Основные параметры полевых транзисторов

В полевых транзисторах, в отличии от биполярных, ток в канале создается основными носителями заряда: электронами в n – канальных и дырками в p – канальных. В биполярных транзисторах управление выходным током осуществляется изменением входного тока, а у полевых транзисторов - изменением входного напряжения. Поэтому входное сопротивление полевых транзисторов на несколько порядков выше, чем у биполярных. Соответственно, входные токи полевых транзисторов на несколько порядков меньше, чем у биполярных транзисторов. Поэтому усилительные свойства полевого транзистора, как и у электровакуумных приборов, оцениваются крутизной передаточной характеристики, а не коэффициентом передачи тока, как в биполярных транзисторах.

Эффективность управляющего действия затвора оценивается крутизной характеристики передачи, которая показывает количественное изменение тока стока при изменении напряжения на затворе на 1 вольт

при (2.25)

Графически крутизна равна наклону касательной в заданной точке характеристики передачи (сток – затворной, проходной).

Вторым важным параметром является внутреннее сопротивление полевого транзистора , которое характеризует воздействие напряжения сток – исток на ток стока .Оно определяется:

при (2.26)

Физический смысл внутреннего сопротивления - это сопротивление транзистора переменному току. Геометрически определяет наклон выходной характеристики транзистора в активной области: чем положе идет выходная ВАХ, тем больше .

Коэффициент усиления по напряжению

при (2.27)

показывает во сколько раз по отношению к изменению входного напряжения увеличивается изменение выходного напряжения при заданной величине тока стока.

Перечисленные три параметра , , называются малосигнальными параметрами полевого транзистора. Их назначение легко определяется по статическим характеристикам в заданной рабочей точке.

Связь между малосигнальными параметрами с учетом формул (2.25) – (2.27) представляется в виде:

(2.28)

т.е. из трех параметров независимы только два.

3. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Лабораторная работа выполняется на лабораторном стенде, содержащем базовый и измерительный модули со встроенными источниками питания, измерительными приборами и генератором сигналов.

Сборка исследуемых схем выполняется на монтажном поле с использованием функциональных элементов и соединительных проводов.

4. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

4.1Выписать из справочника паспортные данные транзисторов КП 303Г и КП 304А (или КП301Б), включая предельно допустимые параметры, зарисовать цоколевку транзисторов.

4.2 Для каждого типа транзисторов заготовить координатные сетки для построения выходных характеристик , выбрав удобный для построения масштаб. Нанести на графиках область допустимых режимов работы транзисторов, пользуясь данными п. 4.1, как показано на рис.14. Для построения линии произвольно выбрать 8 -10 значений из промежутка от 0 до , и в этих точках рассчитать ток стока по формуле . - предельно допустимая мощность, выписывается из справочника. Результаты расчета занести в табл.1 (для каждого типа транзистора) и по ним построить кривую .

Таблица 1:

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

5.1 Измерение статических характеристик ПТУПКП 303Г. Собрать схему для исследования рис.15.

Таблица2:

, В	,mA

5.2 Снять две характеристики передачи (сток – затворные) при двух напряжениях на стоке и . Результаты измерений занести в Таблицу 2.

5.3 Снять семейство выходных характеристик при трех значениях напряжения на затворе: . Данные занести в табл. 3. Uотс. Определить из результатов п. 5.2.

Таблица3:

	, mA
, В

5.4 Собрать схему для измерения статических характеристик МДП - транзистора с индуцированным каналом КП 304А (или КП301Б) по рис.16.

Таблица 4:

, В	, mA

5.5 Снять две сток – затворные характеристики МДП – транзистора КП 304А (или КП301Б) при напряжениях на стоке и результаты измерений занести в таблицу 4.

5.6 Снять семейство выходных характеристик при трех значениях напряжения на затворе (схема рис.17). Значения выбирать по сток – затворной характеристике при U_СИ=0,6U_СИдоп, снятой в п. 5.5, так, чтобы наименьшее значение соответствовало току стока , наибольшее значение U_ЗИ3 иоответствовало току , а третье

значение выбрать средним между двумя первыми: . Данные занести в таблицу 5.

Таблица 5:

, В	, mA
, В	, В	, В

6. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

6.1 При выполнении п. 5.2 следует изменять от 0 до напряжения отсечки (см. рис.7). Число точек на графике должно быть 8 …10.

6.2 По данным таблицы 2 построить характеристики передачи транзистора КП 303Г. Определить из графика .

6.3 При выполнении п.п. 5.3, 5.6 экспериментальные точки вносить в таблицы 3 и 5 и сразу же отмечать на приготовленных в расчетной части задания графиках. Необходимо следить, чтобы точки не выходили за пределы области разрешенных режимов работы транзистора.

6.4 По нанесенным на график точкам построить семейство выходных характеристик транзисторов.

