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

Текст из файла (страница 7)

Рис. №36:

Принципиальная схема ПНХТ - 2.

Тр-р – входной трансформатор;

• R_рег – потенциометр

• R_огр – ограничительный резистор;

• R_т – токосъёмный резистор;

• ГСт – генератор ступенек;

• ЭЛТ – электроннолучевая трубка.

Работа прибора осуществляется следующим образом: сетевое напряжение подается на вход повышающего трансформатора, выходное напряжение с которого поступает на выпрямляющий диодный мост. На выходе диодного моста получается пульсирующее напряжение с частотой 100 Гц, которое подается на потенциометр (делитель напряжения). С его помощью осуществляется регулировка амплитуды напряжения в пределах от 0 до Umax. Через ограничительное сопротивление Rогр напряжение с заданными амплитудой и полярностью подается на коллектор биполярного транзистора (сток полевого транзистора), эмиттер или исток которого заземлен. В базу (на затвор) биполярного транзистора поступает ток или подается напряжение для полевого транзистора), изменение во времени которого показано на рисунке 37. Величина тока базы остается постоянной при изменении напряжения на коллекторе от нуля до максимальной величины. При этом на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) прочерчивается одна из семейства выходная (входная или проходная) характеристика.

Рис. №37:

Диаграмма напряжений.

Изменение во времени коллекторного напряжения и базового тока транзистора (подключение с общей базой) в нормальном режиме (переключатель «РЕЖИМ» на левой стороне лицевой панели прибора в положении «НОРМ») выдает двухполярное синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц, или однополярное напряжение с выпрямленной синусоидой с частотой 100Гц, знак которого устанавливается переключателем «ПОЛЯРНОСТЬ» в зависимости от типа измеряемого прибора. Для биполярного транзистора амплитуда коллекторного напряжения плавно регулируется ручкой потенциометра, в диапазоне, задаваемом переключателем «МАКС.ПИК.НАПРЯЖЕНИЕ». Переключатель сопротивления Rогр ограничивает мощность, выделяемую в исследуемом транзисторе. В положении, обозначаемом «=», переключателя «РЕЖИМ» коллекторный источник выдает регулируемое постоянное напряжение.

Источник входного тока или напряжения (Iв или Vбэ при включении транзистора по схеме с общим эмиттером и Iэ Vбэ при его включении по схеме с общей базой) обеспечивает суперпозицию постоянного смещения и ступенчатого во времени изменения входного сигнала. Длительность каждой ступеньки 20, 10, 5 мс устанавливается кнопками «ЧАСТОТА СТУП». Момент скачка ступенек совпадает (синхронизирован) с экстремальным (нулевым) значением синусоидального коллекторного напряжения, так что в интервале действия каждой ступеньки коллекторное напряжение изменяется от наименьшего до наибольшего значения и наоборот.

Величина ступенек задается с помощью переключателя «АМПЛИТУДА СТУПЕНЕК». Этот же переключатель обеспечивает режимы источника тока или напряжения в зависимости от того в каком секторе лимба переключателя (мкА/ст, мА/ст или В/ст) выбрана амплитуда ступеньки. Выбранная по лимбу амплитуда ступеньки может быть уменьшена в 10 раз переводом кнопки «х 0.1»в нажатое состояние. Постоянное смещение задается с помощью многооборотного потенциометра, ручка которого имеет кольцевые шкалы, показывающие величину смещения на внешней шкале в целых, а на внутренней шкале в дробных частях (с точностью до одной сотой) амплитуды ступенек, выбранной с помощью переключателя «АМПЛИТУДА СТУПЕНЕК» (независимо от положения кнопки «х0.1»).

