Katowice dn. 2.XII.2009r

Sprawozdanie z ćwiczenia laboratoryjnego pt.

TRANZYSTORY

POLOWE

Sekcja laboratoryjna:

1. Dariusz Walencik – odpowiedzialny

2. Bartosz Stołtny

1. Wykreślić charakterystyki Id=f(Uds), Id=f(Ugs).

Schemat układu pomiarowego:

Wartość RD = 1 [kΩ]

Dane, dla których dokonywano pomiarów:

UGS = ( 0 ÷ -6 ) co 1 [V]

UDS = ( 0 ÷ 2 ) co 0,5 [V] następnie ( 2 ÷ 6 ) co 1 [V]

Dla dokonanych pomiarów wyznaczono następujące charakterystyki: I

= f U

D

( DS )

1.

U

= const

GS

I

= f U

D

( GS ) U = const

2.

DS

Do wyznaczenia prądu Id wykorzystano następująca zależność: U

− U DS

I

= 2

D

R D

[A]

Wyniki przeprowadzonych pomiarów dla tranzystora BF 245: Dla Ugs = 0 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

3,5

3

1

6

5

1,5

8,6

7,1

2

10,4

8,4

3

12,6

9,6

4

14

10

5

15,3

10,3

6

16,3

10,3

Tabela 1

Dla Ugs = -0,5 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

2,9

2,4

1

5,3

4,3

1,5

7,2

5,7

2

8,6

6,6

3

10,5

7,5

4

11,6

7,6

5

12,9

7,9

6

13,9

7,9

Tabela 2

Dla Ugs = -1 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

2,5

2

1

4,5

3,5

1,5

6,1

4,6

2

7,2

5,2

3

8,7

5,7

4

9,9

5,9

5

11,1

6,1

6

12

6

Tabela 3

Dla Ugs = -1,5 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

2,1

1,6

1

3,7

2,7

1,5

4,8

3,3

2

5,6

3,6

3

6,8

3,8

4

7,9

3,9

5

9,1

4,1

6

10,1

4,1

Tabela 4

Dla Ugs = -2 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

1,7

1,2

1

2,8

1,8

1,5

3,4

1,9

2

4,1

2,1

3

5,2

2,2

4

6,2

2,2

5

7,3

2,3

6

8,4

2,4

Tabela 5

Dla Ugs = -2,5 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

1

0,5

1

1,9

0,9

1,5

2,4

0,9

2

3

1

3

4

1

4

5,1

1,1

5

6,1

1,1

6

7,1

1,1

Tabela 6

Dla Ugs = -3 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

0,6

0,1

1

1,1

0,1

1,5

1,65

0,15

2

2,2

0,2

3

3,2

0,2

4

4,2

0,2

5

5,2

0,2

6

6,2

0,2

Tabela 7

Dla Ugs = -3,5 [V]:

UDS [V]

U2 [V]

ID [mA]

0,5

0,5

0

1

1

0

1,5

1,5

0

2

2

0

3

3

0

4

4

0

5

5

0

6

6

0

Tabela 8

Charakterystyka wyjściowa

Ugs=0

Ugs=-0,5

11

Ugs=-1

10

Ugs=-1,5

9

Ugs=-2

8

7

Ugs=-2,5

]A 6

Ugs=-3

[m

5

Id

Ugs=-3,5

4

3

2

1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

Uds[V]

Rysunek 1: Wykres charakterystyki wyjściowej Id=f(Uds).

Zestawienie danych potrzebnych do narysowania charakterystyki przejściowej: Poniższa tabela wypełniona została wartościami przedstawiającymi Id, dla poszczególnych Uds:

Id[mA]

Ugs

Uds[V]

0

-0,5

-1

-1,5

-2

-2,5

-3

-3,5

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0,5

3

2,4

2

1,6

1,2

0,5

0,1

0

1

5

4,3

3,5

2,7

1,8

0,9

0,1

0

1,5

7,1

5,7

4,6

3,3

1,9

0,9

0,15

0

2

8,4

6,6

5,2

3,6

2,1

1

0,2

0

3

9,6

7,5

5,7

3,8

2,2

1

0,2

0

4

10

7,6

5,9

3,9

2,2

1,1

0,2

0

5

10,3

7,9

6,1

4,1

2,3

1,1

0,2

0

6

10,3

7,9

6

4,1

2,4

1,1

0,2

0

Tabela 10.

Charakterystyka przejściowa

12

Uds=0,5

10

Uds=1

8

Uds=1,5

]A

Uds=2

6

[mId

Uds=3

4

Uds=4

2

Uds=5

Uds=6

0

-4

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

Ugs[V]

Rysunek 2: Wykres charakterystyki przejściowej Id=f(Ugs).

