Politechnika Świętokrzyska w Kielcach
Laboratorium elektroniki
Ćwiczenie nr 4	Temat: Badanie tranzystora unipolarnego z izolowaną bramką.			Zespół: 1) Mularczyk Paweł 2) Stoch Paweł 3) Tomaszewski Andrzej
Data wykonania ćwiczenia: 2.11.1999 r.		Data:	Ocena:

1. Schemat pomiarowy.

1. 
   schemat pomiarowy tranzystora MOSFET z U_p=0

b) schemat pomiarowy tranzystora MOSFET z U_p=15V

2. Spis przyrządów.

• zasilacz DF 1731SB

• zasilacz stabilizowany KP 16102

• multimetr CHY 19 jako amperomierz

• multimetr CHY 19 jako woltomierz

3. Tabele pomiarowe

1. dla tranzystora z U_p=0V

dla U_DS1=4V

UGS [V]	4,64	5,84	6,53	6,98	7,63	7,85	8,21	8,49	8,82	9,38	9,95	10,25
ID [mA]	0,04	1,01	2,06	2,9	4,3	4,84	5,7	6,4	7,3	8,76	10,28	11

dla U_DS2=6V

UGS [V]	4,56	5,75	6,44	6,94	7,35	7,84	8,73	8,88	9,4	9,52
ID [mA]	0,03	1	2,1	3,07	4,02	5,2	7,7	8,1	9,7	10

dla U_GS1=6V

UDS[V]	0,211	0,324	0,514	0,86	0,921	1,03	1,38	2,6	3,59	5,36	9,92
ID [mA]	0,3	0,48	0,64	0,8	0,88	0,91	0,98	1,12	1,2	1,31	1,48

dla U_GS2=7V

UDS [V]	0,08	0,25	0,4	0,5	0,68	0,96	1,66	1,98	2,4	3,15	3,5	5,07	6,02	8,3	9,8	11,3
ID [mA]	0,2	0,6	0,9	1,1	1,4	1,8	2,4	2,58	2,68	2,83	2,9	3,11	3,2	3,43	3,53	3,67

dla U_GS3=8V

UDS [V]	0,52	1,15	2,04	3,6	4,56	5,3	5,65	6,3	7,4	8,6	10,3
ID [mA]	1,5	2,92	4,33	5,18	5,48	5,63	5,67	5,76	5,92	6,08	6,29

2. dla tranzystora z U_p=15V

dla U_DS1=4V

UGS [V]	6,55	7,35	7,83	8,22	8,55	9,15	9,74	10,29	10,91	11,41	11,99
ID [mA]	0,03	0,53	1,13	1,75	2,35	3,56	4,97	6,35	7,98	9,28	10,73

dla U_DS2=6V

UGS [V]	6,53	7,13	7,64	8,19	8,85	9,25	9,5	9,98	10,49	10,75	11,11
ID [mA]	0,03	0,4	0,98	1,89	3,23	4,22	4,85	6,1	7,63	8,44	9,54

dla U_GS1=8V

UDS[V]	0,25	0,47	0,68	0,88	1,04	1,38	2,04	4,26	6,64	8,0	10,12
ID [mA]	0,29	0,49	0,65	0,76	0,83	0,93	1,05	1,33	1,58	1,72	1,93

dla U_GS2=9V

UDS [V]	0,28	0,57	0,92	1,35	2,49	3,0	4,11	6,08	8,05	9,94	10,34
ID [mA]	0,56	1,07	1,62	2,05	2,71	3,0	3,17	3,56	3,9	4,2	4,25

dla U_GS3=10V

UDS [V]	0,4	0,78	1,28	1,9	2,93	3,87	4,98	5,57	5,86	6,24	6,64	7,29	9,78	11,7
ID [mA]	1,09	1,98	3	4	5,03	5,54	5,95	6,12	6,2	6,3	6,4	6,56	7,13	7,48