6.5 По данным табл. 4 построить графики сток – затворных характеристик транзистора КП 304 А(или КП301Б).

6.6 Определить при токе стока I_С≈ 50…100, мкА. Измерения следует начать с этой точки, увеличивая затем . При этом следить, чтобы ток стока не превышал допустимого значения ( ).

6.7 По сток – затворной характеристике транзистора КП 303Г определить ее крутизну в рабочей точке: ; . Для расчета крутизны использовать формулу (2.25) в конечных приращениях.

6.8 На семействе выходных характеристик, снятых в п.5.3, проведите границу между крутым и пологим участками, пользуясь соотношением (2.14).

6.9 По выходным характеристикам определите внутреннее сопротивление транзистора по формуле (2.26) в следующих рабочих точках:

в режиме насыщения , ;

в линейном режиме (крутая часть ВАХ) при и трех значениях .

Результаты занести в таблицу 6.

Таблица 6:

, В	, кОм

6.10 По сток – затворным характеристикам МДП - транзистора определить крутизну (2.25) характеристики в рабочей точке ; , определенному в п. 5.6. По найденному значению вычислить удельную крутизну s по формуле (2.24).

6.11 На семействе выходных характеристик МДП – транзистора провести границу крутого и пологого участков ВАХ пользуясь соотношением (2.19).

6.12По выходным характеристикам МДП – транзистора вычислить сопротивление транзистора (2.26) в следующих рабочих точках:

в режиме насыщения , ;

в линейном режиме при и трех значениях , , , определенных в п.5.6. Данные расчета свести в таблицу, подобную таблице 6.

7. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

7.1 Справочные данные транзисторов.

7.2 Необходимые расчетные формулы.

7.3 Схемы исследований.

7.4 Таблицы и графики экспериментальных результатов.

7.5 Результаты расчетов.

7.6 Анализ полученных результатов и выводы по работе.

8. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Нарисуйте схему устройства ПТУП и объясните принцип его работы.

2. Назовите режимы работы ПТУП. При каких соотношениях между напряжениями затвора и стока транзистор работает в каждом из режимов?

3. Какова роль затвора в ПТУП?

4. Как будет работать транзистор при различных полярностях напряжения ? Какая полярность соответствует рабочему режиму ПТУП?

5. Нарисуйте выходные ВАХ ПТУП. Объясните характер зависимостей для каждого участка ВАХ.

6. Нарисуйте характеристики передачи ПТУП, объясните их поведение.

7. Укажите различие между ПТУП и МДП – транзисторами.

8. Объясните структуру и принцип работы МДП – транзистора с индуцированным каналом, назовите режим его работы.

9. Нарисуйте структуру и объясните принцип работы МДП – транзистора со встроенным каналом, назовите режимы его работы.

10. Нарисуйте семейства выходных характеристик МДП – транзисторов с индуцированным и встроенным каналами. Объясните их различие.

11. Нарисуйте и проанализируйте поведение сток – затворных характеристик МДП – транзисторов с индуцированным и встроенным каналами.

12. Перечислите основные параметры полевых транзисторов, укажите их физический смысл.

13. Укажите основные отличия полевых транзисторов от биполярных. Назовите их преимущества.

14. Объясните методику определения малосигнальных параметров полевого транзистора со статическими характеристиками.

9. ЛИТЕРАТУРА

[1], [2], [3], [4], [7], [16].

Лабораторная работа № 6

Исследование тиристора.

Цель работы:

Исследование принципа работы, вольт – амперной характеристики и параметров тиристора

ВВЕДЕНИЕ

При решении многих задач автоматизации и управления технологическими процессами, телемеханики и связи возникает необходимость коммутации (отключения, подключения и переключения) электрических цепей. Широко распространенные в недавнем прошлом механические и электромеханические переключатели (реле) не обеспечивают необходимой надежности и быстродействия, поэтому разрабатывались электронные переключатели, к числу которых можно отнести электронные ключи и триггеры, выполненные на транзисторах.

Электронный ключ - это устройство, имеющее два устойчивых состояния: с низкой и высокой проводимостью, причем переход из одного состояния в другое может осуществляться с помощью управляющих электрических сигналов. Этим требованиям удовлетворяет полупроводниковый прибор, называемый тиристором. Его основное назначение состоит в замыкании и размыкании цепи нагрузки при воздействии внешнего управляющего сигнала. Как и транзисторный ключ, тиристор имеет два статических состояния: закрытое (с низкой проводимостью) и открытое (с высокой проводимостью). В каждом из них тиристор может находиться сколь угодно долго, а переход из одного состояния в другое происходит относительно быстро под воздействием кратковременного управляющего сигнала.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три (и более) p-n переходов, который может переключаться из закрытого состояния в открытое и наоборот.