Достоинства и недостатки полевых транзисторов

Основным отличием полевых транзисторов от биполярных является высокое входное сопротивление (~10⁶ Ом для полевых транзисторов с управляющим переходом и ~10¹²-10¹⁴ Ом для МДП-транзисторов). Работа на основных носителях заряда обеспечивает полевым транзисторам по сравнению с биполярными и более высокую температурную стабильность, а наличие тока насыщения на ВАХ позволяет использовать их в качестве генератора тока. Полевые транзисторы обладают меньшим уровнем шумов по сравнению с биполярными.

Важным достоинством МДП-транзисторов с индуцированным каналом является отсутствие проводимости при нулевом напряжении на затворе, т.е. они не потребляют мощность даже при наличии напряжения сток-исток. К недостаткам полевых транзисторов с р-n-переходом можно отнести то, что они работают только при одной полярности входного напряжения.

При работе с МДП-транзисторами необходимо соблюдать определенные меры предосторожности. Т.к. толщина канала под затвором очень мала, то существует вероятность его пробоя из-за статических электрических зарядов на затворе (причем пробой носит тепловой необратимый характер). Поэтому при транспортировке и монтаже выводы МДП-транзисторов должны быть замкнуты между собой.

Лабораторная работа № 24,а

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ЖИЗНИ НЕРАВНОВЕСНЫХ НОСИТЕЛЕЙ ЗАРЯДА С ПОМОЩЬЮ ОПТОПАРЫ

Порядок выполнения работы:

1. Включить в сеть измерительную установку. Инструкции по работе с осциллографом и генератором находятся на рабочем месте.

2. Получить на экране осциллографа кривые релаксации, аналогичные рис.3.

3. При какой-либо частоте генератора определить для трех значений k (k ≤ 0,25) величину τ, согласно приведенной ранее формуле( 1 ).

4. Произвольно изменяя частоту генератора, повторить измерения не менее пяти раз.

5. Определить среднее значение времени жизни неравновесных носителей заряда, а также абсолютную и относительную погрешности измерений.

Контрольные вопросы

1. Что называется равновесными и неравновесными носителями заряда?

2. Опишите принцип действия светодиода.

3. Что называется оптопарой, каково ее конструктивное исполнение?

Литература

1. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы. – СПб.: Лань. 2001, 2006, 2009г.

2. Гуртов В.А. Твердотельная электроника (учебное пособие). – М. Техносфера. 2005.

3. Лебедев А.Ю. Физика полупроводниковых приборов.– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. – 488 с.

Лабораторная работа №1

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА И СХЕМЫ ЕГО ВКЛЮЧЕНИЯ

Цель работы.

Изучение устройства, принципа действия, типов и схем включения полупроводникового биполярного транзистора. Измере­ние входных и выходных характеристик биполярного транзистора в ста­тическом и динамическом режиме.

Приборы и принадлежности.

Лабораторная установка с биполяр­ным транзистором, генератор низкочастотных сигналов Г3-18, осцилло­граф С1-72, мультивольтметр В3-39.

Порядок выполнения работы (статический режим).

По заданию преподавателя снять семейство входных и выходных характеристик би­полярного транзистора для схемы с общей базой или общим эмиттером. Результаты занести в табл. 1 и 2. При снятии входных характеристик в схеме с ОБ необходимо поддерживать постоянным напряжение на кол­лекторном переходе, а при снятии выходных характеристик постоянным поддерживается ток через эмиттер. Для схемы с ОЭ входные характери­стики снимаются при постоянно поддерживаемом напряжении на коллек­торном переходе, а при снятии выходных характеристик неизменным должен оставаться ток базы. Особенности работы с лабораторным стен­дом и последовательность операций при снятии соответствующих харак­теристик представлены на рабочем месте. По результатам измерений построить семейство входных и выходных характеристик для соответ­ствующих схем включения транзистора.

