Физические основы электроники (стр. 3 )

5.4 Снять стоковые характеристики транзистора при трех значениях напряжения на затворе UЗИ, в том числе при UЗИ 1= 0, UЗИ 2 » 0,25 × UЗИ ОТС и UЗИ 3» 0,5 × UЗИ ОТС. Напряжение на стоке не превышать 0,75 UСИ МАКС и мощность рассеивания на стоке 0,75 PС МАКС. Результаты измерений внести в таблицу 3.2. Примечание: В таблице указать UЗИ для конкретных значений, при которых проводятся исследования. По результатам измерений построить семейство стоковых характеристик.

Таблица 3.2. IC=F(UСИ) ½ UЗИ=const

КП 103 И, UСИ МАКС=... В, IС МАКС=... мА, PС МАКС=... мВт.
	UСИ, В	0
UЗИ= 0 В
UЗИ= 0,25 UЗИ ОТС	IС, мА
UЗИ=0,5 UЗИ ОТС

5.5 Собрать схему, представленную на рисунке 3.2. Установить частоту генератора F=1кГц и выходное напряжение UГ=100 мВ. Приложить между затвором и истоком ПТ постоянное запирающее напряжение, превышающее U3U ОТС. При этом практически всё напряжение UГ прикладывается к участку сток-исток ПТ (RСИ ЗАКР>>R). Установить показания вольтметра pV~ равным 100 мВ. Затем устанавливаются 5...6 значений напряжения UЗИ в пределах от 0 до UЗИ ОТС и измеряют соответствующие им значения переменного напряжения UВЫХ на канале ПТ с помощью вольтметра pV ~ . Результаты измерений занести в таблицу 3.3. Сопротивление канала RСИ определяют расчетным путем по формуле (1).

Таблица 3.3. RСИ=F(UЗИ) ½ UСИ=const

UЗИ, В	0							UЗИ ОТС
UВЫХ, мВ
RСИ, Ом

6 Указания к составлению отчета

Отчет должен содержать:

1  Паспортные данные и схему расположения выводов исследуемого транзистора.

2  Схемы исследований транзистора.

3  График передаточной характеристики.

4  Семейство выходных характеристик.

5  График зависимости сопротивления канала от управляющего напряжения.

6  По передаточной характеристике определить основные статические параметры ПТ: IC0 (соответствующее UЗИ=0), UЗИ ОТС, S. Значение крутизны определить по формуле:

½UСИ=const.

Сравнить полученное значение параметра S с паспортным значением S ПТ данного типа.

7 Учитывая взаимосвязь параметров ПТ, в соответствии с которой крутизна ПТ в пологой области выходных характеристик при одинаковых напряжениях на затворе связана с RСИ в омической области соотношением

RСИ= 1/S. Используя это соотношение, определить RСИ при UЗИ=0.

8 Сравнить значение сопротивления RСИ с полученным экспериментально в п.5.5 при UЗИ=0.

Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

И ПАРАМЕТРОВ МДП ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

1 Цель работы

Изучить принцип действия, характеристики и параметры полевых МДП транзисторов.

В работе снимаются характеристики прямой передачи (сток - затворные) и выходные (стоковые) характеристики, а также определяются основные параметры транзистора.

2 Подготовка к работе

2.1 Изучить следующие вопросы курса:

- устройство, назначение, принцип действия ПТ различных структур.

- статические характеристики и параметры режима МДП ПТ.

- дифференциальные параметры ПТ их измерение и определение по характеристикам.

2.2 Ответить на следующие контрольные вопросы.

1 Объяснить устройство полевых транзисторов с индуцированным и встроенным каналами.

2 Нарисовать обозначение полевых транзисторов разных типов и структур.

3 Объяснить принцип действия полевых транзисторов с индуцированным и встроенным каналами.

4  Изобразить и объяснить вид передаточных и выходных характеристик

5  Объяснить определение дифференциальных параметров по статическим характеристикам ПТ.

6  Нарисовать схемы для исследования статических характеристик полевых транзисторов различных типов с каналом типа «p» и «n».

7  Дать определение предельным эксплуатационным параметрам ПТ.

8  Пояснить влияние температуры на работу ПТ, его статические характеристики и параметры.

Литература

1 и др. Основы электроники: Учебное пособие /СибГУТИ.-Новосибирск, 2005. Стр.48-59

2 И др. Под редакцией Федорова , квантовые приборы и микроэлектроника. -М: Радио и связь, 1998. Стр.146-156, Н166-176, 184-185.

3 и др. Под редакцией Шишкина приборы. - М.: Энергоатомиздат, 1989. Стр. 205-224, 235-245 (выборочно).

4 Батушев приборы. - М.: Высшая школа, 1980. Стр. 183-211 (выборочно).

5 Дулин приборы. - М.: Энергия, 1977. Стр. 342-357 (выборочно).

6 Транзисторы для широкого применения: Справочник. Под редакцией - М.: Радио и связь, 1981.

7 Конспект лекций.

3 Транзисторы, исследуемые в работе

В лабораторном макете предусмотрена возможность исследования полевых транзисторов любого типа и структуры. Конкретный тип исследуемого прибора указывает преподаватель.

Для заданного преподавателем типа ПТ пользуясь справочником, выписать предельно-допустимые значения IС МАКС, UСИ МАКС, UЗИ МАКС, PС МАКС. Привести рисунок внешнего вида ПТ с указанием выводов.

