Wstęp do elektroniki

Ćwiczenie 4:

Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET

Data: 12 marzec 2013 12:15 x1 2D10

Michał Kaczmarek 180192

Dawid Kostrzewski 180217

Mariusz Cieniewski 180144

Ocena:

1. Celem ćwiczenia było zbadanie charakterystyk statycznych tranzystorów JFET i MOSFET.

Badany układ(Rys. 1) składał się z dwóch woltomierzy, miliamperomierza, badanego trazystora, i dwóch źródeł napięcia(bramki i drenu).

Rys 1. Schemat układu do pomiaru charakterystyk statycznych tranzystora polowego złączowego

Wyznaczono następujące charakterystyki tranzystorów:

Wyjściową (Rys. 4,6) $I_{\begin{matrix} D \\ \\ \end{matrix}}$= f(U_DS);

Przejściową (Rys. 5,7) $I_{\begin{matrix} D \\ \\ \end{matrix}}$= f($U_{\begin{matrix} \text{GS} \\ \\ \end{matrix}}$).

Pierwszy badany był tranzystor „normalnie załączony” z kanałem typu n(Rys. 2). Charakteryzują się on bardzo dużym oporem wejściowym bramki, działając na zasadzie zubożenia nośników w kanale.

Rys.2. Tranzystor z kanałem typu n.

Drugi badany tranzystor był typu „normlanie wyłączony” z kanałem typu p(Rys. 3). Jego działanie opiera się na wzbogacaniu nośników w kanale.

Rys. 3. Tranzystor z kanałem typu p.

1. Wykresy

Tranzystor I:

Charakterystyka wyjściowa:

Charakterystyka przejściowa:

Tranzystor II:

Charakterystyka wyjściowa:

Rys.6. Charakterystyka wyjściowa II badanego tranzystora.

Charakterystyka przejściowa:

Rys.7. Charakterysyki przejściowe II badanego tranzystora.

1. Obliczenia

Wartości napięć odcięcia U_p:

Tranzystor I:

-U_GS=-4 V U_p=4,1V

-U_GS=-3 V U_p=-2 V

Tranzystor II:

-U_GS=1,4 V U_p=1,75 V

-U_GS=1 V U_p=0,7 V

Tranzystor I:

U_DS=-3V

g_m=(0-0)/(-1,5-(-1))=0

g_m=(-0,8-(-0,1))/(-2-(-1,75))=2,8

g_m=(-125-(-71,5))/(-4-(-3,5))=107

U_DS=-4V

g_m=(0-0)/(0,5-0)=0

g_m=(-17,3-(-8))/(-2,75-(-2,5))=37,2

g_m=(-190,2-(-156,8))/(-4,5-(-4,25))=133,6

U_GS=-4V

g_d=(-58,7-(-10,7))/(-0,6-(-0,1))=96

g_d=(-128,8-(-127,2))/(-3,1-(-2,6))=3,2

g_d=(-132,3-(131,5))/(-5,1-(-4,6))=1,6

U_GS=-3V

g_d=(-14,5-(-0,2))/(-0,25-0)=57,2

g_d=(-31-(-30,8))/(-1,75-(-1,5))=0,8

g_d=(-31,6-(-31,5))/(-2,75-(-2,5))=0,4

Tranzystor II:

U_GS=1,4V

g_d=(0,1-0)/(0,2-0)=0,5

g_d=(10,7-1,6)/(0,8-0,6)=45,5

g_d=(180-95)/(1,4-1,2)=425

U_GS=1V

g_d=(0,1-0,1)/(0,2-0,1)=0

g_d=(10-4,5)/(0,8-0,7)=55

g_d=(185-160)/(1,5-1,4)=250

U_GS=1,4V

g_d=(20-0,3)/(0,07-0,01)=328,33

g_d=(186-182,5)/(1,5-1,25)=14

g_d=(194-193)/(2,5-2,25)=4

U_GS=1V

g_d=(13,5-0,9)/(0,1-0,01)=140

g_d=(34,4-32,2/(0,45-0,4)=44

g_d=(37,5-37,2)/(1-0,9)=3

1. Wnioski:

Na charakterystykach wyjściowych można łatwo zauważyć, że wartość prądu rośnie do osiągnięcia pewnej wartości (dla I tranzystora: I=-35mA dla U_GS=-3V, I=-135mA dla U_GS=-4V (Rys.4), dla II tranzystora: I=40mA dla U_GS=1V, I=195mA dla U_GS=1,4V (Rys.6)) a następnie się stabilizuje, można także to zauważyć patrząc na parametry małosygnałowe.

Tranzystor I przedstawia kanał typu p gdyż wartości zarówno napięć U_GS i U_DS oraz prąd drenu są ujemne (Rys. 4,5), natomiast tranzystor II przedstawia kanał typu n gdyż odpowiednie wartości są dodatnie (Rys. 6,7).

Podczas badania charakterystyki przejściowej tranzystora typu „p” (Rys. 5) zauważyć można, że zmiana napięcia Uds nie wpływa na kształt charakterystyki . Na kształt charakterystyki wpływa jedynie napięcie Ugs. Im większe jest napięcie Ugs tym większy jest prąd drenu.
Podczas badania charakterystyki przejściowej tranzystora typu „n” (Rys. 7) zauważyć można, że zmiana napięcia Uds tak jak w tranzystorze typu „p” nie ma większego wpływu na kształt charakterystyki . Na kształt charakterystyki wpływa jedynie napięcie Ugs , im większe napięcie Ugs tym większy jest prąd drenu.

Zauważyć można również , że prąd drenu stabilizuje się przy napięciu około U_GS=-2,5V dla tranzystora I (Rys.4), natomiast dla tranzystora II wartości prądu stabilizują się po osiągnięciu napięcia U_GS=1,5V. Jest to tzw. praca w zakresie nasycenia. Dalszy wzrost napięcia U_DS nie powoduje wzrostu prądu płynącego przez tranzystor.