Badanie tranzystorów polowych złączowych

ĆWICZENIE 4

Data wykonania ćwiczenia: 03.01.2013

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest poznanie zasady działania i własności tranzystora polowego złączowego z kanałem typu n poprzez wyznaczenie jego charakterystyk statycznych i parametrów układzie o wspólnym źródle WS. Będą wyznaczane rodziny charakterystyk wyjściowych oraz przejściowych. Parametry będą wyznaczone w określonym punkcie P.

Charakterystyki będą wyznaczane na podstawie pomiarów multimetrami:

• napięć wejściowych układu – U_GS,

• napięć wyjściowych układu – U_DS,

• prądów wyjściowych – I_D.

2. Schematy układów pomiarowych

Układ do pomiaru statycznych charakterystyk tranzystora polowego złączowego z kanałem typu n

3. Tabele pomiarowe i wykresy

Tabela 1. Pomiar charakterystyk przejściowych ID=f(UGS)|UDS=const tranzystora polowego złączowego BF 245

Lp	Ugs[V]	Udsi = 1V	Udsi =2V	Udsi = 3V	Udsi = 4V
		Id[mA]	Id[mA]	Id[mA]	Id[mA]
1.	0	5,14	8,4	9,8	10,6
2.	0,2	5,08	7,74	9,1	9,58
3.	0,56	4,3	6,9	7,82	8,1
4.	0,76	4,2	6,3	7,18	7,4
5.	1,04	3,6	5,6	6,2	6,4
6.	1,23	3,4	5,1	5,61	5,73
7.	1,43	3,2	4,6	5	5,1
8.	1,6	2,85	4	4,4	4,47
9.	1,8	2,43	3,5	3,82	3,9
10.	2	2,1	3	3	3,32
11.	2,2	2	2,6	2,77	2,8
12.	2,5	1,5	1,9	2,02	1,84
13.	2,85	1	1,1	1,2	1,22
14.	3,14	0,55	0,6	0,66	0,68
15.	3,42	0,23	0,3	0,27	0,29
16.	3,8	0	0	0	0

Tabela 2. Pomiar charakterystyk wyjściowych ID=f(UDS)|UGS=const tranzystora polowego złączowego BF 245

Lp	Ugs[v]	Udsi = 0V	Udsi =-1V	Udsi =-2V	Udsi = -3V	Udsi = -0,5
		Id[mA]	Id[mA]	Id[mA]	Id[mA]	Id[mA]
1.	0	0	0	0	0	0
2.	0,2	1,23	0,86	0,58	0,25	1,06
3.	0,4	2,38	1,56	1,03	0,4	2
4.	0,6	3,46	2,3	1,55	0,5	2,85
5.	0,8	4,39	2,9	1,92	0,6	3,7
6.	1	5,1	3,68	2,26	0,7	4,45
7.	2	8,44	5,3	3,03	0,79	7
8.	3	10,04	6	3,27	0,83	8,12
9.	4	10,68	6,25	3,37	0,85	8,56
10.	5	10,9	6,35	3,45	0,85	8,7
11.	6	10,96	6,4	3,47	0,88	8,78
12.	7	10,9	6,4	3,5	0,89	8,8
13.	8	10,85	6,4	3,5	0,9	8,8
14.	9	10,74	6,4	3,5	0,92	8,79
15.	10	10,7	6,4	3,5	0,95	8,75

4. Obliczania

Obliczenia transkonduktancji (g_m)

P(U_GS[V];I_D[mA])

U_DS=1V

P₁=(1,80;2,43) P₂=(2,20;2,00)

g_m=$\frac{Id1}{Ugs} = \frac{(2,43mA - 2,00\text{mA})}{(2200mV - 1800\text{mV})} = \frac{0,43\text{mA}}{400\text{mV}} = 0,001075\frac{\text{mA}}{\text{mV}}$≈0,001075 S

U_DS=2V

P₁=(1,80;3,5) P₂=(2,2;2,6)

g_m=$\frac{Id1}{Ugs} = \frac{(3,50mA - 2,60\text{mA})}{(2200mV - 1800\text{mV})} = \frac{0,90\text{mA}}{400\text{mV}} = 0,00225\frac{\text{mA}}{\text{mV}}$≈0,00225 S

U_DS=3V

P₁=(1,80;3,82) P₂=(2,20;2,77)

g_m=$\frac{Id1}{Ugs} = \frac{(3,82mA - 2,77\text{mA})}{(2200mV - 1800\text{mV})} = \frac{1,05\text{mA}}{400\text{mV}} = 0,002625\frac{\text{mA}}{\text{mV}}$≈0,0022625 S

