Politechnika l ska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki l skiej, Gliwice, Pa dziernik 2004. wer. 0.99

(A.K.)

wiczenie 2: Tranzystory polowe (unipolarne)

1. Pomiar rezystancji kanału

R

DS

tranzystora J FET omomierzem

(OBOWI ZKOWE)

15 min

Zakładamy, e badany tranzystor posiada kanał

typu n

, (np. BF245). Dla tranzystora z kanałem

typu p

obowi zuj odmienne zasady polaryzacji (przeciwne znaki napi i pr dów).

♦

Zestawi układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.1. Woltomierzem V

2

sprawdzi

czy znak napi cia wytwarzanego przez omomierz na drenie (D) tranzystora jest

zgodny z zasadami polaryzacji badanego tranzystora, (dla tranzystora BF245 powi-

nien by dodatni).

Woltomierz V

3

jest tu opcjonalny i mo na go pomin .

♦

Zmieniaj c napi cie steruj ce

U

GS

w zakresie od 0 do -10V,

(a w przypadku tranzystora

z kanałem

typu p

od 0 do +10V)

, sprawdzi w jakim zakresie zmienia si rezystancja

kanału

R

DS

tego tranzystora. Zanotowa przy jakich warto ciach napi cia

U

GS

staje

si ona du a a przy jakich mała.

♦

Zbada zale no rezystancji kanału

R

DS

od warto ci napi cia

U

GS

. Napi cie

U

GS

zmienia w zakresie od 0 do -10V, zwracaj c uwag na to jak zmienia si warto

mierzonej rezystancji.

(Zakres napi

U

GS

mo na rozszerzy o przedział od 0 do +0.5V)

.

W czasie pomiarów notowa równie warto ci napi cia wskazywane przez wolt. V

2

.

♦

Dla kilku pomiarów (du e oraz małe warto ci rezystancji) sprawdzi czy i w jaki

sposób na wynik pomiaru rezystancji

R

DS

wpływa zamiana ko cówek omomierza.

Uwaga:

odł czy woltomierz V2 je eli warto mierzonej rezystancji R

DS

jest du a ( powy ej 0.5 M ).

Rys. 4.1

W sprawozdaniu

:

♦

Skomentowa zakres zmian rezystancji kanału

R

DS

badanego tranzystora.

♦

Wykre li zbadan zale no

R

DS

= f(

U

GS

) stosuj c logarytmiczna skal

dla warto ci rezystancji

R

DS

.

♦

Wykre li t sam zale no

R

DS

= f(

U

GS

) stosuj c liniow skal dla warto ci

R

DS

.

♦

Omówi (wyja ni ) wyniki uzyskane w ostatnim punkcie pomiarów.

2. Badanie statycznych charakterystyk przej ciowych

I

D

= f(U

GS

)

tranzystora J FET (OBOWI ZKOWE)

20 min

♦

Zestawi układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.3, w którym jako ródło napi cia

U

GS

wykorzystuje si ródło pr dowe oraz dodatkowy potencjometr.

Opcjonalnie mo na

tu wykorzysta pomocnicze napi cie

U

AUX

(dost pne tylko w niektórych testerach) albo rozwi zanie

pokazane na rys. 4.2

.

Politechnika l ska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki l skiej, Gliwice, Pa dziernik 2004 wer. 0.99

- 2 / 5 -

♦

Napi cie w obwodzie dren- ródło

U

DS

ustawi na 2V. Zmierzy parametr

I

DSS

czyli

pr d

I

D

przy napi ciu bramka- ródło

U

GS

= 0. Zmieniaj c warto

U

GS

doprowadzi

do wył czenia tranzystora (

I

D

= 0) i zmierzy napi cie odci cia

U

GS-OFF

.

♦

Zmieniaj c warto napi cia

U

GS

w granicach od

U

GS-OFF

do 0

(ewentualnie do +0.2V)

zbada statyczn charakterystyk przej ciow tranzystora

I

D

=

f(

U

GS

). Powtórzy

pomiary dla

U

DS

= { 2V, 5V, 10V }.

