AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA BYDGOSZCZ INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I ELEKTROTECHNIKI
ZAKŁAD PODSTAW ELEKTRONIKI
Laboratorium elementów i układów elektronicznych			Imię i nazwisko:
Nr ćw.2 Temat: Tranzystor polowy J-FET.			Dobrzyński Marcin Lidke Jacek Nr grupy: N4 Semestr: 4
Data wykonania	Data oddania spr.	Ocena
06.04.1998	20.04.1998		Instytut: TiE

1. Cel ćwiczenia.

Wyznaczanie wybranych charakterystyk statycznych i parametrów tranzystora polowego J-FET oraz zapoznanie się z jego właściwościami jako rezystora sterowanego napięciem.

2.Schematy pomiarowe.

2.1. Pomiar charakterystyk statycznych oraz charakterystyk prądowo-napięciowych tranzystora polowego pracującego jako rezystor sterowany napięciem.

Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora polowego pracującego w układzie z polaryzacją wstępn --> [Author:(null)] ą.

3. Wyniki pomiarów.

3.1. Pomiar charakterystyki wyjściowej.

UGS	UDS	ID	UGS	UDS	ID	UGS	UDS	ID	UGS	UDS	ID
V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA
	0,000	0,000		0,000	0,000		0,000	0,000		0,000	0,000
	0,460	1,320		0,460	0,760		0,460	0,380		0,460	0,110
	1,048	2,550		1,048	1,289		1,048	0,499		1,048	0,110
	1,533	3,450		1,533	1,456		1,533	0,526		1,533	0,100
-0,2	2,183	3,850	-1,0	2,183	1,533	-1,5	2,183	0,544	-2,2	2,183	0,110
	3,048	4,012		3,048	1,585		3,048	0,559		3,048	0,100
	4,273	4,115		4,273	1,627		4,273	0,572		4,273	0,100
	5,723	4,140		5,723	1,642		5,723	0,582		5,723	0,110
	7,411	4,145		7,411	1,656		7,411	0,591		7,411	0,110
	8,832	4,213		8,832	1,667		8,832	0,597		8,832	0,110
	10,51	4,173		10,51	1,679		10,51	0,600		10,51	0,100

3.2. Pomiar charakterystyki przejściowej.

UDS	UGS	ID	UDS	UGS	ID	UDS	UGS	ID	UDS	UGS	ID
V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA
	0,000	4,570		0,000	4,875		0,000	4,923		0,000	4,997
	-0,364	2,300		-0,364	2,730		-0,364	3,050		-0,364	3,670
2,5	-1,320	0,600	5,0	-1,320	0,903	7,5	-1,320	1,330	10,0	-1,320	1,600
	-1,941	0,050		-1,941	0,200		-1,941	0,300		-1,941	0,520
	-2,278	0,006		-2,278	0,002		-2,278	0,001		-2,278	0,005
	-2,504	0,000		-2,504	0,000		-2,504	0,000		-2,504	0,000

3.3.Pomiar charakterystyk prądowo-napięciowych tranzystora polowego pracującego jako rezystor sterowany napięciem.

UGS	UDS	ID	UGS	UDS	ID	UGS	UDS	ID	UGS	UDS	ID
V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA
	-0,654	-1,935		-0,654	-1,721		-0,654	-1,144		-0,654	0,402
	-0,324	-1,400		-0,324	-1,042		-0,324	-0,610		-0,324	-0,245
	-0,222	-0,720		-0,222	-0,540		-0,222	-0,313		-0,222	-0,070
-0,2	-0,070	-0,200	-1,0	-0,070	-0,139	-1,5	-0,070	-0,091	-2,2	-0,070	-0,006
	0,200	0,523		0,200	0,428		0,200	0,210		0,200	0,004
	0,397	1,273		0,397	0,728		0,397	0,338		0,397	0,040
	0,690	1,963		0,690	1,085		0,690	0,453		0,690	0,100

3.4. Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora polowego pracującego w układzie z polaryzacją wstępną.

Ui	UDS	ID	Ui	UDS	ID	Ui	UDS	ID	Ui	UDS	ID
V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA	V	V	mA
	0,000	0,000		0,000	0,000		0,000	0,000		0,000	0,000
	0,818	2,778		0,818	2,143		0,818	2,000		0,818	0,294
	1,272	4,800		1,272	3,850		1,272	3,000		1,272	1,033
	2,021	6,367		2,021	6,021		2,021	4,800		2,021	2,450
-0,5	3,175	7,560	-1,5	3,175	7,300	-2,2	3,175	6,900	-4,0	3,175	3,900
	4,163	7,923		4,163	7,867		4,163	7,757		4,163	5,550
	5,284	8,102		5,284	8,074		5,284	7,953		5,284	6,953
	6,193	8,167		6,193	8,120		6,193	8,074		6,193	7,725
	7,579	8,255		7,579	8,170		7,579	8,150		7,579	7,902
	8,802	8,300		8,802	8,211		8,802	8,200		8,802	8,023
	10,51	8,345		10,51	8,281		10,51	8,245		10,51	8,108

4. Charakterystyki tranzystora J-FET.

5. Obliczenia.

5.1. Wyznaczenie parametrów mało-sygnałowych tranzystora polowego J-FET .

5.1.1. Punkt pracy na charakterystyce wyjściowej .

U_GS = -1,0V , U_DS = 5,723V , I_D = 1,642mA

, UGS = const .

