Файл: Отчет по лабораторной работе 3 по дисциплине Физические основы электротехники Характеристики и параметры полевых транзисторов.docx
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 3
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
УФИМСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 3
по дисциплине Физические основы электротехники
«Характеристики и параметры полевых транзисторов»
Выполнил:
Проверил: к. ф.-м. н., проф.
Гарифуллин Н.М.
Уфа 2022
Цель работы: Изучение структуры и принципа действия, характеристик и параметров полевых транзисторов (ПТ). В работе снимаются передаточные (стоко–затворные) и выходные (стоковые) вольтамперные характеристики, определяются основные параметры полевого транзистора.
ТРАНЗИСТОР КП103И
Схема обозначения транзистора КП302БМ с р-n-р переходом.
Основные технические характеристики транзистора КП302БМ:
• Структура транзистора: с p-n-переходом и n-каналом;
• Рси max - Рассеиваемая мощность сток-исток: 300 мВт;
• Uзи отс- Напряжение отсечки транзистора - напряжение между затвором и истоком: 2,5... 7 В;
• Uси max - Максимальное напряжение сток-исток: 20 В;
• Uзи max - Максимальное напряжение затвор-исток: 10 В;
• Iс- Ток стока (постоянный): 43 мА;
• Iс нач - Начальный ток стока: 18...43 мА;
• Iс ост- Остаточный ток стока: 6 мА;
• S- Крутизна характеристики: 7... 14 мА/В;
• С11и - Входная емкость транзистора-емкость между затвором и истоком: не более 20пФ;
• С12и - Емкость обратной связи в схеме с общим истоком при коротком замыкании на входе по переменному току: не более 8 пФ;
• Rcи отк- Сопротивление сток-исток в открытом состоянии: не более 150 Ом;
• tвкл- Время включения транзистора: не более 4 нс;
• tвыкл - Время выключения транзистора: не более 5 нс
Схема для измерения характеристик полевого транзистора с управляющим р-п переходом каналом n-типа.
Экспериментально определили напряжение отсечки полевого транзистора.
Uзи отс =2,68В
а ) передаточные характеристики IC=f(V3И)при VСИ=5В
| Ic,mA | 0 | 0,06 | 0,4 | 0,8 | 2 | 2,8 | 4 | 6 | 8 | 9 | 14 | 20 |
| Uзи,B | -2,4 | -2,36 | -2,25 | -2,17 | -1,93 | -1,74 | -1,6 | -1,35 | -1,15 | -1,05 | -0,66 | -0,06 |
б ) передаточные характеристики IC=f(V3И)при VСИ=10В
| Ic,mA | 0 | 0,06 | 0,4 | 0,8 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12,5 | 20 | 24 |
| Uзи,B | -2,6 | -2,38 | -2,31 | -2,28 | -2,14 | -1,86 | -1,74 | -1,4 | -1,2 | -0,95 | -0,31 | -0,015 |
Передаточные характеристики транзистора КП302БМ в схеме с ОЭ
при Vси=5В и Vси=10В.
-
По передаточным характеристикам на основе формул определим основные статические параметры полевого транзистора:
-
При Vси =5В :
Vзи= -0,06 В
∆Vзи= -0,06-(-0,66) = 0,6В
∆Ic= 20-14= 6 мА
-
При Vси=10В :
V’зи= - 0,095В
∆V’зи= -0,95-(-0,015) = 0,935 В
∆I’c=24-12,5 = 11,5 мА
V’’зи=-0,29
-
Крутизна характеристики прямой передачи по формуле:
-
Коэффициент усиления по напряжению определяется по формуле:
2. Снимем и построим стоковые характеристики транзистора при трех значения напряжения на затворе Vзи: 1.VЗИ=0; 2. VЗИ=0,3VЗИ ОТС; 3. VЗИ=0,6VЗИ ОТС.
VЗИ отс= 2,68В.
VЗИ= 0 В.
