Wstęp do elektroniki
Laboratorium
Sprawozdanie
Ćwiczenie 4
Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET
Poniedziałek X1 godz. 8:15
Grupa 3:
Błaszczyk Mateusz 180135
Kłys Damian 180202
Koralewski Bartosz 180211
Podstawowym celem ćwiczenia jest poznanie charakterystyk statycznych tranzystorów polowych złączowych oraz z izolowaną bramką.
Uproszczony schemat układu pomiarowego pokazany jest na rys. 1. . Należało wyznaczyć następujące charakterystyki: wyjściową ID = f(UDS) dla kilku wartości napięcia bramki UGS . Jako pierwszą wartość przyjąć UGS=0 a następne w granicach 0 - Up tak, aby otrzymane charakterystyki były na wykresie równomiernie rozłożone. przejściową ID = f(UGS) dla trzech wartości napięcia drenu UDS.
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego.
Przeprowadziliśmy kilka serii pomiarowych w celu wyznaczenie charakterystyk: wyjściowej i przejściowej dla dwóch różnych tranzystorów.
Tranzystor JFET 1. Wyniki pomiarów dla UGS=const.
| I | II | III | IV |
|---|---|---|---|
| UGS = const = 0 V | UGS = const = 1 V | UGS = const = 2 V | UGS = Up = 4,7 V |
| I[mA] | U DS.[V] | I[mA] | U DS.[V] |
| 0,03 | 0,01 | 0,03 | 0,01 |
| 0,89 | 0,25 | 0,55 | 0,19 |
| 1,51 | 0,44 | 1,61 | 0,58 |
| 1,89 | 0,54 | 2,21 | 0,83 |
| 2,89 | 0,89 | 3,38 | 1,38 |
| 3,7 | 1,12 | 4,4 | 1,97 |
| 4,05 | 1,26 | 4,88 | 2,33 |
| 4,6 | 1,46 | 5,59 | 2,81 |
| 6,08 | 2,1 | 5,77 | 3,28 |
| 7,19 | 2,72 | 6,11 | 3,79 |
| 7,69 | 3,02 | 6,31 | 4,19 |
| 8,47 | 3,73 | 6,61 | 4,97 |
| 9,02 | 4,27 | 6,72 | 5,31 |
| 9,29 | 4,68 | 6,89 | 5,87 |
| 9,51 | 5,02 | 7 | 6,31 |
| 9,74 | 5,5 | 7,16 | 6,99 |
| 10 | 6,1 | 7,3 | 7,78 |
| 10,25 | 6,85 | 7,47 | 8,7 |
| 10,5 | 7,75 | 7,59 | 9,38 |
| 10,75 | 8,76 | 7,67 | 10,07 |
| 10,9 | 9,51 | 7,73 | 10,55 |
| 11,01 | 10,1 | ||
| 11,08 | 10,51 | ||
Tranzystor JFET 1 – charakterystyki wyjściowe.
Napięcie odcięcia - UP=4,7V
Prąd nasycenia drenu – IDSS =9,2mA
Tranzystor JFET 1 . Wyniki pomiarów dla UDS = const.
| I | II | III |
|---|---|---|
| UDS=1V | UDS=2V | UDS=3V |
| U GS | I[mA] | U GS |
| -7,25 | 0 | -7,29 |
| -6,82 | 0 | -6,17 |
| -5,4 | 0 | -5,73 |
| -4,52 | 0 | -4,7 |
| -3,84 | 0,2 | -4,22 |
| -3,63 | 0,18 | -3,58 |
| -3,43 | 0,44 | -2,92 |
| -3,11 | 1,06 | -2,24 |
| -2,85 | 1,66 | -1,64 |
| -2,26 | 2,97 | -1,36 |
| -1,75 | 4,03 | -0,46 |
| -1,22 | 5,05 | 0,63 |
| -0,6 | 6,03 | 0,67 |
| -0,18 | 6,91 | 0,72 |
| 0,5 | 8,46 | 0,73 |
| 0,7 | 10,03 | |
| 0,73 | 11,87 | |
Tranzystor JFET 1 – charakterystyki przejściowe.
