POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM Z ELEKTRONIKI
Ćwiczenie nr 4	Temat ćwiczenia : Badanie tranzystorów polowych typu MOS. --> [Author:GZ]		Zespół: 1.Pawlusiński Marcin 2.Osowski Wojciech 3.Płatek Marcin
Data wykonania ćwiczenia : 29.10.2001		Data oddania: 5.11.2001		Ocena :

1.Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest pomiar charakterystyk I_D=f(U_DS) oraz I_D=f(U_GS) tranzystora polowego MOSFET. Wyznaczamy charakterystyczne parametry takie jak g_m i r_d

Schemat układu pomiarowego :

2. Parametry dla tranzystora

-napięcie dren-źródło U_DSmax=
20V,

-napięcie dren-bramka U_GSmax= -20 V

-moc P_tot=225mW

3. TABELE POMIAROWE :

a) dla U_GS=const i U_P = 0

UGS=-6V		UGS=-7V		UGS=-8V		UGS=-9V		UGS=-10V
ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS.[V]
0,19	-0,1	0,46	-0,19	0,5	-0,16	0,49	-0,13	0,66	-0,16
0,43	-0,24	0,99	-0,43	1,47	-0,51	1,05	-0,3	1,56	-0,4
0,63	-0,38	1,31	-0,59	2,3	-0,84	1,87	-0,55	2,41	-0,63
1,22	-0,89	1,92	-0,95	2,71	-1,02	2,96	-0,92	3,32	-0,89
1,67	-1,73	2,34	-1,25	5,14	-2,61	3,72	-1,2	4	-1,1
1,87	-3,46	3,21	-2,29	5,99	-4,28	5,71	-2,09	7,97	-2,56
1,96	-4,7	3,74	-4,79	6,58	-7,47	7,48	-3,32	11,41	-5,17
2,05	-6,04	3,87	-5,96	6,8	-9,18	8,67	-5,41	11,93	-6,5
2,17	-8,3	4,15	-8,99	7,05	-11,39	9,16	-7,58	12,77	-10,4
2,4	-13,33	4,41	-12,45	7,32	-14,14	9,71	-11,24	12,97	-12,28
2,55	-16,64	4,64	-15,87	7,48	-16,09	10,2	-15,7	13,25	-14,42
2,68	-19,93	4,89	-19,92	7,76	-19,75	10,5	-19,69	13,59	-18,51

UGS=-11V		UGS=-12V		UGS=-13V		UGS=-14V		UGS=-15V
ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]	ID [mA]	UDS[V]
0,92	-0,21	0,59	-0,12	0,45	-0,08	0,85	-0,15	1,09	-0,18
1,52	-0,35	1,38	-0,29	2,12	-0,41	2,25	-0,41	2,91	-0,5
2,24	-0,53	2,15	-0,46	2,96	-0,59	4,12	-0,77	4,69	-0,83
3,37	-0,81	3,56	-0,78	4,28	-0,86	5,31	-1,01	6,55	-1,18
4,46	-1,1	4,75	-1,06	6,04	-1,25	7,67	-1,5	8,85	-1,62
8,23	-2,24	6,66	-1,54	9,11	-1,98	9,9	-1,99	11,48	-2,17
11,39	-3,54	10,77	-2,73	12,22	-2,81	15,32	-3,35	15,06	-2,98
13,8	-5,18	14,75	-4,33	14,3	-3,45	19,28	-4,64	17,38	-3,56
15,1	-7,43	16,44	-5,32	18,06	-4,9	22,52	-6,08	21,6	-4,8
15,86	-10,87	17,88	-6,75	19,74	-5,82	24,1	-7,11	23,9	-5,62
16,2	-13,25	18,8	-8,65	21,45	-7,25	25,02	-8,02	25,88	-6,5
16,23	-14,29	19,3	-10,71	22,6	-9,28	25,13	-8,53	27,88	-7,76

b) dla U_DS=const i U_P = 0

UDS=-1V		UDS=-2V		UDS=-3V		UDS=-4V		UDS=-10V
ID[mA]	UGS[V]	ID[mA]	UGS[V]	ID[mA]	UGS[V]	ID[mA]	UGS[V]	ID[mA]	UGS[V]
0,05	-4,15	0,03	-4,1	0,06	-4,14	0,13	-4,28	0,09	-4,16
0,81	-5,38	0,34	-4,72	0,71	-5,12	2	-6,04	0,37	-4,62
1,5	-6,37	1,67	-6	3,29	-6,86	4,4	-7,32	1,33	-5,45
2,34	-7,37	2,94	-6,87	5,22	-7,86	6,96	-8,44	4,12	-6,9
2,97	-8,62	4,62	-8,14	6,33	-8,46	10,04	-9,8	6,45	-7,84
4,38	-11,4	5,57	-9,08	9,42	-10,29	13,77	-11,66	9,68	-8,97
4,95	-12,73	8,32	-11,65	11,77	-11,91	16,58	-13,22	12,86	-10
5,64	-14,83	9,66	-13,31	13,11	-13	18,95	-14,87	17,85	-11,49
5,93	-16,16	10,88	-15,06	15,71	-15,43	21,04	-16,39	20,25	-12,23
6,94	-18,83	12,9	-18,44	17,53	-17,23	23,53	-18,54	22,05	-12,79
7,07	-19,36	13,73	-19,91	19,69	-19,84	24,53	-19,68