Rys. 4.2 Rys. 4.3

W sprawozdaniu

:

♦

Narysowa statyczne charakterystyki przej ciowe

I

D

= f(

U

GS

) badanego tranzystora,

(wspólny wykres dla wszystkich warto ci parametru

U

DS

)

.

♦

Dla dwóch punktów pracy, najlepiej (

I

D

=

I

DSS

,

U

DS

= 5V) oraz (

I

D

= 0.5

I

DSS

,

U

DS

= 5V)

wyznaczy transkonduktancj ró niczkow (małosygnałow )

g

m

tego tranzystora.

3. Badanie statycznych charakterystyk wyj ciowych

I

D

= f(U

DS

)

tranzystora J FET (OBOWI ZKOWE)

20 min

♦

Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.3).

♦

Na podstawie pomiarów wykonanych w pkt. 2, (

ch-ka

I

D

=

f(

U

GS

)

), ustali (wybra ) 3

warto ci napi cia

U

GS

, które b dziemy traktowa jako parametr przy badaniu

charakterystyk wyj ciowych. Najlepiej

U

GS1

= 0, oraz 2 warto ci

U

GS2

i

U

GS3

przy

których odpowiednio:

I

D

≈

0.5

I

DSS

, oraz

I

D

≈

0.25

I

DSS

.

♦

Badanie ch-k wyj ciowych powinno uwzgl dnia punkty pomiarowe dla których

napi cie

U

DS

przyjmuje warto ci: 0,05V; 0,1V; 0,15V; 0,2V; 0,3V; 0,5V; 0,7V; 1V; 2V;

5V; 8V i 10V. W razie potrzeby pomiary te nale y zag ci .

W sprawozdaniu

:

♦

Narysowa statyczne charakterystyki wyj ciowe

I

D

= f(

U

DS

) badanego tranzystora,

(wspólny wykres dla wszystkich warto ci param.

U

GS

, najlepiej umieszczony obok wykresu

I

D

=

f(

U

GS

)

.

♦

Dla dwóch punktów pracy, tych samych które wybrano pkt. 2, wyznaczy ró nicz-

kow (małosygnałow ) przewodno wyj ciow tranzystora

g

ds

.

4. Badanie statycznych ch-k wyj ciowych

I

D

= f(U

DS

) tranzystora

J FET w tzw. zakresie pracy liniowej ( +1 pkt )

15 min

♦

Badanie jest kontynuacj pomiarów z pkt-u 3 dla napi

U

DS

z przedziału od -100mV

do +100mV, czyli: { -100mV, -80mV, -60mV, -40mV, -20mV, 0V, 20mV, 40mV,

60mV, 80mV, 100mV }

Politechnika l ska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki l skiej, Gliwice, Pa dziernik 2004 wer. 0.99

- 3 / 5 -

♦

Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.3).

W razie trudno ci z precyzyjn

nastaw potrzebnych warto ci napi cia

U

DS

mo na ten układ nieco zmodyfikowa i zbudowa dzielnik

dla napi cia

E1

wykorzystuj c rezystory 1k oraz 100 dost pne w testerze.

W sprawozdaniu

:

♦

Narysowa charakterystyki wyj ciowe

I

D

= f(

U

DS

) dla napi

U

DS

z zakresu od

-100mV do +100mV.

♦

Dla kilku wybranych warto ci

U

DS

, (np. 0V, 20mV i 80mV) wyznaczy warto ci rezys-

tancji wielkosygnałowej

R

DS

i małosygnałowej

r

ds

kanału tranzystora.

♦

Porówna wyznaczone warto ci

R

DS

z pomiarami z pkt-u 1, najlepiej zaznaczaj c je

na wykresie

R

DS

= f(

U

GS

) oraz oceni które pomiary dały bardziej precyzyjne wyniki

i dlaczego.

♦

Oceni przydatno badanego tranzystora do zastosowa typu sterowany rezystor.

