2007	LABORATORIUM ELEKTRONICZNE
Lab. nr 5	TRANZYSTORY UNIPOLARNE
Grupa: C3 L06	Ireneusz Sołek
Data: 30.05.2007	Ocena:	Podpis:

Wstęp teoretyczny

Tranzystory JFET i MOSFET są to tranzystory, w których wykorzystywany jest efekt polowy. Efekt polowy polega na zmianie konduktywności ciała stałego wskutek oddziaływania nań polem elektrycznym.

Przy badaniu tranzystorów JFET badamy dwa rodzaje charakterystyk, a mianowicie:

• przejściową Id(Ugs) | Uds=const

• wyjściową Id(Uds) | Ugs=const

Przy pomiarach spotykamy się z pojęciem napięcia odcięcia. Jest to taka wartość napięcia Ugs, przy której następuje zetknięcie krawędzi warstw zaporowych, czyli grubość każdej warstwy zaporowej staje się równa połowie metalurgicznej grubości kanału.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk przejściowy i wejściowych raz parametrów charakterystycznych tranzystora unipolarnego typu JFET. Badany tranzystor pracował w układzie wspólnego źródła z kanałem n.

Schemat pomiarowy:

Pomiar charakterystyk przejściowych:

UDS = 1V		UDS = 2V		UDS = 3V
UGS [V]	ID [mA]	UGS [V]	ID [mA]	UGS [V]	ID [mA]
0	3,64	0	5,04	0,19	5
0,17	3,31	0,18	4,7	0,37	4,3
0,26	3,15	0,45	3,8	0,47	3,91
0,48	2,75	0,54	3,52	0,6	3,49
0,7	2,36	0,67	3,11	0,71	3,13
1	1,8	0,76	2,79	0,91	2,45
1,23	1,36	0,96	2,32	1,08	2,01
1,31	1,21	1,27	1,43	1,19	1,71
1,74	0,49	1,7	0,57	1,73	0,57
2,21	0,02	2,13	0,04	2,16	0,04

Na jednym wykresie:

Pomiar charakterystyk wyjściowych:

UGS = 0V		UGS = -0,5V		UGS = -1V
UDS [V]	ID [mA]	UDS [V]	ID [mA]	UDS [V]	ID [mA]
0,01	0,06	0	0,05	0,01	0,04
0,12	0,53	0,23	0,77	0,34	0,8
0,22	0,93	0,4	1,33	0,57	0,57
0,32	1,37	0,7	2,13	1,18	1,93
0,42	1,77	1,07	2,85	1,72	2,14
0,55	2,22	1,37	2,16	2,4	2,25
0,67	2,65	2	3,73	3,6	2,3
0,86	3,21	3,6	4,02	4,73	2,33
1,07	3,78	5,03	4,08	6,54	2,36
1,36	4,4	6,21	4,1	7,94	2,38

Pomiar charakterystyk wyjściowych dla przeciwnej polaryzacji napięcia Uds

UGS = 0V		UGS = -0,5V		UGS = -1V
UDS [V]	ID [mA]	UDS [V]	ID [mA]	UDS [V]	ID [mA]
0	0,6	0	0,05	0	0,04
0,16	0,71	0,23	0,79	0,28	0,68
0,35	1,47	0,45	1,45	0,71	1,44
0,52	2,1	0,68	2,03	1,02	1,78
0,72	2,7	0,97	2,67	1,57	2,07
0,93	3,41	1,32	3,19	2,03	2,16
1,16	3,97	1,62	3,47	2,7	2,23
1,38	4,41	2,02	3,68	4,47	2,3
1,67	4,89	2,67	3,81	7,08	2,34
2	5,25	3,6	3,9	8,8	2,36

Obliczenie parametrów I_DSS oraz U_P tranzystora.

W tym celu dla każdej z trzech wartości parametru U_DS z charakterystyki przejściowej wybieram po dwie wartości napięcia U_GS i odpowiadające im wartości prądu I_D.

