Лабораторная_работа203М_150129 (Лабораторная_работа203М_150129.doc)

2020-08-18СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Лабораторная_работа203М_150129.doc", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "полупроводники (факи)" из 3 семестр, которые можно найти в файловом архиве МФТИ (ГУ). Не смотря на прямую связь этого архива с МФТИ (ГУ), его также можно найти и в других разделах. .

Онлайн просмотр документа "Лабораторная_работа203М_150129"

Текст из документа "Лабораторная_работа203М_150129"

6


Моделирование статических и динамических характеристик полевых транзисторов

Лабораторная работа №203М

1.Задание к допуску

Ознакомиться с методикой создания проекта и моделирования электронных элементов в системе проектирования печатных плат OrCAD_10.5.

Получить от преподавателя номер набора полевых транзисторов. В папке FRTK\#Gr\NAME\ создать проект с именем данной лабораторной работы [1].

Подключить библиотеки: SPECIAL, SOURCE и JJFET.

Для OrCAD_10.5_DEMO подключить библиотеки: SPECIAL, SOURCE, EVAL и EVALAA. В DEMO версии доступны для моделирования только два n-канальных полевых транзистора J2N3819, J2N4393 из библиотеки EVAL.

    1. Начертить в тетради схемы моделирования вольтамперных характеристик:

  • n-канальных(рис.1.1,n),

  • p-канальных полевых транзисторов (рис.1.1,p)

Рис.1.1 Схемы моделирования вольтамперных характеристик полевых транзисторов

    1. Начертить в тетради схему моделирования компенсации нелинейности проводимости n-канального полевого транзистора (рис.1.2.n)

Рис.1.2.n Схема моделирования компенсации нелинейности проводимости n-канального полевого транзистора

    1. Начертить в тетради схему моделирования компенсации нелинейности проводимости p-канального полевого транзистора (рис.1.3.p)

Рис.1.2.p Схема моделирования компенсации нелинейности проводимости p-канального полевого транзистора

    1. Начертить в тетради схемы моделирования емкости затворов полевых транзисторов (рис.1.3)

Рис.1.3. Схемы моделирования емкости затворов полевых транзисторов

    1. Начертить в тетради схемы моделирования переходных процессов полевых транзисторов (рис.1.4)

Рис.1.4. Схемы моделирования переходных процессов полевых транзисторов

2.Задание к выполнению работы

2.1,n. Составить схему моделирования вольтамперных характеристик n-канального полевого транзистора (рис.1.1,n).

Установить напряжение источника V2 равным +1mV. В режиме DC Sweep получить зависимость тока стока ID(J1) от напряжения источника V1 в диапазоне от –(3…1)V до 0V c шагом 0.01V. Определить масштаб проводимости вертикальной оси координат. По полученной зависимости определить U0(J1) и gko(J1).

Перерисовать полученную зависимость проводимости в тетрадь.

2.1,p. Составить схему моделирования вольтамперных характеристик p-канального полевого транзистора (рис.1.1,p).

Установить напряжение источника V4 равным -1mV. В режиме DC Sweep получить зависимость тока стока -ID(J2) от напряжения источника V3 в диапазоне от 0V до +(1…3)V c шагом 0.01V. Определить масштаб проводимости вертикальной оси координат. По полученной зависимости определить U0 (J2) и gko(J2).

Перерисовать полученную зависимость проводимости в тетрадь.

2.2,n. Установить напряжение источника V2 равным +5V. Получить зависимость тока стока ID(J1) от напряжения источника V1 в диапазоне от U0 (J1) до 0V.

Перерисовать полученную зависимость тока в тетрадь.

2.2,p. Установить напряжение источника V4 равным -5V. Получить зависимость тока стока ID(J2) от напряжения источника V3 в диапазоне от 0V до U0 (J2).

Перерисовать полученную зависимость тока в тетрадь.

2.3,n.1 Получить зависимость тока стока ID(J1) от напряжения источника V2 в диапазоне от 0V до +5V c шагом 0.01V с параметрическим изменением напряжения V1 на затворе от U0 до 0V с шагом примерно равным – U0 (J1)/5.

Перерисовать полученные зависимости тока в тетрадь.