5. Badanie symetrii tranzystora J FET ( +1 pkt )

15 min

♦

Badanie to polaga na zamianie miejscami wyprowadze dren (D) i ródło (S) tranzys-

tora i powtórzeniu pomiarów z pkt-u 2 (ch-ki przej ciowe) lub z pkt-u 3 (ch-ki

wyj ciowe) tranzystora.

W sprawozdaniu

:

♦

Na jednym wspólnym wykresie narysowa ch-ki otrzymane przy normalnym

podł czeniu tranzystora oraz przy zamienionych wyprowadzeniach (D) i (S).

♦

Oceni symetri tranzystora analizuj c zgodno lub niezgodno tak otrzymanych

charakterystyk.

6. Pomiar rezystancji

R

DS

tranzystora MOS FET omomierzem

(OBOWI ZKOWE)

15 min

W laboratorium dost pne s zarówno tranzystory z kanałem

typu n

( BS108, BS170 ) jak i z kanałem

typu p

( BS250, BSS92, SMY50 ). Nale y zatem sprawdzi jaki tranzystor jest przedmiotem badania.

♦

Zestawi układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.4. Woltomierzem V

2

sprawdzi

czy znak napi cia wytwarzanego przez omomierz na drenie tranzystora jest zgodny

z zasadami polaryzacji badanego tranzystora,

(dodatni dla tranzystora

n

MOS, ujemny dla

p

MOS)

.

♦

Zmieniaj c napi cie steruj ce

U

GS

w zakresie od -10V do +10V,

(!! w przypadku

tranzystora SMY50 od -10V do 0V !!)

, sprawdzi w jakim zakresie zmienia si rezystancja

kanału

R

DS

tego tranzystora, oraz przy jakich warto ciach napi cia

U

GS

staje si ona

du a a przy jakich mała.

♦

Zbada zale no rezystancji kanału

R

DS

od warto ci napi cia

U

GS

. Zanotowa

równie warto ci napi cia wskazywane przez wolt. V

2

.

♦

Dla 2 pomiarów (mała oraz du a warto rezystancji) sprawdzi czy i w jaki sposób

na wynik pomiaru rezystancji

R

DS

wpłynie zamiana ko cówek omomierza, oraz

zmiana zakresu pomiarowego omomierza.

Politechnika l ska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki l skiej, Gliwice, Pa dziernik 2004 wer. 0.99

- 4 / 5 -

Uwaga:

odł czy woltomierz V2 je eli warto mierzonej rezystancji R

DS

jest du a ( powy ej 0.5 M ).

Rys. 4.4

W sprawozdaniu

:

♦

Skomentowa zakres zmian rezystancji kanału

R

DS

badanego tranzystora.

♦

Wykre li zbadan zale no

R

DS

= f(

U

GS

) stosuj c logarytmiczna skal

dla warto ci rezystancji

R

DS

.

♦

Wykre li t sam zale no

R

DS

= f(

U

GS

) stosuj c liniow skal dla warto ci

R

DS

.

♦

Omówi (wyja ni ) wyniki uzyskane w ostatnim punkcie pomiarów.

7. Badanie statycznych charakterystyk przej ciowych

I

D

= f(U

GS

)

tranzystora MOS FET (OBOWI ZKOWE)

15 min

♦

Zestawi układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.5 lub 4.6 (zale nie od typu kanału

badanego tranzystora).

♦

Napi cie w obwodzie dren- ródło

U

DS

ustawi na 2V

(a dla tranzystora pMOS na -2V)

i odszuka warto napi cia

U

GS

przy której zaczyna płyn pr d drenu

I

D

, (napi cie

progowe

U

T

).

♦

Zmieniaj c warto napi cia

U

GS

w granicach od

U

T

do +10V

(a dla tranzystora pMOS

od

U

T

do -10V)

zbada statyczn charakterystyk przej ciow

I

D

=

f(

U

GS

) tranzystora.

Powtórzy pomiary dla

U

DS

= { 2V, 5V }.

Dla tranzystora pMOS odpowiednio dla {-2V i -5V}.

