Ćwiczenie nr 24 Temat : Tranzystor unipolarny |
||
Data : 10.03.1999r |
Podpis prowadzącego :
|
Ocena :
|
2. Borona Daniel 3. Dembek Marcin 4. Górny Artur |
Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk przejściowych i wyjściowych tranzystora unipolarnego.
Źródłem napięć UDS. i UGS są zasilacze stabilizowane Z o regulowanym napięciu wyjściowym. Do pomiaru prądu drenu służy miliamperomierz magnetoelektryczny, a do pomiaru napięć UDS. i UGS - woltomierze napięcia stałego V1 i V2, przy czym rezystancja wejściowa woltomierza V2 powinna być bardzo duża. Rezystor Rg ogranicza prąd bramki tranzystora, a rezystor Rd - prąd drenu. Wartości tych rezystorów dobiera się tak, aby nie przekroczyć dopuszczalnych wartości prądów Ig i Id.
Zadanie 1.
Zmierzyć charakterystyki drenowe Id(UDS) przy ustalonych wartościach UGS. Wartości UGS należy dobierać tak, aby w zakresie nasycenia otrzymać wartości prądu Id około 0.01, 0.1, 0.3, 0.7 wartości dopuszczalnej. Napięcie UDS. zmieniać od 0 do takiej wartości, aby iloczyn UDS. i Id wynosił do około 0.5 Ptot.
Tranzystor JFET typu BF 245 ma określone parametry ograniczające katalogowe:
UGS max= - 30 V Ptot = 360mW
Idss = 6mA do 15 mA - u nas 8,02mA
Uds max = 30V - u nas UDS max= 0,5 Ptot/Idss = 22,2V
Charakterystyki drenowe tranzystora JFET typu BF 245
TABELA 1.
Dla UGS= -2,9 V
Lp. |
POMIARY |
|
OBLICZENIA |
|
|
|
Uds |
Id |
Uds * Id |
Uds-Ugs |
gds=Ids/Uds |
1 |
0,30 |
0,05 |
0,015 |
-2,60 |
1,166 |
2 |
0,60 |
0,10 |
0,06 |
-2,30 |
1,166 |
3 |
1,00 |
0,11 |
0,11 |
-1,90 |
0,110 |
4 |
1,50 |
0,12 |
0,18 |
-1,40 |
0,080 |
5 |
2,00 |
0,13 |
0,26 |
-0,90 |
0,085 |
6 |
3,00 |
0,14 |
0,42 |
0,10 |
0,046 |
|
3,80 |
0,15 |
0,57 |
0,90 |
0,039 |
TABELA 2
Dla UGS= -2 V
Lp. |
POMIARY |
|
OBLICZENIA |
|
|
|
Uds |
Id |
Uds * Id |
Uds-Ugs |
gds=Ids/Uds |
1 |
0,05 |
0,06 |
0,003 |
-1,95 |
1,200 |
2 |
0,30 |
0,45 |
0,135 |
-1,70 |
1,500 |
3 |
0,60 |
0,80 |
0,48 |
-1,40 |
1,333 |
4 |
0,90 |
1,06 |
0,954 |
-1,10 |
1,177 |
5 |
1,20 |
1,22 |
1,464 |
-0,80 |
1,016 |
6 |
1,80 |
1,36 |
2,448 |
-0,20 |
0,755 |
7 |
2,50 |
1,43 |
3,575 |
0,50 |
0,572 |
8 |
3 |
1,47 |
4,41 |
1,00 |
0,490 |
9 |
3,77 |
1,50 |
5,655 |
1,77 |
0,397 |
10 |
5 |
1,53 |
7,65 |
3,00 |
0,306 |
TABELA 3
Dla UGS= -1,5 V
Lp. |
POMIARY |
|
OBLICZENIA |