2.3,n.2. Повторить предыдущий пункт задания для трех значений напряжения V1 на затворе: -0.05v, 0V и +0.05V. Определить по полученным результатам gm(J1), gi(J1), UA(J1) и M(J1) = gm(J1)/ gi(J1).

2.3,p.1 Получить зависимость тока стока ID(J2) от напряжения источника V4 в диапазоне от -5V до 0V c шагом 0.01V с параметрическим изменением напряжения V3 на затворе от 0V до U0 с шагом примерно равным U0 (J2)/5.

Перерисовать полученные зависимости тока в тетрадь.

2.3,p.2. Повторить предыдущий пункт задания для трех значений напряжения V3 на затворе: -0.05v, 0V и +0.05V. Определить по полученным результатам gm(J2), gi(J2), UA(J2) и M(J2) = gm(J2)/ gi(J2).

2.4,n. Составить схему моделирования компенсации нелинейности проводимости n-канального полевого транзистора (рис.1.2.n). Получить зависимости токов стока ID(J1) и ID(J2) от напряжения источника V2 в диапазоне от 0V до +2V c шагом 0.01V с параметрическим изменением напряжения V1 на затворе от 2 U0 до 0V с шагом примерно равным –2 U0 (J1)/5.

Перерисовать полученные зависимости тока в тетрадь.

2.4,p. Составить схему моделирования компенсации нелинейности проводимости p-канального полевого транзистора (рис.1.2.p). Получить зависимости токов стока ID(J1) и ID(J2) от напряжения источника V2 в диапазоне от -2V до 0V c шагом 0.01V с параметрическим изменением напряжения V1 на затворе от 0V до 2 U0с шагом примерно равным 2 U0 (J1)/5.

Перерисовать полученные зависимости тока в тетрадь.

2.5. Составить схему моделирования емкости затворов полевых транзисторов (рис.1.3).

Сопротивления резисторов нагрузки R1, R2 сделать глобальным параметром {RD}, с номинальным значением RD=1k.

Задание на моделирование (Simulations Settings) перевести в режим получения временных диаграмм (Time Domain (Transient)), установить Run to Time = 3us, Start saving data after = 10ns, Maximum step size = 1ns. Для трех значений глобального параметра {RD}: 100, 1k и 10k получить временные диаграммы токов затворов IG(J1), IG(J2) и контрольного конденсатора C1. По известной емкости контрольного конденсатора определить масштаб вертикальной оси в единицах пикофарад.

Перерисовать полученные временные диаграммы емкостей в тетрадь.

2.6. Составить схему моделирования переходных процессов полевых транзисторов (рис.1.4).

Амплитуды (V2) импульсов генераторов V1 и V3 должны быть равны U0 полевых транзисторов J1 и J2.

Проведя предварительное моделирование, подобрать для каждого полевого транзистора длительность (PW) импульса генератора так, чтобы она была соизмерима с длительностями фронтов и спадов напряжений на стоках.

Для каждого транзистора установить Run to Time = 1.5*PW, Start saving data after = 0, Maximum step size = 0.1ns.

2.6.1. Получить временные диаграммы токов стоков ID(J1), ID(J2) при двух значениях глобального параметра {RD}: 1 и 1k.

2.6.2. Получить временные диаграммы напряжений на стоках ID(J1), ID(J2) при номинальном значении глобального параметра {RD} 1k.

Перерисовать, полученные, для каждого транзистора временные диаграммы токов стоков ID(J1) и ID(J2) и напряжений на стоках UD(J1) и UD(J2) в тетрадь.

3.Задание к сдаче работы

    1. Как изменятся результаты моделирования пунктов 2.1,n,p, если поменять знаки напряжений источников V2 и V4 в схемах рис.1.1n,p?

    1. Как зависят результаты моделирования пунктов 2.1,n,p от температуры?

    1. По результатам моделирования пунктов 2.1,n,p построить зависимости дифференциального сопротивления каналов полевых транзисторов от напряжения затвора.

    1. Определить по результатам моделирования п.2.2.n,p gm(J1,J2), сравнить с полученным в пунктах 2.3,n,p.

    1. Определить по результатам моделирования п.2.3.n,p.1 gko(J1,J2) и gi(J1,J2).

