AKADEMIA TECHNICZNO-ROLNICZA w BYDGOSZCZY Instytut Telekomunikacji i Elektrotechniki
ZAKŁAD PODSTAW ELEKTRONIKI	Imię i Nazwisko:
Laboratorium elementów i układów elektronicznych	1. Adam Jagodziński
Nr ćwiczenia : 9 Temat: Tranzystor polowy z izolowaną bramką.	2. Grzegorz Mazany 3. Filip Pawlikowski Nr grupy L3 Semestr IV
Data wykonania ćw. Data oddania spr. Ocena 21.04.97 28.04.97	Instytut :Podstaw Elektroniki

SPRAWOZDANIE

1. Cel ćwiczenia: Doświadczalne wyznaczenie niektórych parametrów oraz zapoznanie się z własnościami wzmacniającymi tranzys­tora polowego z izolowaną bramką.

2. Układzy pomiarowe.

2.1. Pomiary charakterystyk statyczne.

2. 
   

-1. Pomiary dynamiczne.

Pomiar wzmocninia układu w zależności od punktu pracy.

3. Uzyskane wyniki oraz oscylogramy.

Charakterystyki statyczne.

Charakterystyki wyjściowe.

UDS [V]	ID [mA]
	UGS = -5V	UGS = -6,5V	UGS = -8V	UGS = -9,5V	UGS = -11V
0	-0,002	-0,003	-0,004	-0,005	-0,001
-1	-0,467	-1,609	-2,556	-3,252	-4,100
-2	-0,510	-2,301	-4,249	-5,843	-7,440
-3	-0,535	-2,492	-5,198	-7,741	-10,23
-4	-0,557	-2,604	-5,629	-8,958	-12,18
-5	-0,575	-2,681	-5,854	-9,626	-13,53
-6	-0,592	-2,754	-6,020	-9,985	-14,20
-7	-0,607	-2,819	-6,158	-10,23	-14,68
-8	-0,621	-2,882	-6,278	-10,41	-14,99
-9	-0,636	-2,938	-6,382	-10,53	-15,20
-10	-0,650	-2,991	-6,476	-10,68	-15,38

Charakterystyki przejściowe.

UGS [V]	ID [mA]
	UDS = -5V	UDS = -10V	UDS = -15V
-4	-0,023	-0,026	-0,038
-5	-0,585	-0,663	-0,762
-6	-1,875	-2,114	-2,267
-7	-3,694	-4,116	-4,172
-8	-5,961	-6,632	-6,667
-9	-8,534	-9,424	-9,524
-10	-11,07	-12,42	-12,72
-11	-13,78	-15,65	-16,56

Charakterystyki dynamiczne.

Charakterystyki przejściowe R_D = 3kW, U_DD = -14V.

UGS [V]	UDS [V]	ID [mA]
-4	-13,4	0,0
-5	-11,3	-0,7
-6	-7,0	-2,1
-7	-3,0	-3,6
-8	-1,7	-4,0
-9	-1,4	-4,0
-10	-1,2	-4,2
-11	-1,0	-4,3
-12	-0,9	-4,3

3.3. Wzmocnienie układu w zależności od punktu pracy - oscylogramy.

3.3.1. Oscylogramy czterech niezniekształconych przebiegów dla oraz .

3.3.2. Oscylogramy w dwóch skrajnych przypadkach oraz optymalny punkt pracy dla oraz .

4. Opracowanie wyników.

4.1. Charakterystyki statyczne.

Na podstawie wyników uzyskanych w p.3.1.1. charakterystyki wyjściowe wyglądają następująco:

Korzystając z wyników z p.3.1.2. charakterystyki przejściowe przedsta­wiają się następująco:

4.2. Prosta obciążenia oraz dynamiczna charakterystyka przejściowa wykreślona na jej podstawie.

Mimo, że napięcie zasilania wynosiło -15V, to jednak ze względu na dzielnik napięcia na rezystorze P₂, U_DD = -14V. Prosta ob­ciążenia wyznaczona teoretycznie, to prosta przechodząca przez punkty:

