Полевой (1075513)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

10

Министерство образования Российской Федерации

Московский государственный технический университет

им. Н.Э.Баумана

__________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ

”Электроника и микропроцессорная техника”

(часть 1)

для студентов - факультета БМТ

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК полевого ТРАНЗИСТОРА.

Созинов Б.Л.

Кафедра РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВА

__________________________________________________________________________

Москва 2005 год

Целью работы является освоение методов экспериментального исследования работы полевого транзистора с управляющим переходом в статическом и ключевом режимах работы. Задачами работы состоят в получении статических вольтамперных характеристик транзистора, на базе которых определяются его малосигнальные усилительные параметры, и в исследовании временных параметров выходного сигнала в зависимости от элементов схемы при работе транзистора в ключевом режиме.

Часть 1. Статические вольтамперные характеристики полевого транзистора.

1. Ознакомиться с паспортными данными полевого транзистора, тип которого указан на лабораторном макете «Полупроводниковые приборы». Приготовить график-заготовку для нанесения экспериментальных точек семейства выходных характеристик полевого транзистора.

Справочные данные на ряд типов полевых транзисторов приведен в приложении. Из них следует выбрать и перенести в рабочую тетрадь параметры заданного транзистора. На базе паспортных данных, как и для биполярного транзистора, строится график-заготовка для нанесения экспериментального семейства выходных характеристик полевого транзистора. При его приготовлении учитывайте, что максимальные токи стока I_С.МАКС полевых транзисторов, используемых в лабораторных макетах, не превышают 20 мА, а максимальное напряжение на стоке ограничено возможностью лабораторного источника питания 15 В (максимальное напряжение источника напряжения типа «Марс»).

1. Собрать схему для измерения статических вольтамперных характеристик полевого транзистора.

Используя лабораторный макет с полупроводниковыми приборами, стандартные измерительные приборы с цифровой индикацией и источники постоянного напряжения типа «Марс», собрать схему для измерения статических вольтамперных характеристик полевого транзистора, показанную на рис. 1. Подсоединение измерительных приборов, источников питания и соединение узлов на лабораторном макете проводится с помощью проводников и перемычек. При составлении схемы обращайте внимание на правильное включение полярности источников питания. До начала проведения экспериментальных работ собранная схема должна быть проверена преподавателем или техническим сотрудником лабораторного зала.

Р
ис. 1. Схема для измерения статических ВАХ полевого транзистора.

1. Провести измерения семейства выходных характеристик полевого транзистора, включенного по схеме с общим истоком (ОИ).

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 следует 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. Рекомендуется на первом этапе (в области крутого изменения стокового тока) брать шаг изменения напряжения на стоке U_СИ менее 1 В. После достижения напряжения насыщения U_СИ.НАС. и измерении соответствующему ему начального тока стока I_С.НАЧ. шаг приращения напряженияU_СИ может быть увеличен. Все результаты измерений непосредственно отражать на графике-заготовке и одновременно в рабочей тетради в виде таблицы. Максимальное напряжение на стоке ограничивается либо допустимой рассеиваемой мощностью (гипербола на графике-заготовке), либо 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).

1. Провести измерения статической передаточной (стоко-затворной) характеристики полевого транзистора в области пологого изменения тока стока.

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 установите напряжение на стоке U_СИ= 5В регулировкой напряжения источника питания выходной цепи (левый источник на схеме). Подайте напряжение на затвор порядка -5 В., чтобы ток стока I_C был бы равен нулю. Медленно уменьшайте напряжение на затворе U_ЗИ до появления тока стока I_C (на уровне 10 –100 мкА). Примите это напряжение за напряжение отсечки U_З.ОТС. и запишите его величину в своей рабочей тетради. Далее уменьшайте напряжение на затворе U_ЗИ с шагом 0.2 – 0.4 В. и измеряйте соответствующие им токи стока I_C. Результаты измерений записывайте в рабочую тетрадь в виде таблицы, по которым по окончанию измерений постройте график и представьте его преподавателю..

