LABORATORIUM ELEMENTÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH

ĆWICZENIE 4

POLOWY TRANZYSTOR ZŁĄCZOWY JFET

1. CEL I PRZEDMIOT ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z charakterystykami statycznymi polowego tranzystora złączowego JFET oraz z jego parametrami małosygnałowymi dla niskich częstotliwości. Przedmiotem ćwiczenia jest polowy tranzystor złączowy JFET małej mocy z kanałem typu n, dla którego na podstawie zmierzonych charakterystyk statycznych wyznaczanie są wybrane parametry modelu statycznego oraz parametry małosygnałowe.

2. Schemat pomiarowy

3. Zadania

3.1.1. Zmierzyć wartość napięcia odcięcia U_p badanego egzemplarza tranzystora, zakładając, że odpowiada ona wartości napięcia u_GS, przy której prąd drenu wynosi 10µA. Pomiar wykonać przy U_DS=5V. Dla tranzystora z kanałem typu n, napięci U_p<0.

U_DS = 5V

i_DS = 10µA

U_P = u_GS = -1,39V

3.1.2 Zmierzyć statyczne charakterystyki wyjściowe i_D(u_DS) tranzystora dla trzech wybranych, ujemnych wartości napięcia u_GS z zakresu przewodzenia (dla u_GS z przedziału od U_P do 0) oraz dla napięcia U_GS= +0,5V. Dobór ujemnych wartości u_GS jest uzależniony od zmierzonej w punkcie 3.1.1 wartości napięcia odcięcia. Przy pomiarze charakterystyk wyjściowych pierwszy pomiar prądu drenu należy wykonać przy możliwie małej wartości napięcia u_DS, a ostatni przy napięci u_DS równym 12V. Należy zanotować także wartości prądu bramki i_G odpowiadające powyższym czterem napięciom U_GS oraz dodatkowo zmierzyć wartość prądu bramki przy U_GS = +0,6V. Pomiary prądu bramki należy wykonać przy U_DS=0.

iDS [µA]	uDS [V]		iDS [µA]	uDS [V]		iDS [µA]	uDS [V]		iDS [µA]	uDS [V]
21	0,04		66	0,04		32	0,01		40	0,01
50	0,1		100	0,06		100	0,04		155	0,03
92	0,5		150	0,1		248	0,1		490	0,1
102	1		284	0,2		672	0,3		918	0,2
112	3		466	0,4		845	0,4		1370	0,3
118	5		528	0,5		1000	0,5		2460	0,6
122	7		635	1		1235	0,7
123	8		718	5		1690	4
125	10		733	8		1730	8
128	12		745	12		1750	12

3.1.2 Zmierzyć charakterystyki wejściowe i_B(u_BE), przejściowe prądowe i_C(i_B) oraz przejściowe prądowo - napięciowe i_C(u_BE) dla U_CE = 3 oraz 10 V.

Wykonane pomiary:

U_CE = 3 V U_CE = 10 V

iC [mA]	iB [uA]	UBE [V]		iC [mA]	iB [uA]	UBE [V]
0,02	1	0,53		0,029	0,1	0,53
0,04	1,5	0,54		0,04	1,5	0,541
0,06	2	0,552		0,058	2	0,552
0,33	10	0,598		0,327	10	0,597
0,69	20	0,618		0,683	20	0,62
1,8	50	0,642		1,8	50	0,64
3,68	100	0,66		3,78	100	0,656
4,4	120	0,663		4,58	120	0,66
5,24	140	0,668		5,39	140	0,663
5,5	150	0,669		5,79	150	0,664
7,5	200	0,677		7,87	200	0,669
9,6	250	0,683		9,98	250	0,673
11,6	300	0,688		12,16	300	0,675

3.1.3 Zmierzyć charakterystyki wyjściowe i_C(u_EC) dla I_B = 100, 300 µA tranzystora w połączeniu inwersyjnym.

Wykonane pomiary:

I_B = 100µA I_B = 300µA

uEC [V]	iE [mA]		uEC [V]	iE [mA]
0,1	0,142		0,1	0,57
1	0,15		1	0,603
4	0,174		4	0,7
5	0,221		5	1
5,6	0,3		5,5	1,61
5,9	0,39		5,6	1,94
6	0,433		5,64	2,08
6,1	0,503		5,7	5,67
6,2	0,624		5,64	7,37
6,28	1,03		5,5	12,18
5,79	7,36		5,4	19,9
5,5	15,21		5,3	30,3
5,4	23,2		5,23	40
5,35	30,2
5,342	40,6

Charakterystyki

3.2.1 ch-ka wyjściowa i_C(u_CE)

3.2.2 ch-ka wejściowa i_B(u_BE)

3.2.3 przejściowa ch-ka prądowa i_C(i_B)

3.2.4 przejściowa ch-ka prądowo napięciowa i_C(u_BE)

3.2.5 ch-ka dla połączenia inwersyjnego i_E(u_EC)

3.3 Na podstawie wykresu charakterystyk wyjściowych wyznaczyć wartość napięcia Early'ego U_E w zakresie aktywnym, przy polaryzacji normalnej i inwersyjnej

• Polaryzacja normalna

Wyznaczenie analityczne (podane dane dla i_B=200 µA)

1. Wyznaczenie współczynnika kierunkowego

P1 = (2 ; 7.68)

P2 = (10 ; 8)

2. Wyznaczenie miejsca przęcięcia z OY

P2 = (10 ; 8)

3. Wyznaczenie miejsca przecięcia prostej z OX

Wartość napięcia Early'ego wynosi -190 [V].

3.4 Na podstawie pomiarów z punktu 3.2 wyznaczyć, dla jednej wybranej wartości napięcia u_CE zależność współczynnika β od prądu kolektora. Wykreślić zależność β(i_C) w skali logarytmiczno - liniowej (oś prądu i_C logarytmiczna)

Obliczenie współczynnika β dla napięcia u_CE = 3V oraz dla wartości z tabeli: i_b = 100 µA przy i_C = 3,68 mA oraz i_b = 200 µA przy i_C = 7,5 mA

Zależność β(i_C) w skali logarytmiczno - liniowej:

3.5. Na podstawie zmierzonych charakterystyk statycznych wyznaczyć wartości elementów macierzy [h]_e oraz transkonduktancji g_m badanego tranzystora w jednym, dowolnie wybranym punkcie pracy, leżącym w zakresie aktywnym normalnym.

Elementy macierzy:

(DANE DO OBLICZEŃ - PRZYKŁADOWE Z TABEL WYNIKÓW POMIARÓW)

• Zwarciowa rezystancja wejściowa:

• Współczynnik oddziaływania wstecznego:

• Zwarciowy współczynnik wzmocnienia prądowego:

• Rozwarciowa kondunktancja wyjściowa:

Wartość transkonduktancji:

3.6. Na podstawie zmierzonych wyjściowych charakterystyk statycznych w połączeniu inwersyjnym wyznaczyć metodą przyrostów wartość współczynnika β_I przy napięciu U_EC = 3V.

BRAK POMIARÓW DLA U_EC = 3V. WARTOŚĆ WYLICZONA DLA POMIARU

U_EC = 4V.

4. WNIOSKI

Wyniki pomiarów oraz charakterystyki są zgodne z oczekiwanymi.

03.11.2012

Robert Kondratjew

Piotr Mazur

---