Z obliczonych danych wynika, że prąd nasycenia IDSS = 10,3 [mA] dla UDS = 6,0 [V].

Natomiast sprawdzone przez nas na laboratorium napięcie odcięcia UGS(OFF) = (-3,3) [V].

2. Wyznaczyć gm dla punktu pracy Uds=6V, Ugs=2V+/-1V, gds dla Ugs=0 i Uds=5V

+/-1V. Obliczenia zilustrować na wykresach.

Transkonduktancja (kondunktancja przejściowa) gm: Bierzemy pod uwagę wartości dla Uds=6V, Ugs=2V+/-1V:

Wykres 3

Wykorzystamy tutaj wzór:

∆ ID

g =

m

U

=6[ V ]

DS

∆ UGS

(6 − ,

0 2) ⋅10 3

−

8

,

5 ⋅10 3

−

Obliczenia: g

=

=

m =

9

,

2

[ mS ]

0 + 2

2

Kondunktancja wyjściowa gDS:

Bierzemy pod uwagę wartości dla Ugs=0 i Uds=5V +/-1V.

Wykres 4

Wykorzystamy tutaj wzór:

∆

g

=

I D

DS

U GS = 0

∆ U DS

1

( 0 3

, −1 )

0 10 3

−

⋅

Obliczenia: g

=

=0,15 [mS] = 150 [µS]

DS

2

3. Podsumować własności tranzystorów polowych złączowych:

- tranzystory te dzielimy na tranzystory ze złączem typu n lub typu p – w zależności od rodzaju nośników prądu: Dla tranzystorów z kanałem p są to dziury, a dla tranzystorów z kanałem n są to elektrony. Dla tranzystorów z kanałem n prąd płynący przez kanał jest tym mniejszy im mniejszy jest potencjał na bramce, a dla tranzystorów z kanałem p jest odwrotnie

- w tranzystorach tych największy prąd drenu płynie przy napięciach UGS=0 – potwierdza to charakterystyka

- podczas gdy napięcie bramka-zródlo zaczyna rosnąc (jego wartość bezwzględna) - to w złączu p-n, które jest spolaryzowane zaporowo pojawi się obszar ładunku przestrzennego (obszar zubożony). Obszar ten wnika w kanał, a ze praktycznie nie ma w nim swobodnych nośników (charakteryzuje się bardzo duża rezystancja), toteż czynny przekrój kanału zmaleje.

Powoduje to zwiększenie rezystancji kanału, a wiec ograniczenie prądu dren-zródlo.

- tabela zawierająca właściwości tranzystorów polowych złączowych:

- tranzystory polowe złączowe polaryzuje się normalnie w ten sposób, by złącze {złącza) ograniczające przekrój kanału było(y) w czasie pracy zawsze na całej swojej długości w stanie zaporowym. Przy takiej polaryzacji uzyskuje się maksymalną zależność prądu kanału od napięcia bramka-kanał i jednocześnie sterowanie prądem kanału odbywa się przy minimalnym poborze mocy źródła sygnału sterującego. W stanie zaporowym złącza bramka-kanał, bowiem grubość warstwy przejściowej złącza najsilniej zależy od napięcia polaryzacji zewnętrznej i prąd bramki ma bardzo małą wartość. Z powyższej zasady polaryzacji wynika bezpośrednio biegunowość napięć międzyelektrodowych tranzystora w czasie normalnej jego

pracy

- podczas gdy napięcie bramka-żródło osiąga maksymalną wartość tzw. Ugs(OFF) - kanał

praktycznie się zatyka - prąd dren-zródlo jest bardzo mały, rzędu 1-10 mikroamperów

- za najważniejszą cechę tranzystorów polowych uważamy to, że działanie tranzystora polowego polega na sterowaniu przepływem prądu przez kanał za pomocą pola elektrycznego wytwarzanego przez napięcie doprowadzone do bramki. Ponieważ w tranzystorze polowym nie ma żadnych przewodzących złącz wiec do bramki nie wpływa ani z niej nie wypływa żaden prąd – właściwość ta wskazuje na dużą wartość rezystancji wejściowej tranzystora polowego, co szczególnie w zastosowaniach takich jak przełączniki analogowe trudno jest przecenić

- do zalet tranzystorów polowych możemy zaliczyć np. małe szumy w porównaniu z tranzystorami bipolarnymi (przy średnich i małych częstotliwościach), odporność na promieniowanie