UGS [V]	ID [mA]	Obliczone UP [V]	Obliczone IDSS [mA]
UDS=1V
0,32	1,37	3,442	3,66
0,42	1,77
UDS=2V
0,323	2,79	3,084	4,554
0,448	2,39
UDS=3V
0,271	2,99	2,902	4,982
0,399	2,57

Wykonanie obliczeń potrzebnych do narysowania charakterystyki teoretycznej.

Wykorzystując obliczone wcześniej parametry I_DSS oraz U_P można obliczyć I_D dla poszczególnych wartości napięcia U_GS.

Charakterystyka teoretyczna
UDS = 1V		UDS = 2V		UDS = 3V
UP = 3,442 V		UP = 3,084 V		UP = 2,902 V
IDSS = 3,66 mA		IDSS = 4,554 mA		IDSS = 4,982 mA
UGS [V]	ID [mA]	UGS [V]	ID [mA]	UGS [V]	ID [mA]
0	3,66	0	4,54	0,19	4,318
0,17	3,307	0,18	4,026	0,37	3,793
0,26	3,128	0,45	3,312	0,47	3,499
0,48	2,71	0,54	3,089	0,6	3,135
0,7	2,32	0,67	2,782	0,71	2,87
1	1,842	0,76	2,578	0,91	2,347
1,23	1,51	0,96	2,153	1,08	1,964
1,31	1,404	1,27	1,571	1,19	1,734
1,74	0,895	1,7	0,914	1,73	0,8126
2,21	0,469	2,13	0,434	2,16	0,324

Porównanie charakterystyk: rzeczywistej oraz teoretycznej

Obliczenie kondunktancji wyjściowej g_DS w funkcji napięcia wyjściowego g_DS (U_GS)

UGS = 0V			UGS = -0,5V			UGS = -1V
UDS [V]	ID [mA]	gDS [V]	UDS [V]	ID [mA]	gDS [V]	UDS [V]	ID [mA]	gDS [V]
0,01	0,06		0	0,05		0,01	0,04
0,12	0,53	4,27	0,23	0,77	3,13	0,34	0,8	2,30
0,22	0,93	4,00	0,4	1,33	3,29	0,57	0,57	-1,00
0,32	1,37	4,40	0,7	2,13	2,67	1,18	1,93	2,23
0,42	1,77	4,00	1,07	2,85	1,95	1,72	2,14	0,39
0,55	2,22	3,46	1,37	2,16	-2,30	2,4	2,25	0,16
0,67	2,65	3,58	2	3,73	2,49	3,6	2,3	0,04
0,86	3,21	2,95	3,6	4,02	0,18	4,73	2,33	0,03
1,07	3,78	2,71	5,03	4,08	0,04	6,54	2,36	0,02
1,36	4,4	2,14	6,21	4,1	0,02	7,94	2,38	0,01

Wnioski

W czasie pomiarów korzystaliśmy z jednego z trzech układów pracy tranzystora, był to układ pracy o wspólnym źródle (OS). Pozostałe układy pracy to układ o wspólnym drenie (OD) i o wspólnej bramce (OG).

Wykresy charakterystyk przejściowej i wyjściowej są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi. Na wykresie charakterystyki przejściowej widać, że wraz ze wzrostem napięcia U_DS zmniejsza się wartość prądu I_D, wykres jest parabolą.

Wykres charakterystyki wyjściowej jest również parabolą, w której, dla co raz większych wartości napięcia U_DS prąd I_D stabilizuje się od pewnego miejscu (dla U_DS>1,5 V).

Punkty, w których prąd zaczyna utrzymywać się przy stałej wartości nazywamy punktami nasycenia.

Głównymi zaletami tranzystorów polowych są: duża rezystancja wejściowa, odporność na promieniowanie oraz małe szumy w porównaniu z tranzystorami bipolarnymi, a dzięki swoim niewielkim wymiarom znajdują one coraz częstsze zastosowanie w układach analogowych i cyfrowych.

10

10

1

---