Исследование основных характеристик
полевого транзистора с управляющим p-n-переходом
Цель работы. Исследовать вольт-амперные характеристики (ВАХ) полевого транзистора.
Оборудование. Лабораторный стенд 87Л-01, сменная панель 7.
Объект исследования. Транзистор КП103А или аналогичный.
Общие сведения
Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей через проводящий канал и управляемым поперечным электрическим полем. В отличие от биполярного транзистора действие полевого транзистора обусловлено носителями заряда одной полярности: либо только электронами в канале n-типа, либо только дырками в канале p-типа. Поэтому такие транзисторы называют униполярными.
Различают два вида полевых транзисторов (ПТ): с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором.
Управление током в полевом транзисторе с управляющим переходом осуществляется с помощью выпрямляющего электрического перехода, смещённого в обратном направлении. В качестве выпрямляющего перехода может быть использован p-n-переход, гетеропереход или переход Шоттки. В настоящее время дискретные полевые транзисторы реализуются с управляющим p-n-переходом в кремнии.
 |
Такой транзистор представляет собой полупроводниковую пластину n-типа (или р-типа), от торцов которой с помощью невыпрямляющих металлических контактов сделаны выводы электродов (рис. 1). Слой полупроводника между этими контактами, в котором регулируется поток носителей заряда, называют проводящим каналом. Электрод, через который в проводящий канал втекают носители заряда, называется истоком (И), а электрод, через который из канала вытекают носители заряда - стоком (С). На грань пластины в её центре наплавляют акцепторное вещество, создающее область p-типа; в результате образуется p-n-переход. От области p-типа сделан вывод для подачи на p-n-переход обратного напряжения. Электрод, на который подается напряжение, создающее электрическое поле для управления протекающим через канал током, называют затвором (З). Цепь затвора является входной, а цепь стока - выходной.
Другой разновидностью полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором, у которых проводящий канал электрически изолирован от затвора. Существуют два типа транзисторов с изолированным затвором: с индуцированным каналом и со встроенным каналом.
Основными ВАХ полевого транзистора являются выходные, связывающие ток и напряжение на выходе и характеристики передачи, проходные характеристики, связывающие выходной ток и входное напряжение.
Выходной(стоковой) характеристикой для схемы включения с общим истоком является зависимость тока стока от напряжения на стоке IС= =f(UСИ) при постоянном напряжении З-И UЗИ = const.
Характеристикой передачи (стоко-затворной) является зависимость IС =f(UЗИ) при постоянном напряжении С-И UСИ = const.
Термины, определения и обозначения параметров полевых транзисторов приведены в ГОСТ 19095-73. Основными параметрами полевых транзисторов являются:
1) крутизна стоко-затворной характеристики S - показывает влияние напряжения UЗИ на ток стока: S =DIС / DUЗИ при UСИ = const;
2) внутреннее (дифференциальное) сопротивление Ri - показывает влияние напряжения UСИ на IС: Ri =DUСИ / DIС при UЗИ = const. Чем больше Ri, тем более полого идет характеристика в области насыщения;
3) входное сопротивление Rвх : Rвх =DUЗИ/ DIЗ при UСИ = const. Так как ток IЗ является обратным током p-n-перехода, то Rвх очень велико;
4) напряжение отсечки UЗИ отс - напряжение между затвором и истоком, при котором ток стока достигает заданного низкого уровня (практически нуля);
5) ток утечки затвора IЗ ут - ток, протекающий через затвор при подаче на него обратного напряжения;
6) начальный ток стока IС нач - ток стока при UЗИ= 0;
7) максимально допустимый постоянный ток стока IС max ;
8) максимально допустимые постояные напряжения UСИ max , UЗИ max ;
9) постоянная рассеиваемая мощность сток-исток PСИ ;
10) максимальная частота усиления f - частота, на которой коэффициент усиления по мощности Kу, Р равен единице;
11) межэлектродные ёмкости ССИ, СЗИ, СЗС .