U_DS=4V

P₁=(1,80;3,90) P₂=(2,20;2,80)

g_m=$\frac{Id1}{Ugs} = \frac{(3,90mA - 2,80\text{mA})}{(2200mV - 1800\text{mV})} = \frac{1,10\text{mA}}{400\text{mV}} = 0,00275\frac{\text{mA}}{\text{mV}}$≈0,00275 S

Obliczenia rezystancji wyjściowej (r_D)

P(U_DS[V];I_D[mA])

U_GS=0V

P₃=(4,0;10,68) P₄=(6,0;10,96)

r_D=$\frac{\text{Uds}}{\text{Id}2}$=$\frac{6000\text{mV} - 4000\text{mV}}{10,96\text{mA} - 10,68\text{mA}} = \frac{2000\text{mV}}{0,28\text{mA}} \approx 7142,857\Omega$

U_GS=-0,5V

P₃=(4,0;8,56) P₄=(6,0;8,78)

r_D=$\frac{\text{Uds}}{\text{Id}2}$=$\frac{6000\text{mV} - 4000\text{mV}}{8,78\text{mA} - 8,56\text{mA}} = \frac{2000\text{mV}}{0,22\text{mA}} \approx 9090,909\Omega$

U_GS=1V

P₃=(4,0;6,25) P₄=(6,0;6,40)

r_D=$\frac{\text{Uds}}{\text{Id}2}$=$\frac{6000\text{mV} - 4000\text{mV}}{6,40\text{mA} - 6,25\text{mA}} = \frac{2000\text{mV}}{0,15\text{mA}} \approx 13333,333\Omega$

U_GS=-2V

P₃=(4,0;3,37) P₄=(6,0;3,42)

r_D=$\frac{\text{Uds}}{\text{Id}2}$=$\frac{6000\text{mV} - 4000\text{mV}}{3,42\text{mA} - 3,37\text{mA}} = \frac{2000\text{mV}}{0,05\text{mA}} \approx 40000\Omega$

U_GS=-3V

P₃=(4,0;0,85) P₄=(6,0;0,88)

r_D=$\frac{\text{Uds}}{\text{Id}2}$=$\frac{6000\text{mV} - 4000\text{mV}}{0,88\text{mA} - 0,85\text{mA}} = \frac{2000\text{mV}}{0,02\text{mA}} \approx 100000\Omega$

5.Wnioski

Na laboratoriach przeprowadziliśmy pomiary tranzystora polowego złączowego. Wyniki pomiarów charakterystyk przejściowych wyglądają następująco: Dla napięcia wyjściowego stałego wynoszącego 1V natężenie drenu wynosi od 5,14mA do 0mA. Gdy napięcie wyjściowe wynosi 2V natężenie drenu maleje od 8,40mA do 0mA. Jeśli napięcie wyjściowe będzie wynosić 3V wtedy natężenie drenu maleje od 9,8mA do 0mA. A dla napięcie wyjściowego 4V natężenie drenu maleje od 10,6mA do 0mA.

Dla wyżej wymienionych pomiarów napięcie przejściowe brama-źródło(UGS) wynosi analogicznie 0V; 0,2V; 0,56V; 0,76V; 1,04V; 1,23V; 1,43V; 1,6V; 1,8V; 2V; 2,2V; 2,5V; 2,85V; 3,14V; 3,42V; 3,8V. Dla napięcia przejściowego równego 0V natężenie drenu zawsze miało największą wartość natomiast przy 3,8V natężenie drenu zawsze wynosiło 0V.

Oto wyniki pomiarów charakterystyk wyjściowych: Dla napięcia przejściowego wynoszącego 0V natężenie drenu wzrastało od 0mA do 10,7mA. Dla napięcia przejściowego wynoszącego 0,5V natężenie drenu wzrastało od 0mA do 8,75mA. Dla napięcia przejściowego wynoszącego 1V natężenie drenu wzrastało od 0mA do 6,4mA.Dla napięcie przejściowe wyniosło -2V natężenie drenu 0,01mA do 3,50mA. Dla napięcia przejściowego wynoszącego -3V natężenie drenu wzrasta od 0,01mA do 0,95mA. Napięcie wyjściowe dren-źródło(UDS) dla wszystkich pomiarów wzrasta od 0V dla najmniejszego natężenia do 10V do największego natężenia.