WFiIS	Imię i nazwisko: 1. Dominik Kućma		ROK III	GRUPA FŚ	ZESPÓŁ
LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI	TEMAT: Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania				NR ĆWICZENIA
Data wykonania:	Data oddania:	Zwrot do poprawy:	Data oddania:	Data zliczenia:	OCENA

Dane technologiczne tranzystora 2N4416 z kanałem „n” produkcji Texas Instruments wykorzystywanego w ćwiczeniu:

Wielkości dopuszczalne:

• 
  

• 
  

• 
  

• moc:
  

Typowe dane:

• prąd drenu:
  

• prąd bramki:
  

• napięcie odcięcia:
  

• transkonduktancja: g_mmin 4mA/V

Tranzystory JFET to rodzina tranzystorów sterowanych są polem elektrycznym. Są to elementy posiadające trzy końcówki - Drain, Gate i Source., w których przewodzenie między poszczególnymi końcówkami zależy od liczby nośników znajdujących się pomiędzy nimi, a to natomiast zależy od napięcia przyłożonego na bazie tranzystora. Na schematach tranzystory JFET oznaczamy w taki sposób:

gdzie D- to dren, G - bramka, a S - źródło.

Dla tranzystora można wyznaczyć dwa rodzaje charakterystyk: przejściową
oraz wyjściową - zależność
, gdzie
to prąd drenu,
napięcie na złączu bramka-źródło i
napięcie .

1. Pomiar charakterystyk statycznych

1. Charakterystyka przejściowa

U_DS =10 V

UGS [V]	ID [mA]
-3,7	0,00
-3,5	0,04
-3,3	0,18
-3,1	0,22
-2,9	0,53
-2,7	0,88
-2,5	1,44
-2,3	2,05
-2,1	2,70
-1,9	3,44
-1,7	4,20
-1,5	5,00
-1,3	5,71
-1,1	6,61
-0,9	7,42
-0,7	8,44
-0,5	9,33
-0,3	10,30
-0,1	11,53
0	12,21

Na podstawie charakterystyki przejściowej wyznaczyłem napięcie odcięcia:

U_P = - 3,6 V

Maksymalne nachylenie g_{m max} można wyznaczyć z zależności:

Zatem,

Gdy U_GS=0 to g_m = g_{m max}, ostatecznie więc:

2. Charakterystyka wyjściowa I_D=f(U_DS) przy U_GS=const.

	UGS = 0 [V]	UGS = -1 [V]	UGS = -2 [V]	UGS = -3 [V]
UDS [V]	ID [mA]	ID [mA]	ID [mA]	ID [mA]
0	0	0	0	0
0,4	3,01	2,1	1,149	0,060
0,8	5,63	3,8	1,840	0,080
1,2	8,107	5,02	2,193	0,107
1,6	9,306	5,83	2,387	0,123
2,0	9,88	6,31	2,513	0,137
2,4	10,31	6,28	2,603	0,149
2,8	10,92	6,60	2,730	0,160
3,2	11,47	6,92	2,778	0,171
3,6	11,85	6,96	2,820	0,185
4,0	12,01	6,97	2,871	0,194
4,4	12,12	7,00	2,901	0,202
4,8	12,14	7,02	2,929	0,210
5,2	12,14	7,04	2,954	0,218
5,6	12,15	7,07	2,971	0,225
6,0	12,17	7,10	3,000	0,232
6,4	12,18	7,15	3,013	0,239
6,8	12,22	7,23	3,030	0,246
7,2	12,43	7,31	3,040	0,252
7,6	12,51	7,40	3,050	0,258
8,0	12,53	7,60	3,070	0,264
8,4	12,57	7,80	3,080	0,270
8,8	12,60	8,10	3,080	0,282
9,2	12,66	8,32	3,100	0,276
9,6	12,71	8,42	3,100	0,280
10	12,80	8,62	3,100	0,280

Na podstawie zebranych danych na poniższym wykresie przedstawiłem charakterystyki wyjściowe I_D=f(U_DS) dla 4 wartości U_GS. Następnie przy pomocy wyznaczonej w poprzednim punkcie warości U_P wykreśliłem przebieg tzw. napięcia kolana krzywych:

U_K=U_GS-U_P

Na lewo od tej krzywej znajduje się zakres triodowy (nienasycenia) pracy tranzystora, na prawo zakres pentodowy (nasycenia).