Parametry małosygnałowe – tranzystor 1:
$$g_{m} = \ \frac{{\partial I}_{d}}{\partial U_{\text{gs}}}\ |\ U_{\text{ds}} = const$$
Uds = 1 V
$$g_{m} = \ \frac{3,4\ mA - 0,01\ mA}{0\ V( - 4,65)\ V}V = 0,0008\left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{ds}} = 1V = const$$
Uds = 2V
$$g_{m} = \ \frac{5,6\ mA - 0,01\ \text{mA}}{0\ V( - 5,28)\ V}V = 0,0010\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{ds}} = 2V = const$$
Uds = 3V
$$g_{m} = \ \frac{7,7\ mA - 0,01\ mA}{0\ V - \left( - 5,03 \right)V} = 0,0015\left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{ds}} = 3V = const$$
$$g_{d} = \ \frac{{\partial I}_{d}}{\partial U_{\text{ds}}}\ |\ U_{\text{gs}} = const$$
Dla Ugs = 0 V
$$g_{d} = \ \frac{11,01\ mA - 0,89\text{\ mA}}{10,1\ V - 0,25\text{\ V}} = \ 1,0274*10^{- 4}\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack\ |\ U_{\text{gs}} = \ 0\ V = const$$
Dla Ugs = 1 V
$$g_{d} = \ \frac{7,73\ mA - 0,55\text{\ mA}}{10,55\ V - 0,19\text{\ V}} = \ 0,6931\ *10^{- 4}\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{gs}} = \ 0,4V = const$$
Dla Ugs = 2 V
$$g_{d} = \ \frac{4,96\ mA - 0,46\text{\ mA}}{10,48\ V - 0,22\text{\ V}} = \ 0,4386\ *10^{- 4}\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack\ |\ U_{\text{gs}} = \ 0,7\ V = const$$
Tranzystor JFET 2. Wyniki pomiarów dla UGS = const.
| I | II | III | IV | V |
|---|---|---|---|---|
| UGS= const = 0 V | UGS= const = 1 V | UGS= const = 2 V | UGS= const = 3 V | UGS= const = 3,5 V |
| I[mA] | U DS.[V] | I[mA] | U DS.[V] | I[mA] |
| 0,09 | 0,01 | 0,07 | 0,01 | 0,05 |
| 0,8 | 0,1 | 0,77 | 0,12 | 1,32 |
| 2,61 | 0,3 | 1,89 | 0,3 | 3,71 |
| 3,54 | 0,4 | 3,84 | 0,62 | 4,52 |
| 4,72 | 0,56 | 5,44 | 0,95 | 5,13 |
| 5,44 | 0,66 | 6,3 | 1,15 | 5,36 |
| 6,31 | 0,78 | 7,61 | 1,54 | 5,52 |
| 7,47 | 0,95 | 9,07 | 2,21 | 5,67 |
| 8,33 | 1,07 | 9,83 | 2,87 | 5,74 |
| 9,4 | 1,28 | 10,14 | 3,26 | 5,88 |
| 10,57 | 1,5 | 10,5 | 4,03 | 5,93 |
| 11,65 | 1,7 | 10,85 | 5,07 | 5,99 |
| 12,92 | 2,07 | 11,01 | 5,91 | 6,01 |
| 14,02 | 2,45 | 11,12 | 6,55 | 6,08 |
| 15,01 | 2,92 | 11,23 | 7,37 | 6,11 |
| 15,5 | 3,23 | 11,33 | 8,17 | 6,2 |
| 16,16 | 3,8 | 11,36 | 9,17 | |
| 16,4 | 4,16 | 11,42 | 9,6 | |
| 16,8 | 5 | 11,48 | 10,52 | |
| 17,2 | 5,98 | |||
| 17,27 | 6,27 | |||
| 17,35 | 6,77 | |||
| 17,45 | 7,17 | |||
| 17,49 | 7,42 | |||
| 17,7 | 9,15 | |||
| 17,78 | 10,45 |
Tranzystor JFET 2 – charakterystyki wyjściowe.
