Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,
Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III
Ćwiczenie 2: Tranzystory polowe (unipolarne)
1. Pomiar rezystancji kanału RDS tranzystora J FET omomierzem 15 min
(OBOWI
ZKOWE)
Zakładamy, że badany tranzystor posiada kanał typu n, (np. BF245). Dla tranzystora z kanałem typu p
obowiązują odmienne zasady polaryzacji (przeciwne znaki napięć i prądów).
f& Zestawić układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.1. Woltomierzem V2 sprawdzić
czy znak napięcia wytwarzanego przez omomierz na drenie (D) tranzystora jest
zgodny z zasadami polaryzacji badanego tranzystora, (dla tranzystora BF245 powi-
nien być dodatni). Woltomierz V3 jest tu opcjonalny i można go pominąć.
f& Zmieniając napięcie sterujące UGS w zakresie od 0 do -10V, (a w przypadku tranzystora
z kanałem typu p od 0 do +10V), sprawdzić w jakim zakresie zmienia się rezystancja
kanału RDS tego tranzystora. Zanotować przy jakich wartościach napięcia UGS staje
się ona duża a przy jakich mała.
f& Zbadać zależność rezystancji kanału RDS od wartości napięcia UGS. Napięcie UGS
zmieniać w zakresie od 0 do -10V, zwracając uwagę na to jak zmienia się wartość
mierzonej rezystancji. (Zakres napięć UGS można rozszerzyć o przedział od 0 do +0.5V).
W czasie pomiarów notować również wartości napięcia wskazywane przez wolt. V2.
f& Dla kilku pomiarów (duże oraz małe wartości rezystancji) sprawdzić czy i w jaki
sposób na wynik pomiaru rezystancji RDS wpływa zamiana końcówek omomierza.
Uwaga: odłączyć woltomierz V2 jeżeli wartość mierzonej rezystancji RDS jest duża ( powyżej 0.5 M&!).
Rys. 4.1
W sprawozdaniu:
f& Skomentować zakres zmian rezystancji kanału RDS badanego tranzystora.
f& Wykreślić zbadaną zależność RDS = f(UGS) stosując logarytmiczna skalę
dla wartości rezystancji RDS .
f& Wykreślić tą samą zależność RDS = f(UGS) stosując liniową skalę dla wartości RDS.
f& Omówić (wyjaśnić) wyniki uzyskane w ostatnim punkcie pomiarów.
2. Badanie statycznych charakterystyk przejściowych ID = f(UGS) 20 min
tranzystora J FET (OBOWI
ZKOWE)
f& Zestawić układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.3, w którym jako z
ródło napięcia
UGS wykorzystuje siÄ™ z
ródło prądowe oraz dodatkowy potencjometr. Opcjonalnie można
tu wykorzystać pomocnicze napięcie UAUX (dostępne tylko w niektórych testerach) albo rozwiązanie
pokazane na rys. 4.2.
© ® MateriaÅ‚y dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice, Paz
dziernik 2004. wer. 0.99 (A.K.)
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,
Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III
f& Napięcie w obwodzie dren-z
ródło UDS ustawić na 2V. Zmierzyć parametr IDSS czyli
prąd ID przy napięciu bramka-z
ródło UGS = 0. Zmieniając wartość UGS doprowadzić
do wyłączenia tranzystora (ID = 0) i zmierzyć napięcie odcięcia UGS-OFF.
f& Zmieniając wartość napięcia UGS w granicach od UGS-OFF do 0 (ewentualnie do +0.2V)
zbadać statyczną charakterystykę przejściową tranzystora ID = f(UGS). Powtórzyć
pomiary dla UDS = { 2V, 5V, 10V }.
Rys. 4.2 Rys. 4.3
W sprawozdaniu:
f& Narysować statyczne charakterystyki przejściowe ID = f(UGS) badanego tranzystora,
(wspólny wykres dla wszystkich wartości parametru UDS).
f& Dla dwóch punktów pracy, najlepiej (ID = IDSS, UDS = 5V) oraz (ID = 0.5·IDSS, UDS = 5V)
wyznaczyć transkonduktancję różniczkową (małosygnałową) gm tego tranzystora.
3. Badanie statycznych charakterystyk wyjściowych ID = f(UDS) 20 min
tranzystora J FET (OBOWI
ZKOWE)
f& Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.3).
f& Na podstawie pomiarów wykonanych w pkt. 2, ( ch-ka ID = f(UGS) ), ustalić (wybrać) 3
wartości napięcia UGS, które będziemy traktować jako parametr przy badaniu
charakterystyk wyjściowych. Najlepiej UGS1 = 0, oraz 2 wartości UGS2 i UGS3 przy
których odpowiednio: ID H" 0.5·IDSS , oraz ID H" 0.25·IDSS .
f& Badanie ch-k wyjściowych powinno uwzględniać punkty pomiarowe dla których
napięcie UDS przyjmuje wartości: 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 należy zagęścić.