Полярность ступенек определяется полярностью коллекторного напряжения (положением переключателя «ПОЛЯРНОСТЬ»), схемой включения транзистора (ОБ/ОЭ) и состоянием кнопки «ИНВЕРТ» генератора ступенек. В отжатом состоянии этой кнопки и при включении транзистора с ОЭ полярность ступенек совпадает с полярностью коллекторного напряжения, а при включении с ОБ – противоположна. Изменяется (инвертируется) полярность ступенек без изменения полярности коллекторного напряжения с помощью кнопки «ИНВЕРТ». При двуполярном коллекторном напряжении полярность ступенек такая же, как в положении «+» переключателя «ПОЛЯРНОСТЬ». Включение и выбор полярности постоянного смещения производится с помощью кнопок «ПРЯМОЕ» и «ОБРАТНОЕ». При нажатой кнопке «ПРЯМОЕ» полярность смещения такая же, как полярность ступенек. Число ступенек источника входного сигнала в течение периода измерения семейства характеристик задается переключателем «КОЛИЧЕСТВО СТУПЕНЕК». Блок испытания полупроводниковых приборов расположен в нижней центральной части лицевой панели прибора. Он состоит из панели с гнездами для подключения переходных колодок с исследуемым полупроводниковым прибором и кнопок переключателей соединений. Кнопки предназначены для включения транзистора с ОЭ (нажата одна из кнопок линейки «ЭМИТТЕР ЗАЗЕМЛЕН») или с ОБ (нажата одна из кнопок линейки «БАЗА ЗАЗЕМЛЕНА». Кнопки «ГЕН.СТУП» подключают входной электрод (базу или эмиттер) к источнику входного тока или напряжения. Кнопки «ОБРЫВ» отключают входной электрод. Кнопка «КОРОТКОЕ» соединяет базу и эмиттер.

Каждой из названных кнопок прибора соответствует определенная комбинация состояний переключателей П1-П5. Включение полупроводникового прибора в схему измерений производится переключателем «ВЫБОР ТРАНЗИСТОРА».

Для наблюдения характеристик транзистора на экране ЭЛТ какая-либо пара из напряжений Vкэ (Vкб), Vбэ (Vэб) и напряжений, пропорциональных токам Iк, Iб или Iэ попадается на отклоняющие пластины ЭЛТ через усилители с регулируемым коэффициентом усиления. Напряжения, пропорциональные токам Iк, Iб или Iэ снимаются с токовых сопротивлений Ri, включенных в соответствующие ветви измерительной схемы. Величины Ri выбраны достаточно малыми, чтобы они не вносили заметного дополнительного сопротивления в те ветви измерительной схемы, где они находятся. Для наблюдения выходных (коллекторных) характеристик на усилитель горизонтального отклонения (ГУ) подается напряжение Vкэ, а вертикального (ВУ) – Ik∙Ri. При этом, благодаря синхронизации источников коллекторного напряжения и входного тока базы, на экран ЭЛТ выводится семейство характеристик Iк (Vкэ), каждая из которых соответствует определенной ступеньке тока базы. Число характеристик в семействе на единицу больше числа, заданного переключателем «КОЛИЧЕСТВО СТУПЕНЕК» (добавляется ступенька Iб=0). Масштаб изображения определяется коэффициентами усиления усилителей вертикального и горизонтального отклонения и задается с помощью переключателей «ВЕРТИКАЛЬ» и «ГОРИЗОНТАЛЬ», расположенных в верхней правой части лицевой панели. Этими же переключателями производится коммутация напряжений, подаваемых на усилители. На ГУ подается напряжение Vкэ (или Vкб при включении транзистора с общей базой), если выбрано значение масштаба в секторе «КОЛЛЕКТОР» лимба переключателя «ГОРИЗОНТАЛЬ». Если же выбран масштаб в секторе «БАЗА», то на ГУ подается напряжение Vбэ (или Vэб). В положении «ГСТ» (генератор ступенек) этого переключателя на ГУ поступает сигнал, пропорциональный току (или напряжению, в зависимости от режима) генератора ступенек. Масштаб перемещения электронного луча по горизонтали в этом случае равен величине ступеньки тока (или напряжения) на одно деление шкалы экрана ЭЛТ (ступ/дел.).В положении «ГСГ» переключателя «ВЕРТИКАЛЬ» сигнал тока (или напряжения) генератора ступенек поступает на ВУ.