4. Obliczenia rezystancji drenu, transkonduktancji oraz wzmocnienia napięcia.

1. dla tranzystora z U_p=0V

• obliczanie transkonduktancji

dla U_DS=4V ΔI_D1=2,79mA ΔU_GS1=1,14V

g_m=2,44*10^-3

dla U_DS=6V ΔI_D2=1,88mA ΔU_GS2=0,73V

g_m=2,57*10^-3

• obliczanie rezystancji drenu

dla U_GS=6V ΔI_D1=0,28mA ΔU_DS1=6,33V

r_d1=22607,14Ω

dla U_GS=7V ΔI_D2=0,33mA ΔU_DS2=3,78V

r_d2=11454,54Ω

dla U_GS=8V ΔI_D3=0,32mA ΔU_DS3=2,3V

r_d=7187,5Ω

• obliczenie wzmocnienia napięciowego

dla U_DS=4V, U_GS=6V r_d=22607,14Ω g_m=2,44*10^-3

k_U= r_d * g_m =55,16

z charakterystyki przejściowej

dla I_D=2V ΔU_DS=2V ΔU_GS5=0,15V

k_U=13,33 V/V

z charakterystyki wyjściowej

dla I_D=2V ΔU_DS5=0,55V ΔU_GS=1V

kU=0,55 V/V

2. dla tranzystora z U_p=15V

• obliczanie transkonduktancji

dla U_DS=4V ΔI_D3=1,4mA ΔU_GS3=0,58V

g_m=2,41*10^-3

dla U_DS=6V ΔI_D4=2,13mA ΔU_GS4=0,9V

g_m=2,36*10^-3

• obliczanie rezystancji drenu

dla U_GS=8V ΔI_D1=0,35mA ΔU_DS1=3,48V

r_d1=9942,86Ω

dla U_GS=9V ΔI_D2=0,64mA ΔU_DS2=3,86V

r_d2=6031,25Ω

dla U_GS=10V ΔI_D3=0,73mA ΔU_DS3=3,14V

r_d=4301,36Ω

• obliczenie wzmocnienia napięciowego

dla U_DS=4V, U_GS=8V r_d=9942,86Ω g_m=2,41*10^-3

k_U= r_d * g_m =23,96

z charakterystyki przejściowej

dla I_D=2V ΔU_DS=2V ΔU_GS6=0,15V

k_U=13,33 V/V

z charakterystyki wyjściowej

dla I_D=2V ΔU_DS6=0,55V ΔU_GS=1V

kU=0,55 V/V

5. Wnioski

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk tranzystora MOSFET oraz obliczenie jego transkonduktancji, oporu drenu oraz współczynnika wzmocnienia napięcia.

Z charakterystyk I_D=I_D(U_GS) widać, że napięcie progowe dla tranzystora z U_p=0V wynosi około U_T≈4,6V, zaś dla tranzystora z U_p=15V około U_T≈6,6V. Po przekroczeniu napięcia progowego prąd drenu rośnie bardzo gwałtownie.

Z charakterystyk I_D=I_D(U_DS) przy stałym napięciu U_GS=const zauważamy, że wraz ze wzrostem napięcia następuje jednoczesny wzrost wartości prądu drenu. Po przekroczeniu pewnej wartości napięcia U_DS wartość prądu drenu stabilizuje się (w przypadku tranzystora z U_p=15V stabilizacja prądu drenu nie jest tak wyraźna jak dla tranzystora z U_p=0V).

Wartości transkonduktancji obu tranzystorów jest porównywalna i waha się od 2,36*10^-3 do 2,57*10^-3. Nie można tego powiedzieć o rezystancji drenu, której wartość zmniejsza się w miarę zwiększania napięcia U_GS (dla U_GS=6V r_d1=22607,14Ω, zaś dla U_GS=8V r_d=7187,5Ω). Ta zależność zachowana jest zarówno dla tranzystora z U_p=0V jak i z U_p=15V.

Wartości współczynnika wzmocnienia napięcia liczone jako iloczyn transkonduktancji oraz oporności drenu różnią się znacznie od siebie (kU dla tranzystora przy Up=0 ma wartość ponad dwukrotnie mniejszą niż kU tranzystora z Up=15V). Natomiast wartości kU liczone z charakterystyk przejściowej i wyjściowej są sobie równe. Dla Up=0V i charakterystyki przejściowej kU=13,33 V/V i jest równy kU dla Up=15V , analogicznie kU dla Up=0V i charakterystyki wyjściowej jest równy kU dla Up=15V i wynosi kU=0,55 V/V.

---