|
|
|
Uds |
Id |
Uds * Id |
Uds-Ugs |
gds=Ids/Uds |
1 |
0,10 |
0,26 |
0,026 |
-1,40 |
2,600 |
2 |
0,20 |
0,50 |
0,1 |
-1,30 |
2,500 |
3 |
0,30 |
0,75 |
0,225 |
-1,20 |
2,500 |
4 |
0,50 |
1,20 |
0,6 |
-1,00 |
2,400 |
5 |
0,80 |
1,70 |
1,36 |
-0,70 |
2,125 |
6 |
1,20 |
2,20 |
2,64 |
-0,30 |
1,833 |
7 |
1,60 |
2,50 |
4 |
0,10 |
1,562 |
8 |
2 |
2,70 |
5,4 |
0,50 |
1,350 |
9 |
2,50 |
2,83 |
7,075 |
1,00 |
1,132 |
10 |
3 |
2,90 |
8,7 |
1,50 |
0,966 |
11 |
3,5 |
2,96 |
10,36 |
2,00 |
0,845 |
12 |
4 |
3 |
12 |
2,50 |
0,75 |
13 |
5,5 |
3,05 |
16,775 |
4,00 |
0,554 |
TABELA 4
Dla UGS= -0,24 V
Lp. |
POMIARY |
|
OBLICZENIA |
|
|
|
Uds |
Id |
Uds * Id |
Uds-Ugs |
gds=Ids/Uds |
1 |
0,1 |
0,45 |
0,045 |
-0,14 |
4,500 |
2 |
0,3 |
1,30 |
0,39 |
0,06 |
4,333 |
3 |
0,6 |
2,50 |
1,5 |
0,36 |
4,166 |
4 |
1 |
3,75 |
3,75 |
0,76 |
3,750 |
5 |
1,5 |
5,00 |
7,5 |
1,26 |
3,333 |
6 |
2 |
5,90 |
11,8 |
1,76 |
2,950 |
7 |
2,5 |
6,40 |
16 |
2,26 |
2,560 |
8 |
3 |
6,70 |
20,1 |
2,76 |
2,233 |
9 |
4 |
7,00 |
28 |
3,76 |
1,750 |
10 |
5 |
7,11 |
35,55 |
4,76 |
1,422 |
Zadanie 2.
Zmierzyć charakterystykę bramkową Id(Ugs) przy ustalonej wartości Uds. Jako ustaloną wartość Uds należy przyjąć największą z wartości stosowanych w pomiarze z p.1 dla charakterystyki przy największym Uds.
Charakterystyka bramkowa tranzystora JFET typu BF 245
Tabela 1.
Lp. |
POMIARY |
OBLICZENIA |
||||||
|
Ugs [V] |
Id[mA] |
Ugs * Id |
Ugs(off)\TO |
gm= Id\ Ugs |
Id=Idss(1-Ugs/Ugs(off)) |
||
1 |
-3,20 |
0,00 |
0 |
-3,20 |
0,000 |
0,03132 |
||
2 |
-2,70 |
0,34 |
-0,918 |
-- |
0,126 |
1,12781 |
||
3 |
-2,30 |
1,06 |
-2,438 |
-- |
0,461 |
2,26345 |
||
4 |
-1,80 |
2,20 |
-3,96 |
-- |
1,222 |
3,79070 |
||
5 |
-1,40 |
3,30 |
-4,62 |
-- |
2,357 |
5,70955 |
||
6 |
-1,00 |
4,45 |
-4,45 |
-- |
4,450 |
6,14031 |
||
7 |
-0,50 |
6,29 |
-3,145 |
-- |
12,580 |
6,58673 |
||
8 |
0 |
8,02 |
0 |
-- |
-- |
8,02 |
Zadanie 3.
Zmierzyć rezystancję włączenia dren źródło rds.(on) oraz wyłączenia rds.(off). Dokonać pomiarów charakterystyk Id(Uds) przy charakterystycznych Ugs, dla napięć Uds w obszarze liniowym(rezystancyjnym).W przybliżeniu jest to przedział <-1 V;1 V>. W przypadku wystąpienia nieliniowości zmniejszyć Uds. Rezystancję rds.(off) mierzymy dla tranzystora znajdującego się w stanie odcięcia.
