра PA1 – 100мА.
Включить питание макета. Ручкой регулятора установить напряжение 
=5В. Задавая переключателями источника управляющего сигнала напряжения 0В; -0,5В; -1В; -1,5В; -2В; -2,5В;
; 
; 
, зафиксировать по миллиамперметру PA1 токи стока и занести полученные результаты в таблицу:
 (В) | 0 | -0,5 | -1 | -1,5 | -2 | -2,5 | | | | |
 (мА) | | | | | | | 0,01 | | |  |
=10В.Рис. 3.14. Схема для исследования характеристик полевого транзистора с управляющим p-n переходом при инверсном включении.2.1.2. Снятие выходных характеристик полевого транзистора.Собрать, используя транзистор VT1, схему, приведенную на рис. 3.13. Установить напряжение источника питания и управляющее напряжение равными нулю, пределы измерения PV1 – 0,75В, PA1 – 100мА. Задавая управляющее напряжение равным 0В; -0,5В; -1В; -1,5В; -2В; -2,5В, провести измерения тока стока и записать результаты в крайний левый столбец таблицы, приведенной на рис. 3.15.
   | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 3 | 5 | 8 | 10 | 15 |
| 0 | | | | | | | | | | |
| -0,5 | | | | | | | | | | |
| -1 | | | | | | | | | | |
| -1,5 | | | | | | | | | | |
| -2 | | | | | | | | | | |
| -2,5 | | | | | | | | | | |