5.1.2.Punkt pracy na charakterystyce przejściowej .

U_GS = -1,320V , U_DS = 7,5V , I_D = 1,330mA

, U_DS = const .

5.2. Obliczenia do charakterystyk rezystancyjnych.

5.2.1. r_DS= f ( Ugs ) U_GS = const .

dla U_GS = -0,2V

dla U_GS = -1,0V dla U_GS = -1,5V dla U_GS = -2,2V

r_DS=438,6Ω r_DS=1666,7Ω r_DS=33333,3Ω

5.2.2. r = f( U_WE ) U_WE = const

U_i =-0,5V

U_i= -1,5V U_i= -2,2V U_i= -4,0V

r=1302,5Ω r=1750,1Ω r=2100,2Ω

Wnioski.

W trakcie przeprowadzanego ćwiczenia zdejmowaliśmy charakterystyki tranzystora polowego J-FET . Na charakterystyce wyjściowej zauważamy silna zależność prądu drenu od wartości napięcia Ugs , co związane jest z zawężaniem kanału i wchodzeniem tranzystora w stan nasycenia przy znacznie mniejszym Id . Na charakterystyce przejściowej natomiast obserwujemy nieliniowy spadek prądu drenu wraz ze wzrostem ujemnego napięcia polaryzacji bramki Ugs. . Spadek wartości Id związany jest ze zmniejszeniem przekroju kanału ( wzrostem jego rezystancji ) . Kanał przestaje całkowicie przewodzić dla wartości napięcia Ugs = -2,45 V i prąd Id maleje do zera .

Tranzystor polowy J-FET może pracować spełniając dwie różne funkcje: jako wzmacniacz małosygnałowy lub jako rezystor o sterowanej napięciem rezystancji. Sposób wykorzystania tego tranzystora wymusza wybór odpowiedniego punktu pracy.

Aby tranzystor mógł pracować jako wzmacniacz jego punkt pracy musi się znajdować w zakresie nasycenia. Wtedy to tranzystor pracuje jak źródło prądu sterowane napięciem, prąd drenu I_D można wyliczyć ze wzoru: . Gdzie I_DSS jest to prąd nasycenia tranzystora przy U_GS=0V , a U_P jest to napięcie saturacji także przy zerowej polaryzacji bramki.

Chcąc wykorzystać tranzystor J-FET w roli rezystora sterowanego napięciem należy wykorzystać jego zakres omowy. Badaliśmy właściwości tranzystora dla małych wartości napięcia Uds przy Ugs = const . Po zdjęciu rodziny charakterystyk okazuje się , że są one w zasadzie liniowe . Tranzystor zachowuje się jak liniowa konduktancja sterowana napięciem Ugs . Właściwość ta występuje dla dodatnich , jak i ujemnych wartości napięcia Uds , tak długo jak długo to napięcie jest dostatecznie małe , aby zmiana potencjału w kanale mogła być pomijalnie mała .

W tym zakresie pracy tranzystory mogą być stosowane w sterowanych napięciem tłumikach lub jako elementy regulowanych przesuwników fazowych Nakłada to pewne ograniczenia napięciowe w układzie wykorzystującym tranzystor w roli rezystora, napięcie nie może wyjść poza przedział (-0,7;0,7)V.

W kolejnym punkcie ćwiczenia sprawdzaliśmy wpływ dodatniego sprzężenia zwrotnego na liniową pracę tranzystora . Okazuje się , że po dołączeniu rezystorów do bramki i między dren , a bramkę zakres pracy tranzystora jako rezystora sterowanego napięciem dla niewielkich Uds , zwiększa się kilkakrotnie dla napięcia Ugs = -2,45 V . Ponadto charakterystyka tranzystora jest bardziej liniowa niż w przypadku braku elementów zewnętrznych . Sprawdziliśmy także zależność rezystancji kanału od napięcia Ugs .

Z wykreślonych charakterystyk wynika , że rezystancja kanału rośnie ze wzrostem napięcia Ugs , co spowodowane jest zmniejszeniem przekroju kanału na skutek wnikania warstwy zaporowej . Wprowadzone sprzężenie zwrotne ma również wpływ na wartość rezystancji kanału powodując jej wyrażne zmniejszenie . Zdjęcie charakterystyki tranzystora polowego ze wstępną polaryzacją może być obarczone błędami wynikającymi z faktu iż w czasie pomiarów prąd zmieniał się(wahania prądu).

.

---