Politechnika Śląska
Wydział Transportu
Bytom
Rok akademicki 2011/2012
Elektronika.
Ćwiczenie 3.
TRANZYSTORY POLOWE.
Grupa TB22 - B
Sekcja2
Politechnika Śląska
Wydział Transportu
Bytom
Rok akademicki 2011/2012
Elektronika.
Ćwiczenie 3.
TRANZYSTORY POLOWE.
Grupa TB22 - B
Sekcja2
1.WSTĘP TEORETYCZNY
:
Tranzystory polowe są to tranzystory, w których ma miejsce transport tylko jednego
rodzaju nośników, tj. nośników większościowych (stąd nazwa tranzystory unipolarne), przy
czym sterowanie prądu wyjściowego odbywa się za pomocą poprzecznego pola elektrycznego
(stąd nazwa tranzystory polowe). Skrótowo tranzystory te nazywane są FET-ami (Field-Effect
Transistor).
Tranzystor polowy złączowy JFET składa się zasadniczo z warstwy półprzewodnika
typu n – w tranzystorach z kanałem typu N lub z półprzewodnika typu p – w tranzystorach z
kanałem typu P, oraz wdyfundowanej w nią, silnie domieszkowanej warstwy półprzewodnika
przeciwnego typu (odpowiednio p+ i n+). Warstwa ta tworzy kanał. Rodzaj kanału zależy od
rodzaju nośników prądu. Dla tranzystorów z kanałem p są to dziury, a dla tranzystorów z
kanałem n są to elektrony. Tak więc w tranzystorze tworzone jest złącze p-n. Do obu końców
kanału dołączone są elektrody.
Praktycznie wszystkie spotykane dziś tranzystory polowe złączowe mają kanał typu
n(istnieją też złączowe “polówki” z kanałem p, jednak są używane bardzo rzadko. W
laboratorium badaliśmy tranzystorem JFET z kanałem n - BF245
2.CEL ĆWICZENIA:
W ćwiczeniu należy zmierzyć charakterystyki przejściowe, czyli zależność prądu drenu I
D
od
napięcia bramka - źródło U
GS
oraz charakterystyki wyjściowe, czyli zależność prądu drenu I
D
od napięcia dren – źródło U
DS
.
Dodatkowo w oparciu o te charakterystyki należy wyznaczyć:napięcie odcięcia, prąd
nasycenia, transkonduktacje przy maksymalnej wartości napięcia U
DS,
konduktancję
wyjściową dla zerowej wartości napięcia U
GS
.Nastepnie otrzymane wartości należy
porównać z wartościami katalogowymi.
3.TRANZYSTOR JFET Z KANAŁEM N (BF245) –SCHEMAT.
4.TABELE POMIAROWE
U
GS
=0[V]
U
GS
=-1[V]
U
DS
[V]
U
2
[V]
I
D
[mA]
U
DS
[V]
U
2
[V]
I
D
[mA]
0,52
3,43
2,91
0,50
2,62
2,12
1,01
6,69
5,68
1,01
4,82
3,81
1,5
9,05
7,55
1,50
6,42
4,92
2,01
10,91
8,90
2,01
7,64
5,63
3,00
13,26
10,26
3,00
9,25
6,25
4,00
14,78
10,78
4,00
10,49
6,49
5,01
16,02
10,98
5,03
11,64
6,61
6,01
17,09
11,08
6,01
12,71
6,70
U
GS
=-2[V]
U
GS
=-3[V]
U
DS
[V]
U
2
[V]
ID[mA]
U
DS
[V]
U
2