Rezystancje tranzystora JFET typu BF 245
Lp. |
POMIARY |
|
|
|
|
|
OBLICZENIA |
|
|
|
|
|
|
|
Ugs=0 (1) |
|
Ugs=-0,24(2) |
|
Ugs=-1,5 (3) |
|
r(on)1 |
r(on)2 |
r(on)3 |
r(on)1/r(off) |
r(on)2/r(off) |
r(on)3/r(off) |
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uds |
Id |
Uds |
Id |
Uds |
Id |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
-1,00 |
-4,90 |
-1,00 |
-4,9 |
-1,00 |
-3,5 |
0,20 |
0,20 |
0,29 |
0,029 |
0,029 |
0,040 |
|
2 |
-0,80 |
-4,10 |
-0,80 |
-4 |
-0,80 |
-2,70 |
0,20 |
0,20 |
0,30 |
0,012 |
0,013 |
0,019 |
|
3 |
-0,60 |
-3,20 |
-0,60 |
-3,1 |
-0,60 |
-1,90 |
0,19 |
0,19 |
0,32 |
0,003 |
0,003 |
0,005 |
|
4 |
-0,40 |
-2,20 |
-0,40 |
-2,1 |
-0,40 |
-1,20 |
0,18 |
0,19 |
0,33 |
-- |
-- |
-- |
|
5 |
-0,20 |
-1,10 |
-0,20 |
-1 |
-0,20 |
-0,60 |
0,18 |
0,20 |
0,33 |
-- |
-- |
-- |
|
6 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0 |
0,00 |
0,00 |
-- |
'-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
7 |
0,20 |
0,95 |
0,20 |
0,9 |
0,20 |
0,50 |
0,21 |
0,22 |
0,40 |
-- |
-- |
-- |
|
8 |
0,40 |
1,90 |
0,40 |
1,7 |
0,40 |
0,90 |
0,21 |
0,24 |
0,44 |
-- |
-- |
-- |
|
9 |
0,60 |
2,70 |
0,60 |
2,5 |
0,60 |
1,30 |
0,22 |
0,24 |
0,46 |
-- |
-- |
-- |
|
10 |
0,8 |
3,50 |
0,8 |
3,1 |
0,8 |
1,65 |
0,23 |
0,26 |
0,48 |
-- |
-- |
-- |
|
11 |
1,00 |
4,1 |
1,00 |
3,8 |
1,00 |
1,90 |
0,24 |
0,26 |
0,53 |
-- |
-- |
-- |
TABELA2
Pomiary dla Ugs =-4 V (stan zatkania)
Lp. |
POMIARY |
|
OBLICZENIA |
|
|
Uds |
Id[mA |
rds(off) [k ] |
|
1 |
-1,00 |
-0,14 |
7,143 |
|
2 |
-0,80 |
-0,05 |
16,000 |
|
3 |
-0,60 |
-0,01 |
60,000 |
|
4 |
-0,40 |
0,00 |
-- |
|
5 |
0,00 |
0,00 |
-- |
|
6 |
0,20 |
0,00 |
-- |
|
7 |
0,40 |
0,00 |
-- |
|
8 |
0,60 |
0,00 |
-- |
|
9 |
0,70 |
0,00 |
|
|
10 |
0,80 |
0,00 |
|
|
11 |
1,00 |
0,00 |
-- |
Rezystancja rds(on) jest to rezystancja statyczna włączenia między drenem a źródłem tranzystora, pracującego w zakresie rezystancyjnym charakterystyki Id = f(Uds) w warunkach maksymalnego przewodzenia kanału, a więc w tranzystorach FET przy Ugs =0. Natomiast rezystancja rds(off) to rezystancja statyczna wyłączenia między drenem a źródłem tranzystora znajdującego się w stanie odcięcia, tzn. Ugs < Ugs off .
Wnioski:
Charakterystyki, które mieliśmy wyznaczyć są podobne do charakterystyk przejściowych i wyjściowych tranzystorów unipolarnych.
Przy wyznaczaniu charakterystyk przejściowych wartość napięcia Uds utrzymywaliśmy stałą, a zmienialiśmy napięcie Ugs i odczytywaliśmy dla tego napięcia prąd drenu Id. Przy wyznaczaniu charakterystyk wyjściowych wartość napięcia Ugs była stała, a zmianom ulegała wartość napięcia Uds i dla niej odczytywaliśmy wartość prądu drenu.
W sprawozdaniu wyznaczaliśmy również inne parametry tranzystorów tj. gm czyli transkonduktancję, którą określaliśmy jako iloraz niewielkiego przyrostu Id do wywołującego tę zmianę przyrostu napięcia bramki. Wartość ta dla tranzystorów unipolarnych zawiera się w przedziale od 0,1 mA/V do 10(dla FETów) lub 20 mA/V(dla MOSFETów) .
Rezystancje włączenia i wyłączenia liczone w zadaniu 3 także odczytane zostały prawidłowo, gdyż ich wartości powinny być rzędu kiloomów a nawet megaomów i u nas tak rzeczywiście jest.