SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

Politechnika Śląska w Gliwicach INSTYTUT METROLOGI, ELEKTRONIKI I AUTOMATYKI
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI
Wykonano: 6.03.2011r.
Oddano: 20.03.2011r.

1. Układ pomiarowy

2. Program ćwiczenia

3. Tabele pomiarowe

4. Charakterystyki

5. Wnioski

1. Układ pomiarowy

1. Przebieg ćwiczenia

Połączono układ do wyznaczania charakterystyk statycznych tranzystora polowego z izolowaną bramką (MOSFET), z kanałem wzbogacanym typu n:

1. zmierzono napięcie progowe tranzystora dla U_DS = 2V oraz 4V i prądu drenu I_D = 1µA (max.10mA)

2. zmierzono i narysowano charakterystyki I_D = f(U_DS) dla U_GS = const. dla trzech napięć U_GS (2,3V; 2,4V; 2,5V) oraz J_D = f(U_GS) dla U_DS = const.

3. obliczono transkonduktancje tranzystora MOSFET g_m definiowaną jako przyrost prądu drenu wywołany przyrostem napięcia bramki U_GS, przy stałym napięciu dren-źródło U_DS zgodnie z wzorem :

$\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ g}_{m} = \ \frac{I_{D}}{U_{\text{GS}}}\ $ U_DS  = const.

1. obliczono konduktancje wyjściową g_DS definiowaną jako stosunek przyrostu prądu drenu do przyrostu napięcia dren-źródło U_DS, przy stałym napięciu U_GS

$g_{\text{ds}} = \ \frac{J_{D}}{U_{\text{DS}}}$ U_GS  = const.

1. Tabele pomiarowe
   a)dla U_DS = 2V, U_p = 1,67 V

Lp.	UGS [V]	JD [mA]	gm [mA/V]
1.	1,67	0,001
2.	1,8	0,006
3.	1,85	0,013
4.	1,9	0,024
5.	1,95	0,046
6.	2	0,085
7.	2,05	0,16
8.	2,1	0,28
9.	2,15	0,48
10.	2,2	0,79
11.	2,25	1,3
12.	2,3	1,98
13.	2,35	3
14.	2,4	4,41	1,83
15.	2,45	6,27
16.	2,5	10

b) dla U_DS = 4V, U_p = 1,65 V

Lp.	UGS [V]	JD [mA]	gm [mA/V]
1.	1,65	0,001
2.	1,7	0,002
3.	1,8	0,007
4.	1,85	0,014
5.	1,9	0,026
6.	2	0,094
7.	2,05	0,169
8.	2,1	0,3
9.	2,15	0,527
10.	2,2	0,873
11.	2,25	1,4
12.	2,3	2,15
13.	2,35	3,25
14.	2,4	4,75	1,98
15.	2,45	6,75
16.	2,5	9,4

c) dla U_GS = 2,3V

Lp.	UDS [V]	JD[mA]	gDS [mA/V]
1.	0,1	1,1	11,00
2.	0,2	1,62	8,10
3.	0,3	1,78	5,93
4.	0,4	1,86	4,65
5.	0,5	1,9	3,80
6.	1	1,98	1,98
7.	1,5	2,035	1,36
8.	2	2,074	1,04
9.	2,5	2,108	0,84
10.	3	2,135	0,71
11.	3,5	2,173	0,62
12.	4	2,2	0,55
13.	4,5	2,24	0,50
14.	5	2,27	0,45

1. dla U_GS = 2,4 V

Lp.	UDS [V]	JD [mA]	gDS [mA/V]
1.	0,018	0,33	18,33
2.	0,1	1,7	17,00
3.	0,2	2,95	14,75
4.	0,3	3,55	11,83
5.	0,4	3,9	9,75
6.	0,5	4,07	8,14
7.	0,6	4,16	6,93
8.	1	4,32	4,32
9.	1,5	4,43	2,95
10.	2	4,53	2,27
11.	2,5	4,62	1,85
12.	3	4,7	1,57
13.	3,5	4,78	1,37
14.	4	4,87	1,22
15.	4,5	4,96	1,10
16.	5	5,04	1,01

Lp.	UDS [V]	JD [mA]	gDS [mA/V]
1.	0,18	0,382	2,12
2.	0,1	2,01	20,10
3.	0,2	3,87	19,35
4.	0,3	5,38	17,93
5.	0,4	6,52	16,30
6.	0,5	7,28	14,56
7.	0,6	7,71	12,85
8.	0,7	7,98	11,40
9.	0,8	8,16	10,20
10.	0,9	8,25	9,17
11.	1	8,34	8,34
12.	1,5	8,58	5,72
13.	2	8,79	4,40
14.	2,5	8,98	3,59
15.	3	9,2	3,07
16.	3,5	9,41	2,69
17.	4	9,62	2,41
18.	4,5	9,83	2,18
19.	5	10	2,00

1. dla U_GS = 2,5 V

1. Charakterystyki

1. I_D = f(U_GS) dla U_DS = 2V

b) J_D= f(U_GS) dla U_DS = 4V

3. J_D = f(U_DS) dla U_GS = 2,3V; 2,4V; 2,5V

1. Wnioski

Ćwiczenie zostało zrealizowane tylko dla tranzystora polowego z izolowaną bramką MOSFET. Z przyczyn technicznych nie mogliśmy wykonać ćwiczenia dla tranzystora polowego złączowego FET . Co skutkuje brakiem możliwości porównania parametrów oraz charakterystyk w/w tranzystorów.

Przy wyznaczaniu charakterystyki I_D=f(U_DS) w obydwu przypadkach (dla U_DS=2;4V), zauważyliśmy minimalną (rzędu µA) przewagę prądu drenu kiedy U_DS=4V. Napięcie odcięcia U_P w obydwu przypadkach różni się nieznacznie (20mV). Obliczona transkonduktancja tranzystora g_m, która jest równa 1,83 dla U_DS=2V i 1,98 dla U_DS=4V mieści się w przedziale dla typowych wartości tranzystora polowego (0,1÷20 mA/V). Analizując charakterystykę I_D=f(U_DS) zauważyliśmy, iż z wzrostem napięcia U_GS charakterystyka staje się bardziej stroma niż w poprzednich przypadkach.