Московский государственный технический университет

им. Н .Э Баумана

Отчет по лабораторной работе

Исследование вольтамперных характеристик

полевого транзистора.

Выполнил Проверил

ст. гр. БМТ2-51 доц. каф. РЛ-1

Пашковский Ю.К. Созинов Б.Л.

Москва 2005г.

Цель работы: освоение методов экспериментального исследования работы полевого транзистора с управляющим переходом в статическом и ключевом режимах работы.

Задачи работы: а)получить статические вольтамперные характеристики транзистора, на базе которых определить его малосигнальные усилительные параметры; б)исследовать временные параметры выходного сигнала в зависимости от элементов схемы при работе транзистора в ключевом режиме.

Приведём паспортные данные исследуемого транзистора КП302 АМ:

Р_max=300 мВт –максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность стока.

I_с.max=24 мА –максимально допустимый постоянный ток стока.

U_си.max=20 B – максимально допустимое постоянное напряжение сток-исток.

U_зи.max=10 В – максимально допустимое напряжение затвор-исток.

U_си=7 В, U_зи=0 В, S=5 мА/В – значение крутизны (отношение приращения тока стока к приращению напряжения затвор-исток при постоянном напряжении на стоке).

Исследование статического режима работы транзистора

Схема для измерения семейства статических выходных и статической передаточной (стоко-затворной) характеристики транзистора, включенного по схеме с общим истоком, имеет вид:

Рис. 1. Схема для измерения статических ВАХ полевого транзистора.

Методика измерений выходных характеристик:

Статическая выходная характеристика полевого транзистора в схеме ОИ представляет зависимость тока стока I_С от напряжения между стоком и истоком U_СИ при постоянном напряжении между затвором и истоком U_ЗИ. Первую характеристику из семейства необходимо получить для напряжения на затворе U_ЗИ =0 В. Для этого надо непосредственно соединить затвор перемычкой с общим проводом макета (перемычку оторвать от клеммы 13 и соединить с общим проводом макета). Далее постепенно повышать от нуля напряжение источника питания выходной цепи (правый источник на схеме) и при этом измерять ток стока I_С.

На первом этапе (в области крутого изменения стокового тока) брать шаг изменения напряжения на стоке U_СИ менее 1 В (выбран шаг δU_си=0.25 В при U_си=0…2 В; δU_си=0.5 В при U_си=2…4 В). После достижения напряжения насыщения U_СИ.НАС. и измерении соответствующему ему начального тока стока I_С.НАЧ. шаг приращения напряженияU_СИ увеличить (δU_си=1 В при U_си=4…9 В; δU_си=2 В при U_си=9…15 В). Максимальное напряжение на стоке ограничивается возможностями источника питания выходной цепи.

После измерения выходной характеристики для U_ЗИ =0 В необходимо восстановить схему: между выводом затвора и клеммой 13 поставить перемычку.

Аналогично провести измерения выходных характеристик для напряжения на затворе U_ЗИ= -0.5 В, -1 В, -1.5 В, которые устанавливаются регулировкой напряжения источника питания входной цепи (левый источник на схеме).

Методика измерений передаточной характеристики:

Статическая стоко-затворная характеристика полевого транзистора представляет зависимость тока стока I_C от напряжения на затворе U_ЗИ при постоянном напряжении на стоке U_СИ. Для измерения ее в области пологого изменения тока стока установить напряжение на стоке U_СИ= 5В регулировкой напряжения источника питания выходной цепи (левый источник на схеме). Подать напряжение на затвор порядка -5 В, чтобы ток стока I_C был бы равен нулю. Медленно уменьшать напряжение на затворе U_ЗИ до появления тока стока I_C (на уровне 10 –100 мкА). Принять это напряжение за напряжение отсечки U_З.ОТС. . Далее уменьшать напряжение на затворе U_ЗИ с шагом 0.2 В и измерять соответствующие им токи стока I_C.

Результаты эксперимента.

Полученные в результате измерений данные сведём в таблицы:

А) результаты измерений семейства статических выходных характеристик

Таблица №1

Uси В	0.25	0.50	0.75	1.00	1.25	1.50	1.75	2.00	2.5	3.0	3.5	4.0	5.0	6.0	7.0	8.0	9.0	11.0	13.0	15.0
Ic,мА Uзи= 0В	1.90	3.36	4.51	5.33	5.84	6.17	6.36	6.51	6.70	6.82	6.91	6.98	7.09	7.17	7.23	7.26	7.28	7.34	7.39	7.40
Ic,мА Uзи= -0.5В	1.08	1.78	2.17	2.35	2.46	2.53	2.58	2.62	2.69	2.74	2.78	2.81	2.87	2.91	2.95	2.99	3.02	3.07	3.12	3.16
Ic,мА Uзи= 1В	0.29	0.36	0.39	0.41	0.42	0.43	0.44	0.45	0.46	0.48	0.49	0.50	0.51	0.52	0.53	0.54	0.55	0.57	0.58	0.60

Б) результаты измерений статической передаточной характеристики (U_си=5В;

при U_зи=1,35В Iс=10мкА, значит выберем U_отс.зи=1.35 В):

Таблица №2

Uзи, В	1.35	1.20	1.00	0.80	0.60	0.40	0.20	0.00
Ic, мА	0.01	0.12	0.55	1.29	2.35	3.72	5.19	6.97

По результатам измерений построим семейство выходных (см. график 1), а также передаточную характеристики транзистора (см. график 2), используя универсальную математическую программу Matlab, которая упрощает проведение вычисления и построение необходимых зависимостей.

График 1. Выходные характеристики полевого транзистора КП302 АМ.

По полученной кривой для Uзи=0 определим приближенное значение напряжения насыщения Uнас.си и соответствующее ему значение тока стока Ic:

Uнас.си=2..5 В, Ic=7.0…7.39 мА. Из опыта по определению передаточной характеристики получено, что Uотс.зи=1.35 В.

График 2. Передаточная характеристика полевого транзистора (Uси=5 В).

По измеренным статическим ВАХ полевого транзистора вычислим мало сигнальные параметры в области полого изменения тока стока (Ucи>Uнас.си=2В).

К числу основных мало сигнальных параметров полевого транзистора относятся выходное сопротивление Rвых ( Rвых= U_СИ/I_С при постоянном напряжении на затворе U_ЗИ), крутизна S ( S=I_С/U_ЗИ при постоянном напряжении на стоке) и коэффициент усиления  (=U_СИ/U_ЗИ при постоянном токе стока). Выходное сопротивление Rвых определим по семейству выходных характеристик, крутизну S – по стоко-затворной характеристике, а коэффициент усиления вычислим как =S*Rвых.

Таблица №3.

dUси, В	11	11	11
dIc, мА	0.1	0.35	0.42
Ic, мА	0.55	2.98	7.19
Rвых, кОм	110.00	31.43	26.19

Таблица №4.

dUзи, В	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
dIc, мА	0.01	0.11	0.43	0.74	1.06	1.37	1.47	1.78
Ic, мА	0.01	0.12	0.55	1.29	2.35	3.72	5.19	6.97
S, мА/В	0.05	0.73	2.15	3.70	5.30	6.85	7.35	8.90

Таблица №5.

Rвых, кОм	110.00	31.43	26.19
S, мА/В	2.15	6.14	9.16
Ic, мА	0.55	2.98	7.19
	236.54	193.13	239.92

Построим зависимости изменения выходного сопротивления Rвых и крутизны S в зависимости от тока стока при напряжении Uси>Uси.нас ( Uси>4В):

Рисунок1.Зависимость выходного сопротивления транзистора от тока истока.