POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Elektroniki i Sterowania
Ćwiczenie nr 3 Temat: Tranzystor polowy
Rok akademicki: Wydział Elektryczny Studia dzienne magisterskie Nr grupy:
Uwagi:

1. WSTĘP TEORETYCZNY.

Tranzystor unipolarny, zwany także polowym, jest elementem, w którym między elektrodami płynie głównie prąd nośników większościowych. Wyróżniamy dwa rodzaje tranzystorów unipolarnych. Najstarszym jest tranzystor unipolarny złączowy JFET. Nowszym technologicznie typem jest tranzystor unipolarny z izolowaną bramką MOSFET.

W tranzystorze polowym złączowym n-p-n wąski obszar typu n położony między dwoma obszarami typu p nazywamy kanałem, a szerokie obszary typu n na początku i końcu kanału – źródłem S oraz drenem D. Obszary typu p o dużej zawartości domieszek nazywany podłożem a dołączoną do nich elektrodę G bramką. Przepływem prądu przez kanał można sterować zmieniając rezystancję kanału. Przyłożenie napięcia o kierunku zaporowym U_GS między bramkę i źródło powoduje izolację kanału typu n od obszarów typu p przez warstwy pozbawione nośników ruchomych. Warstwa pozbawiona nośników ma dużą rezystancję, powoduje więc zmniejszenie czynnego przekroju kanału. Głębokość wnikania tej warstwy w kanał zależy od napięcia bramka-źródło.

Tranzystor polowy z izolowaną bramką zawiera kanał wykonany z materiału o takim samym typie przewodnictwa, co źródło i dren. Różni się od tranzystora polowego złączowego tym, że bramka jest odizolowana od podłoża warstwą dielektryka – tlenkiem krzemu. Napięcie bramki o kierunku przewodzenia zwiększa natężenie pola elektrycznego, zmniejsza rezystancję źródło-dren, a więc zwiększa prąd drenu. Napięcie bramki, o kierunku zaporowym zmniejsza natężenie pola, zmniejsza czynny przekrój kanału, a więc zmniejsza prąd drenu.

Do opisu właściwości tranzystorów polowych służą charakterystyki przejściowe (bramkowe) – Ryc.1 oraz wyjściowe (drenowe) – Ryc. 2.

Ryc. 1. Charakterystyki przejściowe.

Ryc. 2. Charakterystyki wyjściowe.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk tranzystorów JFET i MOSFET w układzie WS.

Charakterystykę przejściowa uzyskujemy zmieniając napięcie sterujące U_GS, przy ustalonej wartości napięcia U_DS i odczytując prąd drenu I_D.

Charakterystykę wyjściową otrzymujemy poprzez pomiar prądu I_D, przy ustalonej wartości napięcia U_GS zmieniając napięcie U_DS.

2.1. Tranzystor JFET

Ryc. 3. Schemat połączeń układu z tranzystorem JFET.

2.1.1. Charakterystyka przejściowa wyznaczana przy napięciu U_DS = 3 V ( nie przekraczać 3V)

a) Tabela pomiarów.

UGS [V]	ID [mA]
3	1,74
3,13	1,8
3,28	1,87
3,42	1,94
3,58	2,01
3,75	2,08
3,91	2,14
4,09	2,2
4,32	2,28
4,57	2,40

b) Charakterystyka

2.1.2. Charakterystyka wyjściowa wyznaczana przy napięciu U_GS = 2 V.

a) Tabela pomiarów.

UDS [V]	ID [mA]
2,07	0,39
2,1	0,37
2,13	0,48
2,15	0,55
2,17	0,55
2,2	0,55

b) Charakterystyka

2.3. Obserwacja charakterystyk na charakterografie.

Parametry odczytane z charakterografu w dwóch punktach charakterystyki:

4. WNIOSKI.

Celem naszego doświadczenia było wyznaczenie charakterystyk przejściowych i wyjściowych tranzystorów JFET i MOSFET oraz ich porównanie. Podstawową różnicą między tymi tranzystorami jest to, że tranzystor JFET jest „normalnie załączony”, a MOSFET jest „normalnie wyłączony”. Dlatego aby zdjąć charakterystykę przejściową należało podać napięcie ujemne.

Jednak podczas zajęć udało nam się wyznaczyć tylko charakterystykę przejściową i wyjściową tranzystora JFET.

Charakterystykę przejściowa uzyskaliśmy zmieniając napięcie sterujące U_GS w granicach od 3V do 5V, przy ustalonej wartości napięcia U_DS i odczytując prąd drenu I_D. Wraz ze wzrostem napięcia U_GS wzrasta prąd drenu.

Charakterystykę wyjściową uzyskaliśmy poprzez pomiar prądu I_D, przy ustalonej wartości napięcia U_GS zmieniając napięcie U_DS. Nieco odbiega ona od idealnej charakterystyki. Jednak widać na niej, że po przekroczeniu wartości napięcia U_DS=2,13V tranzystor wchodzi w stan nasycenia.