Laboratorium Elektroniki cz I 2

Ćwiczenie 4

TRANZYSTOR POLOWY TYPU PN FET

4.1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z: właściwościami tranzystora polowego złączowego oraz podstawowymi parametrami technicznymi tranzystora PN FET. Program ćwiczenia obejmuje pomiary charakterystyk statycznych oraz wykorzystanie wyników tych pomiarów do wyznaczania podstawowych statycznych parametrów technicznych tranzystora PN FET.

4.2. Wprowadzenie 4.2.1. Wiadomości podstawowe o tranzystorach polowych złączowych

Tranzystorem polowym złączowym (tranzystorem złączowym unipolarnym) nazywamy element półprzewodnikowy sterowany za pomocą pola elektrycznego i posiadający zdolność wzmocnienia sygnałów prądu stałego i zmiennego. W przyrządzie tym sterowanie prądem wyjściowym odbywa się za pomocą poprzecznego pola elektrycznego, które zmienia konduktywność półprzewodnika, z którego wykonano prze* wodzący kanał tranzystora. Kanałem tym jest struktura złożona z warstwy półprzewodnika typu „n” lub „p". Oba końce kanału zakończone są elektrodami, z których jedna nazywa się źródłem (S), ponieważ dostarcza nośników prądu, a druga drenem (D), ponieważ odbiera te nośniki. W kanale odbywa się transport jednego tylko rodzaju nośników prądu - nośników większościowych, które są elektronami w przypadku materiału typu „n" lub dziurami w przypadku materiału typu „p". Elektroda sterująca nazywana bramką (G) oddzielona jest od kanału za pomocą złącza p-n spolaryzowanego zaporowo.

81

podstawowymi technologiami stosowanymi w produkcji tranzystorwrafefeW^W-jttT gą technologie epitaksjalne i epiplaname, a najczęściej wykorzystywanym materiałem jest krzem. Wytwarza się tranzystory o jednorodnym i niejednorodnym rozkładzie koncentracji domieszek w kanale, co jest związane między innymi z grubością kana-kj. Ogólnie można przyjąć, że tranzystory o grubym kanale posiadają jednorodny rozkład koncentracji domieszek i napięcie odcięcia U_p rzędu kilkunastu woltów, natomiast tranzystory o cienkim kanale posiadają niejednorodny rozkład koncentracji domieszek i napięcie U_p rzędu kilku woltów. Często konstrukcja tranzystora jest symetryczna, co oznacza, że wybór elektrod na dren i źródło jest umowny.

W odróżnieniu od tranzystorów bipolarnych tranzystory złączowe połowę mogą pracować tylko przy zaporowej polaryzacji złączą p-n, istnieje więc tylko jeden sposób polaryzacji:

- kanał typu „n": Uds > 0, Ues < 0,

- kanał typu „p": U_Ds < 0, Ugs > 0.

4.2.2. Charakterystyki statyczne

W przypadku tranzystorów polowych najczęściej interesują nas następujące rodziny charakterystyk:

■D “

lo^KUos.U,*^

I_D =f(U_GS)dlaU_DS = const (charakterystyka przejściowa) 1_D = f(U_DS)dla U_os =const (charakterystyka wyjściowa)

1_G = f(U_GS)dlaU_DS =const (charakterystyka wejściowa) I_G = f(U_DS)dlaU_GS = const (charakterystyka zwrotna)

Poniżej przedstawiono i omówiono charakterystyki przejściowe, wejściowe i wyjściowe. W praktyce wykorzystywane są przede wszystkim charakterystyki przejściowe i wyjściowe, natomiast charakterystyk zwrotnych nie wykorzystuje się ze względu ^na Pomijalnie mały efekt sprzężenia zwrotnego.

Tranzystor może znajdować się w jednym z czterech podstawowych stanów, tj.:

¹)    stan odcięcia: IUqs I > |U_P i, Uds - dowolne,

2)    stan nienazycenia: |Ugs I < IU_PI, IUds I £ Mosatp I (inne nazwy: zakres omowy, trio-

dowy),