Описанная коммутация сигналов, поступающих на усилители отклонения, позволяют наблюдать входные и передаточные характеристики исследуемого полупроводникового прибора. Эти характеристики (на экране ЭЛТ) изображаются определенными точками на отрезках прямых линий.

1. Статические характеристики эпитаксиальных транзисторов на основе GaN.

Ширина канала транзистора W = 500 мкм.

Длина затвора составляла I_з = 0,5 мкм.

С помощью прибора ПНХТ-2 исследовались статистические характеристики транзистора, кристалл которого монтировался в корпус для гибридных схем и разваривались золотой проволокой диаметром 15 мкм.

Фотография транзистора с кристаллом, имеющим ширину затвора Wз=500 мкм, изображена на рис. 40, типичные значения параметров приведены в таблице 2.

W, [мкм]	Напряжение насыщения Uнас. [В]	Плотность тока насыщения [мА/мм]	Напряжение отсечки Uotc. [В]	Крутизна S, мСм/мм
500	7	100	4.0	129
500	7	115	4.0	134
500	7	120	4.0	135

Таблица №2:

Статические параметры структур ГТБШ.

С целью исследования изменения параметров транзисторов в широком интервале температур использовался стенд, функциональная схема которого приведена на рисунке 38.

Рис. №38:

Стенд испытаний транзисторов при повышенных температурах.

1 – термостат;

2 – контактное устройство;

3 – блок управления термостатом.

Измерения проводились в диапазоне температур 20°С - 200°С. Расчётный перегрев кристалла транзистора относительно температуры окружающей среды при напряжении сток-исток 10В и токе сток-исток 25мА (4Вт/мм) составил 171°С. Зависимость тока насыщения и крутизны транзистора от температуры окружающей среды представлены на рисунке 39. При нагреве термостата до температуры 190°С происходило уменьшение тока насыщения и крутизны транзистора. При дальнейшем увеличении температуры на ВАХ появляется гистерезис.

Рис. №39:

ВАХ транзистора.

Ширина затвора 60 мкм; Iс=25 мА; Uси=10B; Ткр=Токр+171 °С.

Токр, оС	Iнас, [мА]	S, [мА/В]	Uотс, [В]
20	25	8	4,5
50	24	7	4,5
70	23	6,8	4,5
90	20	5,8	4,5
110	18,8	5,8	4,5
130	18	5,8	4,5
150	17	5,8	4,5

Таблица №2:

Температурная зависимость статических параметров ПТБШ.

Wк = 60 мкм; Ткр.=Токр.+Rт∙Uси∙Iс; Rт ≈ 700 К/Вт

Рис. №40:

Кристалл транзистора, с шириной затвора – W_з = 500 мкм.

1. Высокочастотные характеристики транзистора.

На частоте 10 ГГц исследовались зависимость выходной мощности Pвых и коэффициента усиления мощности Kр от входной мощности Pвх; полученные результаты представлены на рисунке 41.

Wк = 500 мкм; f = 10 ГГц

Рис. №41:

Зависимости выходной мощности и коэффициента усиления от входной мощьности.

W₃=500 мкм,

Iнас=667-700 мА/мм,

g=80 мС/мм,

Uнас=6 В,

Uси = +14 В,

Uзи=-2,2 В,

Iси=50 мА.

На рисунке 41 приведены зависимости выходной мощности и коэффициента усиления транзисторов от входной мощности на частоте 10,0 ГГц. Кривые выходной мощности имеют тенденцию к насыщению при значениях входной мощности более (3÷5) мВт. Кроме того, величина выходной мощности возрастает при уменьшении напряжения на затворе и имеет максимум при Uзи ≈ -2В.

Характеристики

Список файлов ВКР