1.12.2010

ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE

LABORATORIUM

ĆW. NR 4

POLOWY TRANZYSTOR ZŁĄCZOWY JFET

Wykonali:

Piotr Iwanowski

Tomasz Bronk

Dawid Budnarowski

1. Wykreślenie na jednym wykresie zmierzonych charakterystyk wyjściowych i_D(u_DS) tranzystora z zaznaczoną granicą między zakresem nasycenia i nienasycenia.

Granicę między zakresami nasycenia i nienasycenia opisuje równanie:

stąd:

Dla U_GS=(-1) u_Dssat=(-1-(-2,73))=1,73

Dla U_GS=(-0,6) u_Dssat=(-0,6-(-2,73))=2,13

Dla U_GS=(-0,3) u_Dssat=(-0,3-(-2,73))=2,43

Dla U_GS=(0,5) u_Dssat=(0,5-(-2,73))=3,23

Na podstawie otrzymanych charakterystyk wyznaczamy wartość napięcia U_E .

Wartość napięcia U_E można wyznaczyć ze wzoru: (x_B-x_A)(y-y_A)=(y_B-y_A)(x-x_A)

x_B, x_A ,y_A ,y_B- współrzędne punktów z zakresu nasycenia

x-wartość napięcia U_E

y- prąd drenu , w tym przypadku i_D=0

Dla U_GS=-1[V]:

(12 -4[V])(0-6,1[mA])=(6,1[mA]-5,93[mA])(x-4[V])

-8·0,00061=0,00017x-(0,00017·4)

-0,00488+0,00068=0,00017x

x=-24,71[V]

Dla U_GS=-0,6[V]:

(12 -3,3[V])(0-7,98[mA])=(7,98[mA]-7,45[mA])(x-3,3[V])

-8,7·0,00798=0,00053x-(0,00053·3,3)

-0,069426+0,001749=0,00053x

x=-127,69[V]

Dla U_GS=-0,3[V]:

(12 -4[V])(0-9,15 [mA])=(9,15[mA]-8,95[mA])(x-4[V])

-8·0,00915=0,0002x-(0,0002·4)

-0,0732+0,0008=0,0002x

x=-362[V]

Dla U_GS=0,5[V]:

(12 -4[V])(0-12,98 [mA])=(12,98[mA]-12,4[mA])(x-4[V])

-8·0,01298=0,00058x-(0,00058·4)

-0,10384+0,00232=0,00058x

x=-175,03[V]

2. Wykreślone na jednym wykresie zmierzone charakterystyki przejściowe i_D(u_GS) tranzystora.

3. Wyznaczone wartości parametrów małosygnałowych tranzystora (transkonduktancji g_m oraz konduktancji wyjściowej g_ds ) dla dwóch punktów pracy (jednym leżącym w zakresie nasycenia, oraz drugim w zakresie nienasycenia).

- transkonduktancja

- konduktancję wyjściową

Zakres nasycenia

g_m=
=
≈4,39[mS]

g_ds=
=
≈7,4[mS]

Zakres nienasycenia

g_m=
=
≈4,75[mS]

g_ds==
=
≈35[µS]

4. W celu wyznaczenia wartości parametrów małosygnałowych (transkonduktancji
   i konduktancji wyjściowej
   ) tranzystora na podstawie charakterystyk statycznych skorzystano ze wzorów opisujących te charakterystyki dla poszczególnych zakresów pracy z zakresu przewodzenia.

Odpowiednio dla zakresu nienasycenia:

Aby obliczyć transkonduktancję liczymy pochodną względem u_GS:

g_m=9,5[mA]·(2·
·
)=7,65[mS]

Aby obliczyć konduktancję wyjściową liczymy pochodną względem u_DS:

g_ds=9,5[mA]·(2·(
4,58[mS]

Dla zakresu nasycenia:

Aby obliczyć transkonduktancję liczymy pochodną względem u_GS:

g_m=9,5[mA]·(2·
·
)(1+
=4,1[µS]

Aby obliczyć konduktancję wyjściową liczymy pochodną względem u_DS:

g_ds=9,5[mA]·(
·
=36,22[µS]

5. Wyznaczanie wartości przyrostowej rezystancji wejściowej tranzystora na podstawie pomiarów prądu bramki przy dwóch dodatnich napięciach u_GS.

-dla dodatnich napięć u_GS:

r_ds(0,5V)=
=
=121,39[Ω]

- dla ujemnych napięć u_GS:

r_ds(-0,3V)=
=
=161,36[Ω]

r_ds(-0,6V)=
=
=184,09[Ω]

r_ds(-1V)=
=
=226,65[Ω]

6. Wyznaczanie wartości rezystancji r_ds dla różnych napieć u_GS korzystając z pomiarów charakterystyk wyjściowych i_D(u_DS), uzyskanych dla małych wartości napięcia u_DS.

r_ds(-1V) = 0,001 [V] / 0,000006 [A] = 166,66 [Ω]

r_ds(-0,6V) = 0,004 [V] / 0,00002 [A] = 200 [Ω]

r_ds(-0,3V) = 0,003 [V] / 0,0,00002 [A] = 150 [Ω]

r_ds(0,5V) = 0,067 [V] / 0,0005 [A] = 134 [Ω]

WNIOSKI:

Napięcie Early'ego U_E w tranzystorze polowym ma większą wartość niż w przypadku tranzystora bipolarnego. Co ma wpływ na charakterystykę wyjściową i_D(u_DS) w zakresie nasycenia. Jest to zjawisko korzystne, ponieważ charakterystyka wyjściowa i_D(u_DS) jest bardziej zbliżona do charakterystyki idealnej tranzystora. W tranzystorze idealnym przebiegi Rezystancja r_ds zmniejsza się wraz ze wzrostem napięcia u_GS, im większa wartość ujemnego napięcia u_GS tym rezystancja r_ds jest większa. Odstępstwem jest rezystancja r_ds dla napiecia u_GS =-1V. Trzeba pamiętać, że napięcie u_GS nie może przekroczyć wartości napięcia U_p. Charakterystyki wyjściowej i_D(u_DS) w zakresie nasycenia są równoległe do osi u_DS. Należy dodać, że napięcie Early'ego U_E przyjmuje rożne wartości zależności od napięcia U_GS.

7

U_GS[V]

I_D[mA]

---