[V]
I
D
[mA]
0,51
1,74
1,23
0,51
0,76
0,25
1,01
3,02
2,01
1,00
1,31
0,31
1,50
3,88
2,38
1,50
1,88
0,38
2,01
4,56
2,55
2,01
2,42
0,41
3,00
5,76
2,76
3,00
3,43
0,43
4,00
6,85
2,85
4,01
4,47
0,46
5,00
7,91
2,91
5,01
5,47
0,46
6,01
8,96
2,95
6,01
6,51
0,5
U
GS
=-4[V]
U
GS
=-5[V]
U
DS
[V]
U
2
[V]
I
D
[mA]
U
DS
[V]
U
2
[V]
I
D
[mA]
0,51
0,51
0,00
0,51
0,50
-0,01
1,02
1,01
-0,01
1,00
0,99
-0,01
1,50
1,49
-0,01
1,50
1,50
0,00
2,00
1,99
-0,01
2,01
2,01
0,00
3,02
3,02
0,00
3,02
3,02
0,00
4,00
4,00
0,00
4,01
4,01
0,00
5,01
5,00
-0,01
5,01
5,00
-0,01
6,00
5,99
-0,01
6,01
6,00
-0,01
U
GS
=-6[V]
U
DS
[V]
U
2
[V]
I
D
[mA]
0,50
0,49
-0,01
1,00
0,99
-0,01
1,51
1,50
-0,01
2,02
2,01
-0,01
3,00
3,00
0,00
4,02
4,01
-0,01
5,00
5,00
0,00
6,01
6,00
-0,01
R
1
[kΩ]
R
2
[kΩ]
100
1
5.Aby wyznaczyć I
D
,konieczne jest obliczenie prądu drenu U
D
–ze wzoru:
U
D
=U
2
-U
DS
[V]
Kolejnym krokiem jest wyznaczenie I
D
ze wzoru:
]
[ A
R
U
I
D
D
D
=
; R
D
-przyjmujemy 1[kΩ]
-uzyskane wyniki zostały przedstawione w tabelach powyżej.
6.WYKRESY ORAZ OBLICZENIA:
■CHARAKTERYSTYKA WYJŚCIOWA I
D
=f(U
DS
) ,gdzie U
GS
=constans.
CHARAKTERYSTYKA WYJŚCIOWA
-2
0
2
4
6
8
10
12
1
2
3
4
5
6
7
8
U(DS)[V]
I(
D
)[
m
A
]
U(GS)=0
U(GS)=-1
U(GS)=-2
U(GS)=-3
U(GS)=-4
U(GS)=-5
U(GS)=-6
Na podstawie powyższej charakterystyki wyznaczamy dla zakresu nasycenia, konduktancję
wyjściową przy zerowej wartości napięcia U
GS
,ze wzoru:
]
[S
U
I
g
DS
D
DS
∆
∆
=
]
[
100
10
1
,
0
01
,
5
01
,
6
10
)
98
,
10
08
,
11
(
3
3
S
g
DS
µ
=
⋅
=
−
⋅
−
=
■CHARAKTERYSTYKA PRZEJŚCIOWA I
D
=f(U
GS
),gdzie U
DS
=constans.
Na podstawie powyższej charakterystyki wyznaczamy :
■Napięcie odcięcia:
U
P
=-4[V]
■Prąd nasycenia:
I
DSS
=11,08[mA]
■Transkonduktację przy maksymalnej wartości napięcia U
DS
:
]
[S
U
I
g
GS
D
m
∆
∆
=
]
[
4380
10
38
,
4
)
1
(
0
10
)
70
,
6
08
,
11
(
3
3
S
g
m
µ
=
⋅
=
−
−
⋅
−
=
7.PORÓWNANIE OTRZYMANYCH WARTOŚCI Z DANYMI
KATALOGOWYMI:
Wyznaczone
parametry
Dane
katalogowe
Napięcie odcięcia U
P
[V]
-4,00
-0,4÷7,5
Prąd nasycenia drenu I
DSS
[mA]
11,08
2÷25
Transkonduktancja g
m
[µS]
4380,00
3000÷5500
Konduktancja wyjściowa g
DS
[µS]
100,00
70÷500
8.WNIOSKI
Po porównaniu otrzymanych wartości oraz danych katalogowych,zauważamy iż mieszczą się
one w katalalogowych granicach,co może świadczyć o tym iż ćwiczenia zostało wykonane
prawidłwo.A charakterystyki zgadzają się z tymi zamieszonymi w skrypcie biorąc pod uwagę
tranzystory polowe z kanałem typu n.