1. По измеренным статическим ВАХ полевого транзистора вычислить мало сигнальные параметры в области полого изменения тока стока.

К числу основных мало сигнальных параметров полевого транзистора относятся выходное сопротивление r ( r= 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 r определяется по семейству выходных характеристик, крутизну S – по стоко-затворной характеристике, а коэффициент усиления вычисляется как =S*r. Построить зависимости изменения выходного сопротивления r и крутизны S в зависимости от тока стока при напряжении Uси>Uси.нас.

Часть 2. Работа полевого транзистора в ключевом режиме.

1. Соберите экспериментальный стенд для исследования работы полевого транзистора в ключевом режиме.

Блок-схема экспериментальной установки для исследования работы полевого транзистора в ключевом режиме приведена на рис. 2.

Р
ис. 2. Блок-схема лабораторной установки для исследования работы полевого транзистора в ключевом режиме.

На лабораторном макете «Полупроводниковые приборы» необходимо собрать схему электронного ключа на полевом транзисторе, который в исходном положении должен находится в замкнутом состоянии. Для этого затвор полевого транзистора соедините через резистор Rgs=51 кОм (на макете R5) с общим проводом, к которому также следует подсоединить исток транзистора. Первоначально установите в стоковой цепи резистор Rd=620 Ом (на макете R1) и подведите к схеме от лабораторного источника питания напряжение Еп=15 В. При подсоединении источника питания соблюдайте правильную подачу полюсов напряжений (+ к сопротивлению Rd, - к общему проводу макета).

Управляющее напряжение электронным ключом является выходное импульсное напряжение от измерительного генератора Г5-54. Установите период следования его выходных импульсов равный Тсл=100 мкс (частота следования Fсл=10 кГц), временной сдвиг выходного импульса относительно синхроимпульса tзд=0.5 мкс, а длительность импульса tимп=2.5 мкс. Выходной импульс должен быть отрицательной полярности и иметь амплитуду Um.вх.=5 В. Используя коаксиальный «тройник» на выходе генератора, подведите его выходной импульс с помощью коаксиальных кабелей на вход электронного ключа и на один из Y-входов двухканального осциллографа типа АСК1022. При использовании коаксиальных кабелей, один из концов которых оканчивается двумя проводниками со штырями, то более длинный конец соединен с внешним проводом коаксиала. Этот провод должен быть соединен с общим проводом макета («земля») и осциллографа.

По Y-входам осциллографа используйте «открытые» входы, позволяющие измерять как переменные, так и постоянные напряжения. Синхронизацию развертки осциллографа установите внешним сигналом, которым является синхроимпульс генератора Г5-54. Длительность развертки выберете приблизительно равной 4 – 6 мкс. Настройте режим работы осциллографа так, чтоб на экране было бы устойчивое изображение импульсного сигнала от генератора Г5-54. Замерьте по осциллографу его параметры (длительность и амплитуду), сравните их с показаниями по лимбам генератора Г5-54.

На второй Y-вход осциллографа подайте выходное напряжение ключевой схемы (напряжение между стоком и истоком). Так как коаксиальный кабель не согласован с входным сопротивлением осциллографа, то его распределенная емкость выступает в дальнейших экспериментах в роли нагрузочного конденсатора. Величина этого конденсатора определяется по результатам эксперимента.

1. Определите стационарные выходные напряжения ключа в замкнутом состоянии для двух значений резистора Rd в стоковой цепи.

Для определения выходного напряжения «ключа» в исходном положении следует на выходной характеристике транзистора, полученной в первой части работы, построить нагрузочные прямые для Rd1=620 Ом и Rd2=3 кОм и напряжении питания Еп=15 В. Точки пересечения нагрузочных прямых с выходной характеристикой, снятой при напряжении между затвором и истоком Uзи=0 В, определяют выходные напряжения Uси.о(Rd1) и Uси.о(Rd2) и соответствующие им стоковые токи Ic(Rd1) и Ic(Rd2) транзистора. С приходом управляющего импульсного сигнала транзистор запирается и напряжение на выходе ключевой схемы по окончанию переходного процесса становится равным напряжению питания Еп. Поэтому амплитуда Um выходного импульса определяется как

Um=Еп-Uси.о

На этом этапе длительность переходного процесса определяется временем перезаряда конденсатора нагрузки Сн от Uси.о до Еп через резистор Rd. Если оценивать длительность tфр переднего фронта выходного импульса как время, в течении которого напряжение на выходе возрастает от уровня (Uси.о+0.1*Um) до уровня (Uси.о+0.9*Um), то оно определяется как

tфр=2.2*Rd*Cн (1)

Данное соотношение является основой для определения емкости Сн по результатам последующих экспериментов.