Rys. 4.5

Rys. 4.6

Politechnika l ska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,

Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III

© ®

Materiały dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki l skiej, Gliwice, Pa dziernik 2004 wer. 0.99

- 5 / 5 -

W sprawozdaniu

:

♦

Narysowa statyczne charakterystyki przej ciowe

I

D

= f(

U

GS

) badanego tranzystora.

♦

Dla dwóch punktów pracy, np. dla (

I

D

=

1mA

,

U

DS

= 5V) oraz (

I

D

= 2mA,

U

DS

= 5V)

wyznaczy transkonduktancj ró niczkow (małosygnałow )

g

m

tego tranzystora.

8. Badanie statycznych charakterystyk wyj ciowych

I

D

= f(U

DS

)

tranzystora MOS FET (OBOWI ZKOWE)

20 min

♦

Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.5 lub 4.6).

♦

Na podstawie pomiarów wykonanych w pkt. 7, (

ch-ka

I

D

=

f(

U

GS

)

), ustali (wybra ) 3

warto ci napi cia

U

GS

, które b dziemy traktowa jako parametr przy badaniu

charakterystyk wyj ciowych. Na przykład takie przy których pr d

I

D

przyjmuje

warto ci bliskie: ~10mA , ~5mA oraz ~2mA.

♦

Badanie ch-k wyj ciowych powinno uwzgl dnia punkty pomiarowe dla których

napi cie

U

DS

( a w przypadku tranzystora pMOS -

U

DS

)

przyjmuje warto ci: 0,05V; 0,1V;

0,15V; 0,2V; 0,3V; 0,5V; 0,7V; 1V; 2V; 5V; 8V i 10V. W razie potrzeby pomiary te

nale y zag ci .

W sprawozdaniu

:

♦

Narysowa statyczne charakterystyki wyj ciowe

I

D

= f(

U

DS

) badanego tranzystora,

(wspólny wykres dla wszystkich warto ci param.

U

GS

, najlepiej umieszczony obok wykresu

I

D

=

f(

U

GS

)

.

♦

Dla dwóch punktów pracy, tych samych które wybrano pkt. 7, wyznaczy ró nicz-

kow (małosygnałow ) przewodno wyj ciow tranzystora

g

ds

.

9. Badanie statycznych ch-k wyj ciowych

I

D

= f(U

DS

) tranzystora

MOS FET w tzw. zakresie pracy liniowej ( +1 pkt )

15 min

♦

Badanie jest kontynuacj pomiarów z pkt-u 8 dla napi

U

DS

z przedziału od -100mV

do +100mV, czyli: { -100mV, -80mV, -60mV, -40mV, -20mV, 0V, 20mV, 40mV,

60mV, 80mV, 100mV }

♦

Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.5 lub 4.6).

W razie trudno ci

z precyzyjn nastaw potrzebnych warto ci napi cia

U

DS

mo na ten układ nieco zmodyfikowa

i zbudowa dzielnik dla napi cia

E1

wykorzystuj c rezystory 1k oraz 100 dost pne w testerze.

W sprawozdaniu

:

♦

Narysowa charakterystyki wyj ciowe

I

D

= f(

U

DS

) dla napi

U

DS

z zakresu od

-100mV do +100mV.

♦

Dla kilku wybranych warto ci

U

DS

, (np. 0V, 20mV i 80mV) wyznaczy warto ci rezys-

tancji wielkosygnałowej

R

DS

i małosygnałowej

r

ds

kanału tranzystora.

♦

Porówna wyznaczone warto ci

R

DS

z pomiarami z pkt-u 6, najlepiej zaznaczaj c je

na wykresie

R

DS

= f(

U

GS

). Oceni które pomiary dały bardziej precyzyjne wyniki

i wyja ni dlaczego.

♦

Oceni przydatno badanego tranzystora do zastosowa typu sterowany rezystor.

Czas trwania zaj :

2h 15min

Obowi zkowe punkty programu (1, 2, 3, 6, 7, 8):

1h 45min

Punkty dodatkowe (4, 5, 9):

3 x 15min (3 x 1pkt)