    1. Как зависит gi(J1,J2) в области насыщения от напряжения исток затвор?

    1. Как зависят результаты моделирования компенсации нелинейности проводимости каналов полевых транзисторов от сопротивления резисторов R1=R2 в схемах рис.1.2,n,p?

    1. Как зависят результаты моделирования компенсации нелинейности проводимости каналов полевых транзисторов от отношения сопротивлений резисторов R1/R2 в схемах рис.1.2,n,p?

    1. Как зависят результаты моделирования компенсации нелинейности проводимости каналов полевых транзисторов от температуры?

    1. Определить по результатам моделирования п.2.3.n,p.1 gko(J1,J2) и gi(J1,J2).

    1. Как изменятся результаты моделирования п.2.5 при RD = 10000k и V2=V4=0, если в полевом транзисторе поменять сток с истоком?

    1. Как зависит от температуры gko(J1,J2)?

    1. Как зависит от температуры gm(J1,J2)?

    1. Как зависит от температуры gi(J1,J2)?

    1. Как зависит от температуры U0 (J1,J2)?

Список литературы

  1. Б.Н.Митяшев. Полупроводниковые приборы. Изд.МФТИ, 1978.

  2. А.С.Терентьев. Биполярный транзистор. Изд.МФТИ, 2006.

  3. В.П.Псурцев. Моделирование электронных схем.

Приложение 1

Наборы полевых транзисторов

№ набора

n-канальные

p-канальные

1

J2sk300

J2sj40

2

J2sk301

J2sj44

3

J2sk303

J2SJ45

4

J2sk304

J2sj72

5

J2sk316

J2sj74

6

J2sk330

J2sj103

7

J2sk332

J2sj104

8

J2sk333

J2sj105

9

J2sk334

J2sj106

10

J2sk362

J2sj107

11

J2sk363

J2sj108

12

J2sk364

J2sj109

13

J2sk365

J2sj125

14

J2sk366

J2sj129

15

J2sk367

J2sj144

16

J2sk368

J2sj145

17

J2sk369

J2sj163

18

J2sk370

J2sj164

19

J2sk371

J2sj72

20

J2sk372

J2sj103

Приложение 2

PSpice модели полевых транзисторов

n-канальные полевые транзисторы

.model J2sk300 NJF(Beta=24.54m Rs=10.28 Rd=10.28 Betatce=-.5 Lambda=33.33m

+ Vto=-1.068 Vtotc=-2.5m Cgd=3.634p M=.3333 Pb=1 Fc=.5

+ Cgs=5.923p Isr=49.61p Nr=898.5 Is=4.961p N=1 Xti=3

+ Alpha=290.6u Vk=77.59 Kf=2.712E-18 Af=.7967)

.model J2sk301 NJF(Beta=3.559m Rs=28.98 Rd=28.98 Betatce=-.5 Lambda=20.43m

+ Vto=-1.562 Vtotc=-2.5m Cgd=4.225p M=.3333 Pb=1 Fc=.5 Cgs=4.6p

+ Isr=1.543n Nr=2 Is=154.3p N=1 Xti=3 Alpha=10u Vk=100 Kf=1E-18

+ Af=1)

n-канальные полевые транзисторы

.model J2sj40 PJF(Beta=2.211m Rs=98.27 Rd=98.27 Betatce=-.5 Lambda=2.571m

+ Vto=-2.046 Vtotc=-2.5m Cgd=1p M=.3333 Pb=1 Fc=.5 Cgs=17.55p

+ Isr=154.3p Nr=2 Is=15.43p N=1 Xti=3 Alpha=10u Vk=100 Kf=1E-18

+ Af=1)

.model J2sj44 PJF(Beta=20.62m Rs=1 Rd=1 Betatce=-.5 Lambda=1.5m Vto=-.6711

+ Vtotc=-2.5m Cgd=17.79p M=.3333 Pb=1 Fc=.5 Cgs=32p Isr=174.9p

+ Nr=2 Is=17.49p N=1 Xti=3 Alpha=10u Vk=100 Kf=81.89E-18 Af=1)

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5288
Авторов
на СтудИзбе
417
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее