POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI PRZEMYSŁOWEJ Zakład Elektroniki i Sterowania
Ćwiczenie nr 3 Temat: Tranzystor polowy
Rok akademicki: 2004/2005 Wydział Elektryczny Studia dzienne magisterskie Grupa: E5	Wykonawcy: 1. Garczyk Rafał 2. Matuszak Paweł 3.	Data
				Wykonania ćwiczenia 18.10.2004	Oddania sprawozdania 25.10.2004
Uwagi:

1. WSTĘP TEORETYCZNY

Tranzystor unipolarny, zwany także polowym, jest elementem, w którym między elektrodami płynie głównie prąd nośników większościowych. Wyróżniamy kilka rodzajów 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 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) oraz wyjściowe (drenowe)

Charakterystyki przejściowe. Charakterystyki wyjściowe.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk tranzystorów JFET i MOSFET.

Charakterystykę przejściową
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 w zakresie od zera do wartości dopuszczalnej.

2.1. Tranzystor JFET

Schemat połączeń układu z tranzystorem JFET.

a) Tabela pomiarów.

Charakterystyka przejściowa				Charakterystyka wyjściowa
UDS [V]	ID [mA]	UGS [V]			UGS [V]	ID [mA]	UDS [V]
5	3,13	-1,58			-1,04	0,04	0
5	2,98	-1,6217			-1,04	0,62	0,15
5	2,53	-1,766			-1,04	1,20	0,30
5	1,98	-1,956			-1,04	1,78	0,45
5	1,49	-2,14			-1,04	2,22	0,60
5	1	-2,346			-1,04	2,66	0,75
5	0,5	-2,61			-1,04	3,04	0,90
5	0,18	-2,868			-1,04	3,36	1,05
5	0	-5			-1,04	3,64	1,20
					-1,04	3,88	1,35
								-1,04	4,06	1,50
								-1,04	4,08	1,52

Charakterystyka przejściowa

Charakterystyka wyjściowa

2.2. Tranzystor MOSFET.

Schemat połączeń układu z tranzystorem MOSFET.

2.2.1. Charakterystyka przejściowa wyznaczana przy napięciu U_DS = 2 V.

a) Tabela pomiarów.

Charakterystyka przejściowa				Charakterystyka wyejściowa
UDS [V]	UGS [V]	ID [mA]			UGS [V]	UDS [V]	ID [mA]
4	1,50	0,01			2	0	0
4	1,92	0,55			2	1	1,16
4	1,98	1,00			2	2	1,14
4	2,03	1,43			2	3	1,16
4	2,07	2,03			2	4	1,18
4	2,09	2,51			2	5	1,20
4	2,12	3,15			2	6	1,22
4	2,15	3,89			2	7	1,24
4	2,16	4,32			2	8	1,28
					2	9	1,26
					2	10	1,32
					2	11	1,82

b) Charakterystyka przejściowa

Charakterystyka wyjściowa

3. OBLICZENIA.

Z charakterystyki
dla tranzystora JFET wyznaczamy transkonduktancję małosygnałową:

Z charakterystyki
dla tranzystora JFET wyznaczamy rezystancję dynamiczną wyjściową:

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.

Charakterystyki przejściowe w przypadku obu tranzystorów można uznać za poprawne, gdyż ich kształt jest zbliżony do charakterystyk wzorcowych. Natomiast charakterystyki wyjściowe odbiegają nieco od oczekiwań. Może to być spowodowane zużyciem tranzystorów.

---