Napięcie odcięcia – Up=4,1 V
Prąd nasycenia drenu – IDSS=16,2 mA
Tranzystor JFET 2. Wyniki pomiarów dla UDS = const.
| I | II | III |
|---|---|---|
| UDS=1V | UDS=2V | UDS=3V |
| U GS | I[mA] | U GS |
| -7,25 | 0 | -7,29 |
| -6,82 | 0 | -6,17 |
| -5,4 | 0 | -5,73 |
| -4,52 | 0 | -4,7 |
| -3,84 | 0,2 | -4,22 |
| -3,63 | 0,18 | -3,58 |
| -3,43 | 0,44 | -2,92 |
| -3,11 | 1,06 | -2,24 |
| -2,85 | 1,66 | -1,64 |
| -2,26 | 2,97 | -1,36 |
| -1,75 | 4,03 | -0,46 |
| -1,22 | 5,05 | 0,63 |
| -0,6 | 6,03 | 0,67 |
| -0,18 | 6,91 | 0,72 |
| 0,5 | 8,46 | 0,73 |
| 0,7 | 10,03 | |
| 0,73 | 11,87 | |
Tranzystor JFET 2 – charakterystyki przejściowe.
Parametry małosygnałowe – tranzystor 2:
$$g_{m} = \ \frac{{\partial I}_{d}}{\partial U_{\text{gs}}}\ |\ U_{\text{ds}} = const$$
Uds = 1 V
$$g_{m} = \ \frac{7,2\ mA - 0,0\ mA}{0\ V( - 4)\ V}V = 0,0018\left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{ds}} = 1V = const$$
Uds = 2V
$$g_{m} = \ \frac{12,8\ mA - 0,01\ mA}{0\ V( - 5,28)\ V}V = 0,0002\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{ds}} = 2V = co\text{nst}$$
Uds = 3V
$$g_{m} = \ \frac{14,7\ mA - 0,01\ mA}{0\ V - \left( - 5,21 \right)V} = 0,0002\left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{ds}} = 3V = const$$
$$g_{d} = \ \frac{{\partial I}_{d}}{\partial U_{\text{ds}}}\ |\ U_{\text{gs}} = const$$
Dla Ugs = 0 V
$$g_{d} = \ \frac{17,78\ mA - 0,8\text{\ mA}}{10,45\ V - 0,1\text{\ V}} = \ 1,6386*10^{- 4}\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack\ |\ U_{\text{gs}} = \ 0\ V = const$$
Dla Ugs = 1 V
$$g_{d} = \ \frac{11,48\ mA - 0,77\text{\ mA}}{10,52\ V - 0,12\text{\ V}} = \ 1,0347\ *10^{- 4}\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack|\ U_{\text{gs}} = \ 1V = const$$
Dla Ugs = 2 V
$$g_{d} = \ \frac{6,2\ mA - 1,32\text{\ mA}}{10,58\ \ V - 0,3\text{\ V}} = \ 4,7470*10^{- 4}\ \left\lbrack \frac{A}{V} \right\rbrack\ |\ U_{\text{gs}} = \ 2\ V = const$$
Wnioski:
Na podstawie charakterystyk wyjściowych tranzystorów można stwierdzić, że charakterystyki mają podobny kształt, który zależy jedynie od wartości prądu UGS.
Wraz z wzrostem napięcia UDS i UGS rośnie prąd drenu ID (charakterystyka przejściowa)
Charakterystyki po osiągnięciu pewnych wartości, przestają rosnąć. Wynika to z tego że znajdują się w obszarze pentodowym – nasycenia. Prąd przez kanał tranzystora nie przestaje płynąć, ale jego wartość nie zależy w tym zakresie od wartości napięcia UDS.