Tranzystor polowy JFET BF245C

1. Wstęp Teoretyczny

Tranzystor polowy (FET) jest zaworem, który jest sterowany napięciowo: napięcie bramka - źródło (V_GS) steruje prądem drenu (I_D). W tranzystorze tym w transporcie biorą udział nośniki jednego typu: jeśli jest to tranzystor z kanałem typu n to są to elektrony zaś dla tranzystora z kanałem typu p - dziury.

Jest to tranzystor unipolarny, FET (ang. Field Effect Transistor) - tranzystor, w którym sterowanie prądem odbywa się za pomocą pola elektrycznego. Zasadniczą częścią tranzystora polowego jest kryształ odpowiednio domieszkowanego półprzewodnika z dwiema elektrodami: źródłem (symbol S od angielskiej nazwy source) i drenem (D, ang. drain). Pomiędzy nimi tworzy się tzw. kanał, którym płynie prąd. Wzdłuż kanału umieszczona jest trzecia elektroda, zwana bramką (G, ang. gate). Elektrody te spełniają podobne funkcje jak odpowiadające im elektrody w tranzystorze bipolarnym. Kolektorowi C odpowiada dren D, emiterowi E odpowiada źródło S, a bazie B odpowiada bramka G. Różnica w stosunku do tranzystora bipolarnego polega na tym, że w tranzystorach FET przez bramkę nie płynie prąd, tak więc bramka jest izolowana od kanału źródło- dren. Dlatego impedancja wejściowa tych tranzystorów jest bardzo duża (10¹⁰-10¹⁵ Ω).

Zwykle występują następujące tranzystory polowe: na bazie złącza p-n, (JFET), na bazie złącza metal - półprzewodnik (MESFET) oraz złącza metal-izolator-półprzewodnik (MOSFET). Różnica miedzy tymi rozwiązaniami polega na sposobie, w jaki wykonana jest elektroda bramki. W tranzystorach złączowych bramkę stanowi złącze p-n spolaryzowane w kierunku zaporowym. Tranzystory JFET pracują przy V_GS = 0. W tranzystorach MESFET bramką jest metalowa elektroda, która jest tak dobrana, aby tworzyła z kanałem barierę Schottk'yego. Wreszcie w tranzystorach MOSFET bramkę stanowi metalowa elektroda, odizolowana od kanału warstwą izolatora - tlenku.

Działanie tranzystora polowego polega na sterowaniu przepływem prądu przez kanał za pomocą pola elektrycznego wytwarzanego przez napięcie doprowadzone do bramki. Ponieważ w tranzystorze polowym nie ma żadnych przewodzących złącz więc do bramki nie wpływa ani z niej nie wypływa żaden prąd i jest to chyba najważniejsza cecha tranzystorów polowych. Z właściwości tej wynika duża wartość rezystancji wejściowej tranzystora polowego co szczególnie w zastosowaniach takich jak przełączniki analogowe trudno jest przecenić.

2. Cel ćwiczenia

W ćwiczeniu należy zmierzyć charakterystyki przejściowe, czyli zależność prądu drenu I_D od napięcia bramka - źródło U_GS oraz charakterystyki wyjściowe, czyli zależność prądu drenu I_D od napięcia dren - źródło U_DS. Na podstawie tych charakterystyk należy wyznaczyć transkonduktancję oraz kondunktancję wyjściową tranzystora. Na rys. 1 przedstawiono układ do pomiaru charakterystyk statycznych tranzystora polowego.

Rys.1. Układ do pomiaru charakterystyk statycznych tranzystora polowego.

3. Wyniki Pomiarów

1. Wzory i jednostki

2. Tabele pomiarowe

3. Przykładowe obliczenia

|

|

|

|

|

|

|

|

|

|

Tabela Konduktancji
	0,00765[S]	0,00434[S]	0,00498[S]
	0,00605[S]	0,00331[S]	0,00472[S]
	0,00455[S]	0,00208[S]	0,00345[S]
	0,00305[S]	0,00144[S]	0,00439[S]
	0,00137[S]	0,00024[S]	0,00008[S]

|

|

|

|

Tabela transkonduktancji
	0,00436[S]	0,00332[S]	0,0018[S]
	0,00430[S]	0,00358[S]	0,0019[S]

4. Wnioski

Celem naszego zadania było wyznaczenie parametrów tranzystora JFET BF245C takich jak napięcie docięcia, prąd nasycenia (przy
) oraz transkonduktancję i konduktancję wyjściową. Z tego co udało nam się sprawdzić w parametrach technicznych tego tranzystora, to
oraz
udało nam się wyznaczyć prawidłowo. Natomiast konduktancję troszkę się różnią od tych podanych w ulotce. Przyczyną tego jest zapewne niedokładność pomiarów, oraz z całą pewnością błąd jaki się wiąże z przybliżaniem charakterystyk tranzystora wielomianem czwartego stopnia. Pomimo prób wyliczania naszych błędnych wyników innymi metodami, nie udało nam się osiągnąć sukcesu. Tak więc albo różnica w wynikach bierze się z nałożenia kilku błędów, albo najprościej w świecie producent nas oszukał. Osobiście skłaniam się ku tej drugiej wersji.

---