Katowice dn. 20.I.20010

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 R_D = 1 [kΩ]

Dane, dla których dokonywano pomiarów:

U_GS = ( 0 ÷ -6 ) co 1 [V]

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

Dla dokonanych pomiarów wyznaczono następujące charakterystyki:

1.

2.

Do wyznaczenia prądu Id wykorzystano następująca zależność:

[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

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.

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

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

Natomiast sprawdzone przez nas na laboratorium napięcie odcięcia U_GS(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) g_m:

Bierzemy pod uwagę wartości dla Uds=6V, Ugs=2V+/-1V:

Wykres 3

Wykorzystamy tutaj wzór:

Obliczenia:

Kondunktancja wyjściowa g_DS:

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

Wykres 4

Ten wykres jest jednak poprawny - proszę zwrócić uwagę, że linia dla Uds = 6 oraz Uds = 5 niemal się ze sobą zlewają - TABELA 10. Zaznaczony zakres jest prawidłowy
od Uds = 4 - 6. Dla Uds = 4 lina jest koloru brązowego.

Wykorzystamy tutaj wzór:

Obliczenia:

=0,15 [mS] = 150 [μS]

3. Podsumować własności tranzystorów polowych złączowych:

- 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

- analizując charakterystykę wyjściowa - możemy stwierdzić, że w zakresie małych napięć tranzystor zachowuje się jak opornik sterowany napięciem, natomiast dla większych napięć zachowuje się jak źródło prądowe

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

- 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 U_GS=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

---