1. Измерить параметры выходного импульса ключевой схемы при Rd=620 Ом.

Для работы ключевой схемы включить источник питания и установить напряжение Еп=15 В. На экране осциллографа получить одновременно осциллограммы входного и выходного напряжений ключевой схемы, как показано на рис. 3.

Рис. 3. Осциллограммы выходного и входного импульсов ключевой схемы.

Зарисовать осциллограммы в рабочую тетрадь. Для измерения параметров выходного импульса оставить на экране осциллографа только его изображение и подобрать усиление по соответствующему Y-входу осциллографа так, чтоб его максимальный уровень был бы не менее 4-х клеток. При измерении уровней напряжений плавная регулировка усиления по Y- входам осциллографа должны стоять в крайнем положении по часовой стрелке.

Рис. 4. К измерению максимального и минимального импульсного выходного напряжения ключевой схемы.

Для измерения временных параметров, меняя усиление («дискретно» и «плавно») по Y- входу, добейтесь, чтоб амплитуда выходного импульса составляла условную «1», изображенную на экране осциллографа АСК ( при использовании осциллографов типа С1- получите амплитуду величиной в 5 клеток). Разместите осциллограмму так, чтобы нижний уровень амплитуды располагался на условном «0», верхний уровень на условной «1», начало импульса соответствовало одному из пересечений вертикальных и горизонтальных линий экрана. Используя обозначенные уровни «0.1» и «0.9» на экране осциллограф АСК, замерьте длительности переднего фронта tфр и спада заднего фронта tсп, как показано на рис. 5.

Рис. 5. К измерению временных параметров выходного импульса ключевой схемы.

По измеренной длительности переднего фронта tфр и используя соотношение (1), вычислите емкость Сн.

1. Измерить параметры выходного импульса ключевой схемы при Rd=3 кОм.

Замените в стоковой цепи ключевой схемы резистор с 620 Ом на 3 кОм. Восстановите ручки регулировки плавного усиления по Y-входам осциллографа в крайнее положение по часовой стрелке. Получите на экране осциллографа одновременно изображения входного и выходного импульсов. Убедитесь, что при длительности импульса tимп =2.5 мкс максимальное напряжение выходного импульса становиться практически равным напряжению питания Еп=15 В, т.е. переходной процесс на переднем фронте оказывается законченным. В противном случаи увеличите длительность выходного импульса генератора Г5-54. Обратите внимание на качественное изменение поведения заднего фронта выходного импульса ключевой схемы. Зарисуйте осциллограммы входного и выходного импульсов в рабочую тетрадь.

Для измерения параметров выходного импульса повторите операции, как и в предыдущем опыте. По измеренной длительности переднего фронта tфр и используя соотношение (), вычислите емкость Сн.

1. Обсудите полученные результаты по измерению параметров выходного импульса при изменении величины резистора Rd.

По проделанной работе индивидуально каждым студентом оформляется отчет, в котором следует привести:

1. Цель и задачи работы.

2. паспортные данные исследуемого транзистора.

3. Схемы и методику по измерению статических ВАХ транзистора.

4. Результаты экспериментальных измерений.

5. Способы определения мало сигнальных параметров полевого транзистора и их зависимости от тока стока в области его полого изменения.

6. Схемы и методику по измерению параметров выходного импульса ключевой схемы на полевом транзисторе.

7. Результаты измерений параметров выходного импульса ключевой схемы с объяснением видов переходных процессов.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лабораторной работы