P₁ = (I_D = 0, U_D = U_DD)

P₂ = (I_D = U_DD/R_D, U_DD = 0)

R_D = 3kW, zatem

P₁ = (0mA, -14V)

P₂ = (-4.67mA, 0V)

oraz prosta obciążenia wykreślona na tej podstawie na rodzinie charak­terystyk wyjściowych wygląda następująco:

Dynamiczną charakterystykę przejściową uzyskamy odczytując współrzędne punktów przecięcia prostej obciążenia z kolejnymi charak­terystykami wyjściowymi (ze względu na zbyt mały zakres charakterystyki dla Ugs=-5V punkt przecięcia wyznaczyłem orientacyjnie):

UGS [V]	-4	-5	-6,5	-8	-9,5	-11
ID [mA]	0	-0,8	-3,3	-4,0	-4,1	-4,2

Na podstawie powyższych punktów wykreślamy charakterystykę:

4.3. Dynamiczna charakterystyka przejściowa uzyskana w trakcie ćwic­zenia.

Na podstawie wyników z p.3.2.1. powyższa charakterystyka wygląda nas­tępująco:

Porównując dynamiczne charakterystyki otrzymane w p.4.2. i 4.3. zauważyć możemy prawie idealną zgodność:

4.4. Dynamiczny punkt pracy.

Na podstawie wykresów z p.4.3. optymalny punkt pracy wybieramy na stromym odcinku charakterystyki dynamicznej. Zatem dla optymalnego punktu pracy wg. oscylogramów U_GS = -5V, I_D = -0,404mA.

W p.3.2.1. zmierzyliśmy dodatkowo napięcia U_DS dzięki czemu można wykreślić dynamiczną zależność U_DS = f(U_GS) dla R_D = 3kW.

I na podstawie tego wykresu zauważamy, że optymalny punkt pracy wybrany ze względu na wzmocnienie i zniekształcenia jest dla U_GS = -5V.

4.5. Transkonduktancja i rezystancja dynamiczna kanału.

Transkonduktancję obliczamy ze wzoru:

w optymalnym punkcie pracy. Powyższe wyznaczyć można z charakterystyki przejściowej. Zatem g_m = 1.6mA/V.

Z charakterystyki wyjściowej możemy również obliczyś rezystancję dynamiczną kanału w punkcie pracy definiowaną jako:

Ale u nas DI_D = 0 w punkcie pracy stąd r_d = Ą. W rzeczywistości r_d jest oczywiście bardzo duże, ale tylko w przybliżeniu DI_D = 0 (tzn charak­terystyka wyjściowa w zakresie pentodowym jest nieco nachylona).

4.6. Napięcie progowe.

Napięcie progowe wynosiło U_GSOFF » -4V.

5. Wnioski.

W ćwiczeniu badaliśmy parametry statyczne i dynamiczne tranzys­tora polowego normalnie wyłączonego (czyli z kanałem wzbogaconym) z izolowaną bramką z kanałem typu p. Tranzystor pracował w układzie wspólnego źródła, a zatem odwracał fazę o 180°. Ze względu na bardzo dużą rezystancję wejściową był on sterowany napięciowo. W porównaniu z układem WE tranzystora bipolarnego, uzyskane wzmocnienie napięciowe było mniejsze, jednak sam sposób wyznaczania optymalnego punktu pracy i innych parametrów - był analogiczny. Uzyskane w trakcie ćwiczenia wyniki w zasadzie potwierdziły teoretyczne przypuszczenia z wyjątkiem niewiel­kich odchyłek związanych z błędem odczytu (czego konsekwencje zaobser­wować można było np przy wyznaczaniu r_d). Ćwiczenie pozwoliło nam zapoznać się z parametrami oraz sposobami ich doświadczalnego wyznaczania dla tranzystora polowego z izolowaną bramką.

---