W sprawozdaniu:
f& Narysować statyczne charakterystyki wyjściowe ID = f(UDS) badanego tranzystora,
(wspólny wykres dla wszystkich wartości param. UGS, najlepiej umieszczony obok wykresu ID = f(UGS).
f& Dla dwóch punktów pracy, tych samych które wybrano pkt. 2, wyznaczyć różnicz-
kową (małosygnałową) przewodność wyjściową tranzystora gds .
4. Badanie statycznych ch-k wyjściowych ID = f(UDS) tranzystora 15 min
J FET w tzw. zakresie pracy liniowej ( +1 pkt )
f& Badanie jest kontynuacją pomiarów z pkt-u 3 dla napięć UDS z przedziału od -100mV
do +100mV, czyli: { -100mV, -80mV, -60mV, -40mV, -20mV, 0V, 20mV, 40mV,
60mV, 80mV, 100mV }
© ® MateriaÅ‚y dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice, Paz
dziernik 2004 wer. 0.99 - 2 / 5 -
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,
Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III
f& Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.3). W razie trudności z precyzyjną
nastawą potrzebnych wartości napięcia UDS można ten układ nieco zmodyfikować i zbudować dzielnik
dla napięcia E1 wykorzystując rezystory 1k&! oraz 100&! dostępne w testerze.
W sprawozdaniu:
f& Narysować charakterystyki wyjściowe ID = f(UDS) dla napięć UDS z zakresu od
-100mV do +100mV.
f& Dla kilku wybranych wartości UDS, (np. 0V, 20mV i 80mV) wyznaczyć wartości rezys-
tancji wielkosygnałowej RDS i małosygnałowej rds kanału tranzystora.
f& Porównać wyznaczone wartości RDS z pomiarami z pkt-u 1, najlepiej zaznaczając je
na wykresie RDS = f(UGS) oraz ocenić które pomiary dały bardziej precyzyjne wyniki
i dlaczego.
f& Ocenić przydatność badanego tranzystora do zastosowań typu sterowany rezystor.
5. Badanie symetrii tranzystora J FET ( +1 pkt ) 15 min
f& Badanie to polaga na zamianie miejscami wyprowadzeń dren (D) i z
ródło (S) tranzys-
tora i powtórzeniu pomiarów z pkt-u 2 (ch-ki przejściowe) lub z pkt-u 3 (ch-ki
wyjściowe) tranzystora.
W sprawozdaniu:
f& Na jednym wspólnym wykresie narysować ch-ki otrzymane przy normalnym
podłączeniu tranzystora oraz przy zamienionych wyprowadzeniach (D) i (S).
f& Ocenić symetrię tranzystora analizując zgodność lub niezgodność tak otrzymanych
charakterystyk.
6. Pomiar rezystancji RDS tranzystora MOS FET omomierzem 15 min
(OBOWI
ZKOWE)
W laboratorium dostępne są zarówno tranzystory z kanałem typu n ( BS108, BS170 ) jak i z kanałem
typu p ( BS250, BSS92, SMY50 ). Należy zatem sprawdzić jaki tranzystor jest przedmiotem badania.
f& Zestawić układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.4. Woltomierzem V2 sprawdzić
czy znak napięcia wytwarzanego przez omomierz na drenie tranzystora jest zgodny
z zasadami polaryzacji badanego tranzystora, (dodatni dla tranzystora nMOS, ujemny dla
pMOS).
f& Zmieniając napięcie sterujące UGS w zakresie od -10V do +10V, (!! w przypadku
tranzystora SMY50 od -10V do 0V !!), sprawdzić w jakim zakresie zmienia się rezystancja
kanału RDS tego tranzystora, oraz przy jakich wartościach napięcia UGS staje się ona
duża a przy jakich mała.
f& Zbadać zależność rezystancji kanału RDS od wartości napięcia UGS. Zanotować
również wartości napięcia wskazywane przez wolt. V2.
f& Dla 2 pomiarów (mała oraz duża wartość rezystancji) sprawdzić czy i w jaki sposób
na wynik pomiaru rezystancji RDS wpłynie zamiana końcówek omomierza, oraz
zmiana zakresu pomiarowego omomierza.
© ® MateriaÅ‚y dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice, Paz
dziernik 2004 wer. 0.99 - 3 / 5 -
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,
Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III
Uwaga: odłączyć woltomierz V2 jeżeli wartość mierzonej rezystancji RDS jest duża ( powyżej 0.5 M&!).
Rys. 4.4
W sprawozdaniu:
f& Skomentować zakres zmian rezystancji kanału RDS badanego tranzystora.
f& Wykreślić zbadaną zależność RDS = f(UGS) stosując logarytmiczna skalę
dla wartości rezystancji RDS .
f& Wykreślić tą samą zależność RDS = f(UGS) stosując liniową skalę dla wartości RDS.
f& Omówić (wyjaśnić) wyniki uzyskane w ostatnim punkcie pomiarów.
