INSTYTUT FIZYKI POLITECHNIKA WROCŁAWSKA LABORATORIUM FIZYKI 3.3 |
IV TRANZYSTOR POLOWY JFET BF245B |
|---|---|
KACPER NOWOSAD PIOTR BURDKA |
OCENA |
Cel ćwiczenia:
Wyznaczenie charakterystyk statycznych tranzystora polowego złączowego.
Opis ćwiczenia
Rys.1. Układ do pomiaru charakterystyk statycznych tranzystora polowego
Podczas ćwiczenia należy zmierzyć charakterystyki przejściowe, czyli zależność prądu drenu ID od napięcia bramka - źródło VGS oraz charakterystyki wyjściowe, czyli zależność prądu drenu ID od napięcia dren – źródło VDS. Na podstawie tych charakterystyk należy wyznaczyć transkonduktancję oraz kondunktancję wyjściową tranzystora.
Wykorzystane wzory fizyczne:
charakterystyka wyjściowa:
charakterystyka przejściowa:
Wyniki pomiarów
Przykładowe niepewności pomiarowe
Dla charakterystyki wyjściowej
| Natężenie | Napięcie | |
|---|---|---|
| Klasa | ±0.3%rdg±3dgt | ±0,05%rdg±3dgt |
| Przykładowe wartości wraz z błędami | 8.37*10-3±2.35*10-4 A | 3.412±4.71*10-3 V |
Dla charakterystyki przejściowej
| Natężenie | Napięcie | |
|---|---|---|
| Klasa | ±0.3%rdg±3dgt | ±0,05%rdg±3dgt |
| Przykładowe wartości wraz z błędami | 8.05*10-3±1.74*10-4 A | 2.231±4.12*10-3 V |
Tabela wartości - charakterystyka wyjściowa $\text{\ g}_{\text{DS}}\lbrack\frac{1}{\mathrm{\Omega}}\rbrack$
|
0V | -1V | -2V | -3V | -4V |
|---|---|---|---|---|---|
| 0,5V | 7, 5 * 10−3 |
5, 73 * 10−3 |
3, 36 * 10−3 |
2, 13 * 10−3 |
5, 55 * 10−4 |
| 1V | 6, 66 * 10−3 |
4, 44 * 10−3 |
2, 72 * 10−3 |
1, 39 * 10−3 |
5, 26 * 10−4 |
| 2V | 3, 33 * 10−3 |
2, 72 * 10−3 |
1, 42 * 10−3 |
4, 07 * 10−4 |
3, 84 * 10−4 |
| 4V | 5, 55 * 10−4 |
4, 45 * 10−4 |
3, 77 * 10−4 |
3, 24 * 10−4 |
2, 56 * 10−4 |
Tabela wartości –charakterystyka przejściowa $\text{\ g}_{\text{DS}}\lbrack\frac{1}{\mathrm{\Omega}}\rbrack$
|
-4,5V | -3,5V | 0,5V |
|---|---|---|---|
| 7V | 1, 475 * 10−3 |
3, 495 * 10−3 |
4, 823 * 10−3 |
| 11V | 1, 433 * 10−3 |
3, 573 * 10−3 |
4, 872 * 10−3 |
Przykładowe obliczenia
Kondunktancja wyjściowa: Dla liniowej części wykresu ID=f(VDS), gdzie VGS =const, prosta dopasowania: y = ax + b, gdzie a i b to współczynniki linii trendu wyliczone za pomocą funkcji REGLIMP programu Excel z pakietu Microsoft Office 2010. Mówiąc ogólnie, gDS = a.
Transkonduktancja: Dla liniowej części wykresu ID=f(VGS), gdzie VDS =const, prosta dopasowania: y1 = a1x + b1, gdzie a1 i b1 to współczynniki linii trendu wyliczone za pomocą funkcji REGLIMP programu Excel z pakietu Microsoft Office 2010. Mówiąc ogólnie, gm = a1.
Napięcie odcięcia Up odczytuje z odpowiednich wykresów:
Dla VDS = const =11[V] , Up= -5,15 [V];
Dla VDS = const =7[V], Up= -5,13[V];
Na podstawie wzoru
obliczam IDSS dla VDS = const =11[V] i dla punktu VGS= -3[V]. ID dla tego punktu odczytuje z odpowiedniego wykresu :
ID= 3,55[mA]=0,00355[A]
$$I_{\text{DSS}} = \frac{0,00355\lbrack A\rbrack}{(1 - \frac{- 3\left\lbrack V \right\rbrack}{- 5,15\left\lbrack V \right\rbrack})\ ^{2}} = 0,0204\lbrack A\rbrack\ $$
Wnioski:
Na charakterystyce przejściowej widać, że wpływ napięcia UGS na kształt wykresu jest równomierny, więc przyrost tego napięcia powoduje zbliżony przyrost prądu drenu.
Na podstawie charakterystyki wyjściowej możemy zobaczyć, że początkowo przy zwiększeniu napięcia UDS następują znaczne skoki prądu drenu, jednak przy większych wartościach napięcia jego wpływ na natężenia znacząco maleje.
Ponadto łatwo zauważyć, iż kondunktancja przejściowa jest większa od kondunktancji wyjściowej.