Таблица 1

Входные характеристики для схемы с ОБ

	UК = 0 В	UК = -5 В
UЭБ (мА)
IЭ (В)

Таблица 2

Выходные характеристики для схемы с ОБ
(значения I_Э – на рабочем месте )

IЭ= мА

IЭ= мА

IЭ= мА

IЭ= мА

UКБ (мА)

IК (В)

Порядок выполнения работы (динамический режим). Подклю­чить к сети генератор низкочастотных сигналов Г3-18, осцилло­граф С1-72 и мультивольтметр В3-39.

Исследовать зависимость входного и выходного сопротивлений, ко­эффи­циентов усиления по току (К_I), по напряжению (К_U) и мощности (К_P) от сопротивления нагрузки (R_Н) для разных схем включения транзи­стора.

1. Собрать схему с ОБ (коммутаторы блока в положениях 2,4,5,7,12). Нажать кнопку 3 (контрольные точки) и потенциометром G1 установить напря­жение питания U_П (5В или 10В). При этом переключатель стенда I2V2 должен находиться в положении (-), а I1V1 – в положении V1. Подать на клеммы Вход 1 от генератора Г3-18 сигнал напряжением 50 мВ и часто­той 2 кГц. Грубая оценка сигнала производится осциллографом на чув­ствительности 0,05 Вольт/дел. (примерно 2 клетки по вертикали), а точ­ная – с помощью милливольтметра. Величина выходного сигнала с гене­ратора регулируется ступенчато ручкой dB, а плавно – ручкой с симво­лом .

Изменяя сопротивление нагрузки R_Н переключателем B6 (переключа­тель на стенде с цифрами 12, 13, 14, 15), измерить, используя милли­вольтметр, подключенный к контрольным точкам КТ при соответствую­щем нажатии клавиши, напряжение генератора -50 мВ (КТ6), напряже­ние на входе транзистора К5 и на нагрузке (КТ7).

Вычислить R_ВХ, R_ВЫХ, К₁, К_U, К_P при каждом R_Н. Данные свести в табл.3.

2. Собрать схему с ОЭ (1,4,6,7,12). Генератор подключать к точкам Вход 2. Повторить измерения.

3. Собрать схему с ОК (1,3,5,8,12). Генератор подключать к точкам Вход 2. Повторить измерения.

Сравнить полученные результаты и объяснить их, исходя из общих физических принципов работы биполярного транзистора.

Таблица 3

Переменная	Способ определения	Напряжение питания
5В	10В
U2	Установить UГ=-50мВ на выходе Г3-18 *
Rизм	Rизм= R6(ОБ) Rизм= R1(ОЭ, ОК)	R1= 1кОм	R6= 47Ом	R1= 1кОм	R6= 47Ом
RН	Устанавливается переключателем	Ом	Ом	3,6 кОм	кОм	Ом	Ом	3,6 кОм	кОм
UВХ	ОБ – (КТ5) ОЭ, ОК – (КТ2)
UВЫХ	Измеряется в (КТ7)
IВХ	(UГ- UВХ)/ Rизм
IН	UВЫХ / RН
RВХ	UВХ /IВХ
RВЫХ	UВЫХ. Х.Х / IВЫХ.К.З **
К1	IВЫХ / IВХ
КU	UВЫХ / UВХ
КP	КU∙К1

^* Схема ОБ: установка 50 мВ при включении КТ6

схема ОЭ, ОК: установка 50 мВ при включении КТ1

^** U_{ВЫХ. Х.Х} = U_ВЫХ при R_Н = 10 кОм. I_ВЫХ.К.З = I_Н при R_Н = 20 Ом

Контрольные вопросы:

1. Обьясните принцип работы биполярного транзистора.

2. Каким образом в транзисторе происходит усиление электрических сигналов?

3. Охарактеризуйте схемы включения биполярного транзистора.

4. Объясните семейство выходных характеристик транзистора в схеме с общей базой.

5. Объясните семейство выходных характеристик транзистора в схеме с общим эмиттером.

6. Влияет ли температура на характеристики транзистора?

7. Поясните, как определяются h-параметры по характеристикам транзистора.

Литература

1. Пасынков В.В. Полупроводниковые приборы. – СПб.: Лань. 2001, 2006, 2009.

2. Гуртов В.А. Твердотельная электроника (учебное пособие). – М. Техносфера. 2005.

Лабораторная работа №1П