4. Wnioski poprawione
Tranzystory polowe sš szeroko wykorzystywane we współczesnej elektronice. W przeprowadzonym ćwiczeniu mieliœmy okazję zbadać doœwiadczalnie charakterystyki wyjœciowe i przejœciowe tranzystora JFET N, a także obliczyć kilka istotnych parametrów: Up wartoœć napięcia odcięcia przy którym IDD osišga wartoœć minimalna; pršd IDSS;
konduktancję wyjœciowš, dla wybranego punktu pracy; transkonduktancję.
Na poczštku ćwiczenia wyznaczyliœmy rodzinę charakterystyk wyjœciowych przy kilku różnych wartoœciach napięcia bramka-Ÿródło UGS (0V, -1V, -2V, -3V, -4V) i charakterystykę przejœciowš przy UDS=11V i UDS=6V w zakresie napięć UGS od 0 do wartoœci -7V.
Charakterystyka przejœciowa - przedstawia zależnoœć pršdu drenu ID od napięcia bramka-Ÿródło UGS, przy ustalonej wartoœci napięcia dren-Ÿródło UDS. Charakterystyki przejœciowe zależš od temperatury.
Wielkoœciami charakterystycznymi krzywych sš:
1. Napięcie odcięcia bramka-Ÿródło. Jest to napięcie jakie należy doprowadzić do bramki, aby przy ustalonym napięciu UDS płynšł pršd drenu rowny 10uA. Dla UDS=6V UGS(off)~=5,58V; Dla UDS=11V UGS(off)~=5,62V. Warto zauważyć że pomimo „zetknięcia” warstw zaporowych, pršd drenu nie jest równy zeru, przy wzroœcie UDS utrzymuje się niemal na tym samym poziomie.
2. Pršd nasycenia IDSS. Jest to pršd płynšcy przy napięciu UGS = 0 i okreœlonym, stałym napięciu (UDS=6V, UDS=11V). IDSS~=17,58mA IDSS~=17,39mA
UGS(off) i IDSS wyznaczone z charakterystyki przejœciowej dały rezultat zbliżone do katalogowych, błędy mogło spowodować wiele czynników, jak błędy wynikajšce z klasy mierników, nieprecyzyjnoœć obiektów badanych czy regresji liniowej.
Charakterystyka wyjœciowa przedstawia zależnoœć pršdu drenu ID od napięcia dren-Ÿródło UDS, przy stałym napięciu bramka-Ÿródło UGS.
Wpływ napięcia UGS na przebieg charakterystyki wyjœciowej można łatwo wyjaœnić na podstawie budowy tranzystora. W stanie UGS=const, UDS=0 kanał jest zwężony równomiernie na całej swej długoœci. W miarę zwiększania wartoœci napięcia UDS kanał zwęża się przy drenie, aż dochodzi do odcięcia czyli przerwania cišgłoœci obszaru neutralnego pomiędzy Ÿródłem a drenem(obszar omowy). Warunkiem odcięcia jest istnienie różnicy potencjałów między elektrodš bramki a napięciem odcięcia zgodnie z zależnoœciš: UDS - UGS = UP. Po odcięciu kanału połšczenie warstw zaporowych wydłuża się w miarę zwiększania UDS, kanał skraca się, czyli jego rezystancja maleje, co oznacza zwiększenie się pršdu drenu. To zjawisko, nazywane modulacjš kanału, wyjaœnia różne od zera nachylenia charakterystyki ID(UDS) w stanie po odcięciu kanału (stan nasycenia).
Mówišc o najprostszym modelu małosygnałowym tranzystora JFET mamy na myœli dwie wielkoœci: transkonduktancję gm i konduktancję wyjœciowš gds, oraz ich zależnoœci od punktu pracy tranzystora, tj. wartoœci składowych stałych napięć i pršdów.
Dla wybranych punktów pracy wyznaczyliœmy kondunktancję wyjœciowš. Jako nachylenie stycznej do wykresu przechodzacš przez punkty pracy(UDS=0,5V, UDS=2V UDS=6V; UGS=-1V, UGS=-2V, UGS=-3V, UGS=-4V ). Konduktancja wyjœciowa jest miarš wpływu napięcia drenu na wartoœć pršdu wyjœciowego.
Nachylenie charakterystyki przejœciowej okreœla przyrost pršdu drenu pod wpływem przyrostu napięcia sterujšcego UGS. To nachylenie jest więc odpowiednikiem wzmocnienia pršdowego (stosunek pršdu kolektora do pršdu bazy)ze zwykłych tranzystorów. Jednak nie nazywamy tego ani wzmocnieniem, ani czułoœciš - jest to tak zwana
transkonduktancja. Wyrażana ona jest jest w miliamperach na wolt (mA/V) lub w amperach na wolt (A/V), czyli w milisimensach (mS) lub simensach (S). Jest to miara zmian wartoœci pršdu wyjœciowego przy zmianach napięcia wejœciowego, w układach analogowych jest to ważny parametr decydujšcy m.in. o wzmocnieniu napięciowym stopni wzmacniajšcych. Ogólnie bioršc, czym większa wartoœć transkonduktancji i wyższe napięcie odcięcia UGS(off), tym lepszy tranzystor.
Zdefiniowane wyżej parametry małosygnałowe mogš służyć do analizy układów tylko dla małych częstotliwoœci, ponieważ nie opisujš efektów wynikajšcych z istnienia
w strukturze tranzystora pojemnoœci.
Błędy wymienione wczeœniej staraliœmy się zmniejszyć używajšc do pomiarów mierników cyfrowych wysokiej klasy. Stosowanie tych mierników pozwoliło nam na zauważenie niewielkiego powiększania się pršdu drenu w zakresie nasycenia, czyli efektu modulacji długoœci kanału. Nie byłoby to możliwe, gdybyœmy stosowali miliamperomierz
analogowy.
I jeszcze jedna ważna uwaga - ze względu na swš specyficznš budowę, w tranzystorach złšczowych można bezkarnie zamieniać miejscami końcówki drenu i Ÿródła. Właœciwoœci układu będš takie same.
Podsumowujšc, przeprowadzone ćwiczenie dało satysfakcjonujšce rezultaty. Otrzymane charakterystyki wyjœciowe i przejœciowe potwierdziły teoretyczne rozważania na temat tranzystora JFET N.