Изучение параметров полевых транзисторов
Работа из раздела: «
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»
/
Отчёт по лабораторной работе
Изучение параметров полевых транзисторов
Подготовили: Жаренков А.
Шестаков И.
Иванов В
Целью данной работы является исследование ВАХ полевого транзистора с p-n-переходом и каналом n-типа при различных режимах работы, а также ознакомление с методом измерения основных параметров полевого транзистора.
Полевым называют транзисторы, работа которых основана на управлении размерами токопроводящей области (канала) посредством изменения напряженности поперечно-приложенного электрического поля. Проводимость канала в таких приборах определяется основными носителями.
Контакт, от которого движутся основные носители, называется истоком, а тот к которому движутся - стоком. Затвор электрически изолирован от канала областью объёмного заряда перехода. В зависимости от способа изоляции различают:
-Транзисторы с управляющим переходом;
-Транзисторы с изолированным затвором (МОП, МПД);
-Транзисторы с индуцированным каналом;
-Транзисторы с барьером Шоттки.
Основные характеристики полевого транзистора:
1. Выходные характеристики полевого транзистора.
На выходных характеристиках (Рис. 1) участок I соответствует триодному режиму работы полевого транзистора, при этом , участок II соответствует пентодному режиму работы, . Ток стока достигает насыщения за счет увеличения падения напряжения на сопротивлении канала и соответствующего уменьшения ширины канала, а также за счет уменьшения подвижности носителей и насыщения их скорости.
2. Входные характеристики полевого транзистора.
Входные характеристики определяются свойствами перехода затвора, при обратном напряжении затвора. Ток затвора - это ток закрытого перехода.
определяется тепловым током, током термогенерации, токами утечки обратно-смещенного перехода.
Однако в отличии от полупроводникового диода на ток здесь влияет ионизация носителей заряда в перекрытой части канала, этот процесс обуславливает зависимость тока затвора от тока и напряжения стока. Полевые транзисторы с переходом и каналом типа как по полярности источников питания, так и по электрическим характеристикам идентичны электровакуумным триодам.
Практическая часть
полевой транзистор канал напряжение насыщение
В нашей работе при помощи электроизмерительного прибора Л2-31 изучались параметры полевого транзистора с управляющим переходом.
Задание №1
Первым этапом было снятие входных характеристик , определяющихся свойствами перехода затвора. Экспериментальные данные представлены в таблице 1 и на рисунке 1. Параметром семейства было напряжение ,. Использовав метод наименьших квадратов, мы нашли ток и сопротивление утечки при :,Rут = (2.34--±0.1)ГОм; I30 = (1.6?±0.2)*10-9 А
Таблица 1
Задание №2
Второе задание заключалось в построении выходных характеристик транзистора . Зависимости были получены при двух различных напряжениях затвора. Полученные результаты представлены в таблице 2 и на рисунке 2.
Погрешности значений определяются приборной погрешностью и по абсолютному значению равны: и . По выходной характеристике при отсутствии напряжения на затворе () можно определить минимальное сопротивление канала . Оно равно дифференциальному сопротивлению этой зависимости в начале координат (рис. 2). Используя метод сплайн-функций, мы численно подсчитали производную и получили:Rk0 = 53 КОм. Напряжение насыщения для данной кривой .
Для того чтобы найти напряжение отсечки, мы построили зависимость при (рис. 2). Максимальный ток равен . Проэкстраполировав полученную зависимость, мы нашли напряжение отсечки Uотс = -(4.1 ± 0.2)В.
Крутизна вычисляется как производная зависимость , и при Uз = 10В равна
S = (1.4 ± 0.1) 10-4 А/В.
Таблица 2
Рис 2 зависимость
Таблица 3
|
|
|
19
|
31
|
38
|
42
|
43
|
43
|
43
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
|
|
|
15
|
25
|
27
|
29
|
30
|
30
|
30
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
|
|
|
10
|
14
|
16
|
17
|
18
|
18
|
18
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
|
|
|
4.0
|
5.5
|
6.3
|
6.9
|
7.4
|
7.7
|
8.1
|
8.4
|
8.6
|
8.9
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
|
|
|
0.09
|
0.20
|
0.32
|
0.45
|
0.58
|
0.71
|
0.83
|
0.95
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
|
|
Задание №3
Определение матрицы y-параметров из семейства характеристик транзистора.
у11 определили по входной характеристике при Uси = 0В: у11 = 0.64
у22 определили по выходной характеристике при Uзи = 0В:у22 = 4.89
у21 представляет собой крутизну транзистора, взятую с обратным знаком: у21 = - 1.4*10-4
Для определения у12 по входным характеристикам была построена зависимость Iз(Uси) (рис. 4). Затем методом наименьших квадратов был рассчитан искомый параметр: у12 = 0.61
Вывод
В результате нашей работы мы построили семейства входных и выходных характеристик полевого транзистора. По ним мы определили основные параметры транзистора: напряжение отсечки Uотс = -(4.1 ± 0.2)В., напряжение насыщения, минимальное сопротивление канала Rk0 = 52.6 КОм, ток утечки I30 = (1.6?±0.2)*10-9 А. сопротивление утечки. Rут = (2.34?±0.1)ГОм, крутизну S = (1.4 ± 0.1) 10-4 А/В.
Литература
Степаненко И.П. Осовы теории транзисторов и интегральных схем. Изд. 'Энергия', М., 1972 г.
