TRANZYSTORY POLOWE JFET I MOSFET

Transkrypt

1 POLTECHNKA RZEZOWKA Kaedra Podsaw Elekroiki srukcja Nr5 F 00/003 sem. lei TRANZYTORY POLOWE JFET MOFET Cel ćwiczeia: Pomiar podsawowych charakerysyk i wyzaczeie paramerów określających właściwości razysora polowego. A) Zadaia do samodzielego opracowaia przed zajęciami: Zapozaie się z reścią poiższej isrukcji, zapozaie się z eoreyczymi podsawami działaia razysorów polowych oraz ich azewicwem, przygoowaie schemaów pomiarowych, B) WPROWAZENE Ogóly podział razysorów: TRANZYTORY BPOLARNE POLOWE (NPOLARNE) FET p pp Złączowe z izolowaą bramką z kaałem ypu z kaałem ypu p z idukowaym kaałem mealleek półprzewodik /MOFET/ specjalych zasosowań (p TFT) i eksperymeale z wbudowaym kaałem z kaałem ypu z kaałem ypu p z kaałem ypu z kaałem ypu p Trazysory: JFET: a) dre b) >0 c) =0 bramka kaał źródło bramka = 0.V obszary warswy zaporowej =V brak kaału = V = 0,V Rys..Trazysor polowy złączowy z kaałem ypu. a)zkic srukury; b)wpływ zaporowej polaryzacji złącza a przewodzeie w kaale. chema c) przedsawia syuację dla = P czyli dla momeu odcięcia kaału.

2 POLTECHNKA RZEZOWKA Kaedra Podsaw Elekroiki srukcja Nr5 F 00/003 sem. lei a) b) c) = V = V = 0V =0 Rys.. lusracja wpływu apięcia a kszał obszaru warsw zaporowych, a) < P, b) = P, c) > P, Pomimo zekięcia warsw zaporowych, prąd dreu ie jes rówy zeru, przy wzroście urzymuje się iemal a ym samym poziomie. = 3, V 3 6 [ma] Rys. 3. Charakerysyki wyjściowe =( ) i przejściowe =( ) razysora JFET z kaałem ypu w układzie ze wspólym źródłem. Paramery razysora: P = V oraz = 3 ma. Trazysor ypu MOFET a przykładzie razysora z idukowaym kaałem (ormalie wyłączoy): Kaał powsaje dopiero w wyiku oddziaływaia pola elekryczego przyłożoego pomiędzy bramkę i podłoże: bramka (alumiium) dre izolaor (io ) p =0,V podłoże (i ypu p) >0 B Rys.. Budowa razysora polowego ypu MOFET z idukowaym kaałem ypu. Po przyłożeiu iewielkiego apięcia >0 i większego od iego > 0, pole elekrycze, powsające pod wpływem, powoduje odepchięcie dziur od powierzchi graiczej izolaorpodłoże i przyciągięcie w jej kieruku miejszościowych elekroów. To zjawisko azywa się iwersją półprzewodika. [ma] [ma] obszar ieasyceia 0 6 obszar asyceia (peodowy) 6 = T =V 0 Rys.5. Charakerysyki przejściowa (dla zakresu asyceia) i wyjściowa razysora polowego z idukowaym kaałem ypu o apięciu worzeia kaału T = V. obszar ieasyceia obszar asyceia (peodowy) =0V = V = V = 3V = p = V 6 0 [V] =6V = 5V = V = 3V,[V] idukoway kaał ypu 0 6 T 3 5,[V] 6

3 POLTECHNKA RZEZOWKA Kaedra Podsaw Elekroiki srukcja Nr5 F 00/003 sem. lei C) POMARY TRANZYTORA Trazysor JFET lub MOFETz kaałem wbudowaym (depleio mode). salić rodzaj, symbol oraz właściwą polaryzację razysora JFET lub MOFET w układzie pracy O.. Zapozać się z podsawowymi paramerami echiczymi badaego razysora. zczególą uwagę zwrócić a paramery kryycze, deermiujące bezpieczy obszar pomiarów. 3. Zapropoować układ pomiarowy do badaia charakerysyk: wyjściowych i przejściowych.. la razysora JFET lub MOFET z kaałem wbudowaym wyzaczyć prąd asyceia. Prąd jes o prąd przy apięciu =0, kóry pozosaje prakyczie sały przy zmiaach apięcia. 5. Zmierzyć charakerysyki przejściowe =f( ) =par, razysora polowego dla rzech warości sosując odpowiedi układ pomiarowy. Podczas pomiarów zwrócić uwagę a właściwe wyzaczeie apięcia wyłączeia p. Napięcie ie powio przekraczać p o więcej iż około 0,5V (odpowiedz dlaczego?). 6. Zmierzyć charakerysyki wyjściowe =f(. ) =par dla rzech usaloych warości apięcia. Trazysor MOFET kaałem idukowaym (ehaceme mode) 7. salić rodzaj, symbol oraz właściwą polaryzację razysora MOFET z kaałem idukowaym w układzie pracy O.. Zapozać się z podsawowymi paramerami echiczymi badaego razysora. zczególą uwagę zwrócić a paramery kryycze, deermiujące bezpieczy obszar pomiarów 9. Zapropoować układ pomiarowy do badaia charakerysyk: przejściowych i wyjściowych. 0. Wyzaczyć warość apięcia progowego. Moża o zrobić w : a) układzie do pomiaru charakerysyki przejściowej lub, b) układzie bramki zwarej z dreem, gdy prąd osiąga określoą warość, p. 0 µa. Porówać uzyskae wyiki.. Zmierzyć charakerysykę przejściową =f( ) =por dla rzech różych warości parameru :. Zmierzyć charakerysyki wyjściowe =f(. ) =par dla rzech różych warości parameru. ) OPRACOWANE WYNKÓW POMAROWYCH. Narysować (wydrukować) wszyskie zmierzoe charakerysyki razysora. la razysora złączowego lub MOFET z kaałem wbudowaym pracującym w zakresie asyceia wyzaczyć paramery oraz p rówaia opisującego charakerysykę przejściową = ( ) P () Moża o zrobić rysując charakerysykę przejściową w układzie współrzędych karezjańskich, w kórym a osi pioowej zajdują się warości pierwiaska kwadraowego prądu wyjściowego, zaś a poziomej, apięcie wejściowe. W akim układzie współrzędych (przy poprawych wyikach pomiarów) wykres powiie być wykresem fukcji liiowej gdyż = P () o rówaie liowe ypu 3