При установке в макет МДП транзисторов следует соблюдать меры предосторожности с целью исключения пробоя участка затвор-канал статическими зарядами электричества. Для этого перед монтажом выводы транзистора вблизи корпуса закорачивают специальной перемычкой.

После сборки схемы перемычку убирают.

4 Схемы исследования

На рисунках 4.1 и 4.2 приведены схемы для снятия статических характеристик полевого транзистора. Полярность источников питания и приборов на рис. 4.1 соответствует типовому включению МДП ПТ со встроенным каналом n-типа, работающего в режиме обеднения, на рис. 4.2 – МДП ПТ с индуцированным каналом p-типа.

Рисунок 4.1 - Схема для исследования статических характеристик МДП

ПТ со встроенным n-каналом КП305.

Ко входу ПТ (участок затвор-исток) прикладывается управляющее напряжение UЗИ от регулируемого источника напряжения G5. К выходу ПТ (участок сток-исток) прикладывается напряжение UCИ от регулируемого источника постоянного напряжения G1 или G2.

Для работы МДП транзистора со встроенным каналом в режиме обогащения необходимо поменять полярность источника G5 на противоположную.

Рисунок 4.2 - Схема для исследования статических характеристик МДП

ПТ с индуцированным p-каналом КП301.

На рисунке 4.3 приведена схема для определения крутизны ПТ с индуцированным n-каналом на переменном токе при различных значениях управляющего напряжения в режиме обеднения.

Крутизну вычисляют по формулам:

S=IC~ /UЗИ~, мА/В, (1)

где IC~ –выходной ток, мА; UЗИ~- входное напряжение, В.

IC~= UСИ~/ R, (2)

где UСИ~ - переменное напряжение на резисторе R.

Рисунок 4.3 - Схема для определения крутизны в зависимости от

управляющего напряжения UЗИ.

5 Задание к работе в лаборатории

5.1 Исследовать транзистор со встроенным n-каналом КП305. Собрать схему, представленную на рисунке 4.1.

5.2 Определить напряжение отсечки U3И0 при UCИ=10В.

Напряжение U3И ОТС (как условно принято на заводах-изготовителях для маломощных транзисторов), соответствует определенному току стока, в данном случае равному 10мкА).

5.3 Снять характеристику прямой передачи IC =F(U3И) при UCИ=10В начиная с напряжения U3И= U3И0 до U3И=0. Измерения проводить в 5-6 точках.

Результаты измерений занести в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. IC=F(U3И)½ UCИ=const

Тип транзистора UСИ=10 В
UЗИ, В	- U3И0	-	-	0	+	+	+
IС , мА

5.4 Снять три выходные характеристики IC =F(UСИ) | U3И-const| для того же транзистора при трех значениях напряжения на затворе UЗИ, при UЗИ 1= 0, UЗИ 3 » 0,25 × UЗИ ОТС, и UЗИ 3 » 0,5 × UЗИ ОТС Напряжение на стоке не превышать 0,75 UСИ МАКС. Результаты измерений внести в таблицу 4.2. Указать конкретные значения UЗИ.

Таблица 4.2. IC=F(UСИ) ½ UЗИ=const

Тип транзистора UСИ МАКС=... В, IС МАКС=... мА, PС МАКС=... мВт.
	UСИ, В	0	0,5	1	2	3	4	6	8	10
UЗИ 1=
UЗИ 2=
UЗИ 3=0	IС, мА
UЗИ 4=
UЗИ 5=

5.5  При снятии характеристик в области обогащения поменять полярность источника G5.

5.6  Характеристику прямой передачи снимать до тех пор, пока ток стока не достигнет 10 мА. Результаты измерений так же занести а таблицу 1.

По результатам измерений построить характеристику прямой передачи.

5.7 Снять выходные характеристики транзистора в режиме обогащения при напряжениях на затворе с интервалом UЗИ 3 » 0,25 × UЗИ ОТС до тех пор, пока ток стока не достигнет 10 мА. (Если ток стока достигнет величины 10 мА при меньшем напряжении, чем 0,25 × UЗИ ОТС, то характеристику снимают при напряжении на затворе соответствующему току стока 10 мА). Напряжение на стоке не превышать 0,75 UСИ МАКС. Дополнить таблицу 2 результатами измерений.

5.8 По результатам измерений построить семейство выходных характеристик.

5.9 Исследовать транзистор с индуцированным р - каналом КП301. Для этого собрать схему, приведенную на рисунке 4.2.

5.10 Снять характеристику прямой передачи для транзистора с индуцированным каналом. Увеличивая напряжение на затворе определить пороговое напряжение U3И ПОР, соответствующее току стока 10 мкА. Затем увеличивать напряжение на затворе до тех пор, пока ток стока не достигнет величины 10 мА. Результаты измерений занести в таблицу 4. 3, аналогичную таблице 4.1.

5.11 Снять три выходные характеристики IC =F(UСИ)| U3И-const. Одну при напряжении на затворе UЗИ 1соответствующему току стока 10 мА. Вторую при напряжении на затворе UЗИ2 = U3И ПОР + 0.4 (UЗИ 1- U3И ПОР) и третью при напряжении на затворе UЗИ 3= U3И ПОР + 0.7 (UЗИ 1- U3И ПОР). Результаты измерений занести в таблицу 4 аналогичную таблице 2.