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)