4 POLTECHNKA RZEZOWKA Kaedra Podsaw Elekroiki srukcja Nr5 F 00/003 sem. lei y= ax b (3) gdzie: y = ; x = ; a = ; b =. () P W celu zalezieia paramerów, p, ależy zasosować meodę regresji liiowej i porówać wyrażeie a przekszałcoe do posaci () z rówaiem liii prosej (3). Na ej podsawie moża wyzaczyć współczyiki a i b rówaia liiowego (3), a asępie paramer. Zając oraz a moża wyzaczyć p. Poieważ charakerysyki przejściowe mierzoe są dla rzech warości parameru, obliczeia e ależy powórzyć rzyroie. W przypadku dużych różic wyjaśić przyczyy.. Wykorzysując obliczoe paramery i p arysować charakerysykę eoreyczą = ( / p ) oraz a ym samym wykresie aieść puky pomiarowe charakerysyki rzeczywisej. Oceić uzyskae rezulay. 3. Wyzaczyć paramery oraz K rówaia opisującego charakerysykę przejściową razysora MO z kaałem idukowaym = K ( ) (5) gdzie K o sała. Aby o zrobić moża zasosować meodę omówioą w pk. C. W ym celu ależy arysować puky pomiarowe charakerysyki przejściowej w asępującym układzie współrzędych: a osi pioowej pierwiasek kwadraowy prądu, zaś a poziomej apięcie wejściowe Ozacza o wykreśleie fukcji liowej wyrażoej zależością = K K (6) W akim układzie współrzędych (przy poprawych wyikach pomiarów) wykres powiie być wykresem fukcji liiowej określoej rówaiem (3). W celu zalezieia paramerów K i, ależy zasosować meodę regresji liiowej. W ym celu ajpierw wyzaczamy współczyiki a i b rówaia liiowego(3). Na ej podsawie wyliczamy K i uwzględiając, że K y = ; x = ; a = ; b = K. (7) Poieważ charakerysyki przejściowe mierzoe były dla czerech warości parameru obliczeia e ależy rówież powórzyć czerokroie. W przypadku dużych różic określić przyczyę. Porówać warości wyzaczoe a podsawie charakerysyk przejściowych z warością zmierzoą w pk. A7. Wyjaśić eweuale różice.. Na podsawie pomiarowych charakerysyk wyjściowych obliczyć i arysować kodukację wyjściową g w fukcji apięcia wyjściowego g ( ) dla daego ypu razysora. 5. Na podsawie eoreyczych charakerysyk przejściowych określoych rówaiem () lub (5) obliczyć i arysować raskodukację gm w fukcji apięcia wejściowego gm( ) dla daego ypu razysora. E) ANALZA WYNKÓW. Wykreślić zmierzoe charakerysyki, dokoać kompleksowej aalizy uzyskaych wyików pomiarowych oraz obliczeń.. Jak ależy poprawie wybrać puk pracy razysora polowego. 3. Czy warości i p zależą od.?. Porówać warości obliczoych paramerów z warościami kaalogowymi.

5 POLTECHNKA RZEZOWKA Kaedra Podsaw Elekroiki srukcja Nr5 F 00/003 sem. lei Lieraura:. W. Marciiak Przyrządy półprzewodikowe i układy scaloe. W. Marciiak Modele elemeów półprzewodików 3. A.Kusy Podsawy elekroiki. Elemey półprzewodikowe i układy scaloe (kaalog NTRA CEM) 5. ray P.E.,earle C.L. Podsawy elekroiki 6. Praca zbiorowa Zbiór zadań z układów elekroiczych liiowych. F) chemay układów pomiarowych: ma µa V V Rys. 6. kład pomiarowy razysora złączowego z kaałem ypu p. BF 5FET. o pomiarów moża wykorzysać zasilacz sabilizoway 5. o regulacji apięcia ujemego ( p < <0) wykorzysać zakres 0 : 0 V, a do apięcia dodaiego zakres 0 : 6 V. 5