7. Badanie statycznych charakterystyk przejściowych ID = f(UGS) 15 min
tranzystora MOS FET (OBOWI
ZKOWE)
f& Zestawić układ pomiarowy pokazany na rysunku 4.5 lub 4.6 (zależnie od typu kanału
badanego tranzystora).
f& Napięcie w obwodzie dren-z
ródło UDS ustawić na 2V (a dla tranzystora pMOS na -2V)
i odszukać wartość napięcia UGS przy której zaczyna płynąć prąd drenu ID , (napięcie
progowe UT ).
f& Zmieniając wartość napięcia UGS w granicach od UT do +10V (a dla tranzystora pMOS
od UT do -10V) zbadać statyczną charakterystykę przejściową ID = f(UGS) tranzystora.
Powtórzyć pomiary dla UDS = { 2V, 5V }. Dla tranzystora pMOS odpowiednio dla {-2V i -5V}.
Rys. 4.5
Rys. 4.6
© ® MateriaÅ‚y dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice, Paz
dziernik 2004 wer. 0.99 - 4 / 5 -
Politechnika Śląska w Gliwicach, Wydział AEiI, Instytut Elektroniki,
Kierunek Elektronika i Telekomunikacja, Laboratorium Elementów Elektronicznych, semestr III
W sprawozdaniu:
f& Narysować statyczne charakterystyki przejściowe ID = f(UGS) badanego tranzystora.
f& Dla dwóch punktów pracy, np. dla (ID = 1mA, UDS = 5V) oraz (ID = 2mA, UDS = 5V)
wyznaczyć transkonduktancję różniczkową (małosygnałową) gm tego tranzystora.
8. Badanie statycznych charakterystyk wyjściowych ID = f(UDS) 20 min
tranzystora MOS FET (OBOWI
ZKOWE)
f& Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.5 lub 4.6).
f& Na podstawie pomiarów wykonanych w pkt. 7, ( ch-ka ID = f(UGS) ), ustalić (wybrać) 3
wartości napięcia UGS, które będziemy traktować jako parametr przy badaniu
charakterystyk wyjściowych. Na przykład takie przy których prąd ID przyjmuje
wartości bliskie: ~10mA , ~5mA oraz ~2mA.
f& Badanie ch-k wyjściowych powinno uwzględniać punkty pomiarowe dla których
napięcie UDS ( a w przypadku tranzystora pMOS -UDS ) przyjmuje wartości: 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
należy zagęścić.
W sprawozdaniu:
f& Narysować statyczne charakterystyki wyjściowe ID = f(UDS) badanego tranzystora,
(wspólny wykres dla wszystkich wartości param. UGS, najlepiej umieszczony obok wykresu ID = f(UGS).
f& Dla dwóch punktów pracy, tych samych które wybrano pkt. 7, wyznaczyć różnicz-
kową (małosygnałową) przewodność wyjściową tranzystora gds .
9. Badanie statycznych ch-k wyjściowych ID = f(UDS) tranzystora 15 min
MOS FET w tzw. zakresie pracy liniowej ( +1 pkt )
f& Badanie jest kontynuacją pomiarów z pkt-u 8 dla napięć UDS z przedziału od -100mV
do +100mV, czyli: { -100mV, -80mV, -60mV, -40mV, -20mV, 0V, 20mV, 40mV,
60mV, 80mV, 100mV }
f& Układ pomiarowy pozostaje bez zmian, (rysunek 4.5 lub 4.6). W razie trudności
z precyzyjną nastawą potrzebnych wartości napięcia UDS można ten układ nieco zmodyfikować
i zbudować dzielnik dla napięcia E1 wykorzystując rezystory 1k&! oraz 100&! dostępne w testerze.
W sprawozdaniu:
f& Narysować charakterystyki wyjściowe ID = f(UDS) dla napięć UDS z zakresu od
-100mV do +100mV.
f& Dla kilku wybranych wartości UDS, (np. 0V, 20mV i 80mV) wyznaczyć wartości rezys-
tancji wielkosygnałowej RDS i małosygnałowej rds kanału tranzystora.
f& Porównać wyznaczone wartości RDS z pomiarami z pkt-u 6, najlepiej zaznaczając je
na wykresie RDS = f(UGS). Ocenić które pomiary dały bardziej precyzyjne wyniki
i wyjaśnić dlaczego.
f& Ocenić przydatność badanego tranzystora do zastosowań typu sterowany rezystor.
Czas trwania zajęć: 2h 15min
ObowiÄ…zkowe punkty programu (1, 2, 3, 6, 7, 8): 1h 45min
Punkty dodatkowe (4, 5, 9): 3 x 15min (3 x 1pkt)
© ® MateriaÅ‚y dydaktyczne Instytutu Elektroniki Politechniki ÅšlÄ…skiej, Gliwice, Paz
dziernik 2004 wer. 0.99 - 5 / 5 -