3. Wyznaczenie rezystancji dren - źródło

	UGS = 0 [V]	UGS = -1 [V]	UGS = -2 [V]	UGS = -3 [V]
UDS [V]	ID [mA]	ID [mA]	ID [mA]	ID [mA]
-1,0		-6,718	-4,501	-2,040
-0,9	-13,945	-6,001	-4,000	-1,650
-0,8	-8,983	-5,286	-3,581	-1,407
-0,6	-5,373	-3,890	-2,516	-0,864
-0,4	-3,511	-2,539	-1,603	-0,430
-0,2	-1,818	-1,246	-0,766	-0,134
0,0	0,010	0,020	0,006	0,001
0,2	1,586	1,120	0,639	0,037
0,4	3,083	2,153	1,169	0,055
0,6	4,466	3,073	1,574	0,068
0,8	5,711	3,865	1,864	0,079
1,0	6,823	4,528	2,068	0,089

Następnie wykonałem pomiary podobne jak w poprzednim podpunkcie dla obu biegunowości U_DS, w przedziale zmienności od -1V do +1V. Minimalną rezystancję r_DS wyznaczyłem biorąc najbardziej stromą charakterystykę (dla U_GS=0V) ze wzoru:

4. Układ zlinearyzowany

Znając już wyznaczoną w poprzednim punkcie rezystancję R_DSmin wyznaczyłem charakterystykę dla obwodu zlinearyzowanego. Schemat układu znajduje się poniżej. Opornik R dobrałem tak, aby R>100 R_DSmin.

	UGS = 0 [V]	UGS = -1 [V]	UGS = -2 [V]	UGS = -3 [V]
UDS [V]	ID [mA]	ID [mA]	ID [mA]	ID [mA]
-1,0	-8,215	-6,820	-5,404	-4,040
-0,8	-6,657	-5,490	-4,296	-3,161
-0,6	-5,052	-4,113	-3,149	-2,234
-0,4	-3,404	-2,696	-1,969	-1,273
-0,2	-1,727	-1,252	-0,761	-0,287
0,0	0,036	0,222	0,464	0,723
0,2	1,671	1,681	1,704	1,721
0,4	3,347	3,127	2,918	2,707
0,6	5,001	4,551	4,108	3,672
0,8	6,609	5,929	5,259	4,602
1,0	8,165	7,261	6,364	5,469

2. Sterowalny dzielnik napięcia

Schemat układu:

R >> R₁ >> R_DSmin

Rezystancja R została dobrana na nowo, ponieważ, dzielnik budowany był na innym tranzystorze niż ten używany w punkcie 1.

Zmierzone charakterystyki dzielnika:

1. U_out=f(U_in), U_STER=const.

	Uster = 0 [V]	Uster = -1 [V]	Uster = -2 [V]
Uin [V]	Uout [mV]	Uout [mV]	Uout [mV]
-2,0	-33,11	-43,73	-62,98
-1,8	-29,79	-39,46	-56,98
-1,6	-26,47	-35,19	-50,98
-1,4	-23,16	-30,92	-44,97
-1,2	-19,85	-26,65	-38,97
-1,0	-16,55	-22,36	-32,97
-0,8	-13,25	-18,12	-26,99
-0,6	-9,95	-13,86	-20,95
-0,4	-6,64	-9,59	-14,94
-0,2	-3,33	-5,32	-8,92
0	0	-1,07	-2,70
0,2	3,14	3,35	3,297
0,4	6,51	7,62	9,32
0,6	9,71	11,89	15,33
0,8	13,45	16,16	21,35
1,0	16,81	20,43	27,38
1,2	19,83	24,70	33,15
1,4	23,01	29,97	39,63
1,6	26,44	33,24	45,50
1,8	29,03	37,51	51,55
2,0	32,79	41,78	57,07

2. U_out=f(U_STER), U_IN=const.

Uster [V]	Uout [mV]	Uster [V]	Uout [mV]
0	33,06
-0,2	34,93	-3,2	143,37
-0,4	36,94	-3,4	178,8
-0,6	39,12	-3,6	224,3
-0,8	41,52	-3,8	280,9
-1	44,12	-4	350,67
-1,2	47,14	-4,2	435
-1,4	50,48	-4,4	536
-1,6	54,31	-4,6	649
-1,8	58,74	-4,8	770
-2	63,97	-5	895,3
-2,2	70,2	-5,2	1022
-2,4	77,93	-5,4	1148
-2,6	87,38	-5,6	1274
-2,8	100,6	-5,8	1398
-3	118,39	-6	1520

3. Przełącznik analogowy

W ostatnim punkcie należało zbudować przełącznik analogowy, w którym na wejście podawany był sygnał trójkątny. Na wyjściu zaobserwowałem sygnał przedstawiony na poniższym rysunku na czerwono, widać wyraźnie, że gdy wejście sterujące jest w stanie high to na wyjście przenosi się sygnał wejściowy, gdy zaś jest w stanie low, przenosi się zero.

U_P=-3,6 V

Zakres triodowy

Zakres nasycenia

|U_P|