c)dla U_P= 5V i U_GS=const

UGS=-6V		UGS=-12V
ID[mA]	UDS[V]	ID[mA]	UDS[V]
0,26	-0,39	0,51	-0,11
0,41	-0,88	1,35	-0,31
0,46	-1,55	2,27	-0,54
0,48	-2	3,81	-0,94
0,51	-2,57	4,85	-1,22
0,57	-4,07	6,47	-1,69
0,66	-6,66	7,8	-2,11
0,74	-9,1	9,16	-2,57
0,85	-12,4	11,06	-3,32
0,93	-14,7	13,26	-4,42
1,04	-17,67	15	-5,78
1,12	-19,92	16,34	-8,42
		17,22	-12,11

d)dla U_P = 5V i U_DS=const

UDS. = -1V		UDS. = -10V
ID [mA]	UGS [V]	ID [mA]	UGS [V]
0,17	-5,64	0,16	-5,45
0,82	-6,57	0,8	-6,13
1,66	-7,63	2,55	-7,16
2,45	-8,8	6,85	-8,88
3,18	-10,21	8,73	-9,52
4,08	-12,08	13,35	-11
4,41	-12,9	18,33	-12,42
4,9	-14,03	20,71	-13,11
5,54	-15,89	21,22	-13,32
6,13	-17,85
6,82	-19,87

3. WYNIKI POMIARÓW I OBLICZENIA:

a) Obliczania r_d i g_m dla punktu ( U_DS = -5,18 V , I_D = 13,8 mA ) przy U_GS = -11 V

r_d =

= 3,89 V

= 3,71 mA

r_d = 1048

g_m =

= 3,71 mA

= 1,2 V

g_m­ = 3,1 * 10^-3 S

b) Wyznaczanie rzeczywistej charakterystyki wyjściowej tranzystora polowego

MOS(U_gs=-10V)

- wyznaczanie

- wyznaczanie

V

V

1.
mA dla

2.
dla

3.
mA dla

4.
dla

5.
dla

V	[V]	-0,16	-0,4	-0,63	-0,89	-1,1
			0,66	1,56	2,41	3,32	4
			0,63	1,53	2,6	3,26	3,95

c) wyznaczanie rzeczywistej charakterystyki przejściowej tranzystora polowego

MOS(
)

• wyznaczanie
  

• wyznaczanie
  

β=0,57

1.
dla

2.
mA dla

3.
dla

4.
dla

5.
dla

		-8,97	-10	-11,49	-12,23	-12,79
			9,68	12,86	17,85	20,25	22,05
			7,03	10,26	15,9	19,776	22

4. UWAGI I WNIOSKI:

Ćwiczenie obejmowało wyznaczanie charakterystyk tranzystora SMY 50 w układzie ze zwartym podłożem i bez zwartego podłoża. Podczas wykonywania ćwiczenia wystąpiła konieczność zmiany wartości rezystora R ze względu na ograniczony zakres regulacji.

Wykonanie sprawozdania obejmowało wykreślenie wszystkich charakterystyk badanego tranzystora, wyznaczenie parametrów charakterystycznych gm i rd .

Można zauważyć , że dla układu ze zwartym podłożem jest mniejsze napięcie progowe U_T . Ponadto przy tym samym napięciu polaryzacji U_GS jest większy prąd drenu I_D .

Najbardziej dostrzegalna różnica między wykresami teoretycznymi i pomiarowymi pojawia się w zakresie nasycenia .

Podczas pomiarów przy różnych napięciach źródło - dren obserwujemy, że napięcie odcięcia nie zmienia się, charakterystyki zbiegają się w tym samym punkcie. Przy napięciu U_DS =U_GS-U_GS(OFF) następuje zakrzywienie charakterystyki, a dalsze zmiany napięcia źródło-dren mają niewielki wpływ na wartość prądu drenu. Dzieje się tak dlatego, że poprzez zmianę napięcia źródło-dren powodujemy zmniejszenie się kanału oraz obszaru zabronionego, który równocześnie rozszerza się w kierunku drenu. Powoduje to wzrost rezystancji między źródłem a drenem co widać na wykresie-charakterystyka coraz silniej się zakrzywia. Dla napięć U_DS >U_GS-U_GS(OFF obszar wspólnej bariery rozszerza się w kierunku źródła. Nośniki wchodząc w obszar barier ukształtowane są w wąski strumień i transportowane w warunkach występowania silnego pola elektrycznego. Poruszają się one ze stałą prędkością maksymalną, a dalsze zmiany napięcia nie powodują przyrostu prądu (charakterystyka się stabilizuje).

1

2

---