VЗИ= 0,3*2,68= 0,804 В
VЗИ= 0,6*2,68= 1,6 В
При VЗИ=0 В.
| Ic,mA | 0 | 0,002 | 3 | 8,4 | 14 | 16 | 20 | 21 | 22 | 22,6 |
| Uси,B | 0 | 0,015 | 0,19 | 0,57 | 1 | 1,2 | 2 | 4 | 10 | 13 |
При VЗИ=0,804 В.
| Ic,mA | 0 | 0,0018 | 2 | 6,4 | 8 | 10 | 12 | 13 | 14 | 14,5 |
| Uси,B | 0 | 0,015 | 0,19 | 0,57 | 0,8 | 1,2 | 2 | 4 | 10 | 13 |
При VЗИ=1,6 В.
| Ic,mA | 0 | 0,016 | 1 | 2,4 | 3 | 3,4 | 4 | 5,1 | 6 | 6,5 |
| Uси,B | 0 | 0,015 | 0,19 | 0,57 | 0,8 | 1,2 | 2 | 4 | 10 | 13 |
Семейство стоковых характеристик полевого транзистора КП302БМ.
3. Дифференциальное выходное сопротивление определяется по формуле:
Проверим расчеты внутренним уравнением полевого транзистора:
4
. Снимем значения переменного напряжения UВЫХустанавливая значения напряжения VЗИ в пределах от VЗИ ОТС до 0,установив на его выходе UГ=100мВ и R=3 кОм.Схема для измерения характеристик полевого транзистора с управляющим р-п переходом каналом n-типа.
| Uзи,B | 2,5 | 2 | 1,5 | 1 | 0,5 | 0 |
| Uвых,B | 0,09 | 0,0246 | 0,018 | 0,007 | 0,0043 | 0,0029 |
Определим значения сопротивления канала ПТ при фиксированных управляющих напряжениях VЗИ по формуле:
, R= 500 Ом.
5. Построим график зависимости сопротивления канала ПТ от управляющего напряжения.
| Uзи,B | 2,5 | 2 | 1,5 | 1 | 0,5 | 0 |
| Uвых,B | 7,83 | 0,17 | 0,068 | 0,04 | 0,026 | 0,018 |
Вывод:
При выполнении лабораторной работы был изучен принцип действия характеристик и параметров полевых транзисторов. Были сняты передаточные (стоко-затворные) характеристики и выходные (стоковые), определины основные параметры полевого транзистора:
-Крутизна характеристики прямой передачи S1=10мА/В , S2=13,2мА/В. Если сравнить полученные значения с паспортными данными данного ПТ (S - Крутизна характеристики: 7... 14 мА/В) то можно сказать, что экспериментальные данные сходны с табличными.
-Выходное сопротивление Rдиф1=5,62 кОм, Rдиф2=6 кОм, Rдиф3=6,4 кОм. Убедились в правильности выявленных значения сравнив их с паспортными данными.
-Напряжение отсечки получилось 2,68 В., что соответствует интервалу, который указан в паспортных данных (Uзи отс - Напряжение отсечки транзистора - напряжение между затвором и истоком: 2,5... 7 В).
Определил значения сопротивления канала ПТ при фиксированных управляющих напряжениях VЗИ по формуле
, R=500 Ом. Построил график зависимости сопротивления канала полевого транзистора от управляющего напряжения.Также проверил справедливость равенства μ =SRi, μ1=99 μ2=83,3. Как видно значение коэффициенты усиления не так сильно отличаются, а это несущественную погрешность можно объяснить самой погрешностью стенда.
Между затвором и истоком приложено напряжение, запирающее p-n переход, образованный n-областью канала и p-областью затвора. При подаче запирающего напряжения на p-n-переход Uзи на границах канала возникает равномерный слой, обедненный носителями заряда и обладающий высоким удельным сопротивлением. Это приводит к уменьшению проводящей ширины канала. Для полевого n-канального транзистора потенциал стока положителен по отношению к потенциалу истока. При заземленном затворе от стока к истоку протекает ток. Поэтому для прекращения тока на затвор нужно подать обратное напряжение в несколько вольт.
Пока Uси низкое, ширина канала максимальна. В таком состоянии полевой транзистор ведет себя как обычный проводник. Чем больше напряжение между стоком и истоком Uси, тем больше ток через канал между стоком и истоком Iси.
При повышении Uси, в полупроводнике N-типа в зонах PN-перехода постепенно снижается количество свободных электронов – появляется обедненный слой. Этот слой растет несимметрично – больше со стороны стока, поскольку туда подключен источник напряжения. В результате канал сужается настолько, что при дальнейшем повышении Uси, Iси будет расти очень незначительно.
При увеличении отрицательного напряжения Uзи на стоке полевого транзистора увеличивается падение напряжения, возрастает толщина запирающего слоя. Это приводит к уменьшению площади сечения канала и в конечном итоге уменьшению Iс. В результате действия этого механизма ток стока при увеличении напряжения на стоке почти не растёт.