1. CEL ĆWICZENIA 2. WPROWADZENIE

Transkrypt

1 . CEL ĆWCZENA Cele ćwiczenia jest poznanie właściwości stałoprądowych oraz ziennoprądowych (dla ałych aplitud i ałych częstotliwości synałów) tranzystora poloweo złączoweo JFET na przykładzie tranzystora BF 45 z kanałe typu n.. WOWAZENE odstawowyi charakterystykai tranzystora poloweo są charakterystyki wyjściowe = f ( S ) przy = const, pokazane na ys. dla tranzystora z kanałe typu n. Na charakterystykach tych wyróŝnia się trzy obszary pracy: zakres odcięcia, zakres nienasycenia (triodowy) i zakres nasycenia (pentodowy). Na ys. przedstawiono równieŝ charakterystyki przejściowe = f ( ) przy S = const. ys.. Charakterystyki wyjściowe tranzystora JFET (z kanałe typu n), zakresy: odcięcia, nienasycenia, nasycenia oraz charakterystyki przejściowe Zakładając szpilkowy rozkład doieszek w kanale, charakterystyki te oŝna w przybliŝeniu opisać następująco: dla zakresu nienasycenia, dzie S i > : S S =, () przy czy dla warunku S opis ten upraszcza się do zaleŝności liniowej = dla zakresu nasycenia, dzie S i > : S, () =. (3) Wydział Elektroniki, Telekounikacji i nforatyki, Katedra Systeów Mikroelektronicznych

2 owyŝsze zaleŝności zawierają dwa paraetry: prąd nasycenia = przy = 0 i S =, (4) napięcie proowe (odcięcia) p = przy = 0. (5) NaleŜy zauwaŝyć, Ŝe równanie (3) nie uwzlędnia występująceo w rzeczywisty tranzystorze zjawiska wzrostu prądu przy zwiększaniu napięcia S w zakresie nasycenia. Zjawisko to związane jest ze skracanie efektywnej dłuości kanału tranzystora i oŝna je w przybliŝeniu uwzlędnić odyfikując zaleŝność (3) do postaci = ( λ ) S, (6) dzie λ jest dodatkowy paraetre charakterystyk tranzystora (odpowiadający odwrotności odułu napięcia Early eo w odelu tranzystora bipolarneo). Na podstawie zaleŝności (), (3) i (6) oŝna wyprowadzić wzory na najwaŝniejsze paraetry ałosynałoweo ałoczęstotliwościoweo scheatu zastępczeo tranzystora JFET (przedstawioneo poniŝej na ys. ): rezystancja róŝniczkowa w obszarze liniowy zakresu nienasycenia r d s S = =, (7) = const S p transkonduktancja w zakresie nasycenia = = p S = const konduktancja wyjściowa w zakresie nasycenia ( λ ) S, (8) d s = = λ. (9) S = const d u s r s u s ds s ys.. Małosynałowy ałoczęstotliwościowy scheat zastępczy tranzystora JFET Wydział Elektroniki, Telekounikacji i nforatyki, Katedra Systeów Mikroelektronicznych

3 3. ZAANA Z. W układzie z ys. 3 oszacować wartość jako napięcie przy = 5V przyjuje wartość 0 µ A, dla któreo prąd drenu S =. Wyznaczoną wartość naleŝy traktować jako pierwsze przybliŝenie przydatne do określenia przedziału napięć i dla przeprowadzanych w ty punkcie poiarów. Następnie zierzyć rodziny S charakterystyk wyjściowych f ( ) wartości przy Z =5V S = S przy z przedziału 0 = const dla czterech wybranych < oraz przejściowych = f ( ) = const dla dwóch wybranych wartości S z zakresu nasycenia. Metex zwora A Metex Metex 330k ZN ax =0A 33nF V TM S S G BF45 V ys. 3. kład do poiaru charakterystyk wyjściowych i przejściowych tranzystora JFET 0 Z3 =-9V Wykreślić zierzone charakterystyki wyjściowe oraz przejściowe. la = 0V wykreślić charakterystykę przejściową we współrzędnych f ( ) oraz. osłuując się wyznaczoną wartością wyjściowych linię rozraniczającą zakresy nienasycenia i nasycenia tj. = i wyznaczyć paraetry zaznaczyć na charakterystykach = S. S u we OS-9000SS YA u wy 9 30 YB Z =5V ZN µ Metex V S 4 BF45 9 C 7 8 µ V k zwora u Z3 =-9V ax =0A TM ys. 4. kład do poiaru konduktancji Wydział Elektroniki, Telekounikacji i nforatyki, Katedra Systeów Mikroelektronicznych 3

4 Z. W układzie z ys. 4 za poocą eneratora G 43 ustawić trójkątny przebie napięcia u o częstotliwości f = khz i wartości iędzyszczytowej 00 V, a następnie we zierzyć oscyloskope wartość iędzyszczytową napięcia wyjścioweo u wy dla S = 0V i kilku wartości napięcia z przedziału < 0. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczyć (posłuując się odele = f, zakładając, Ŝe wyjściowa ałosynałowy układu) zaleŝność ( ) konduktancja róŝniczkowa tranzystora ds. = f : Wykreślić na wspólny wykresie zaleŝności ( ) a) otrzyaną etodą przyrostową na podstawie poiarów stałoprądowych z Z i i i i i i tj. charakterystyki przejściowej dla S = 0V tj. = =, i u u u i =,,..., n, n liczba poiarów, b) obliczoną na podstawie poiarów uzyskanych w zadaniu Z, i i i c) teoretyczną, otrzyaną na podstawie zaleŝności = ( λ ) przyjując wyznaczone oraz, a takŝe λ = 0. u we 3 3 OS-9000SS YA S, u wy =u ds 9 30 YB 35 u zwora k Metex V S BF45 V 0 8 zwora 330k µ C Z3 =-9V TM ys. 5. kład reulowaneo tłuika napięcia do poiaru rezystancji r d s Z3. W układzie reulowaneo tłuika napięcia z ys. 5 ustawić trójkątny przebie napięcia u o częstotliwości f = khz i wartości iędzyszczytowej 00 V, we a następnie zierzyć oscyloskope wartość iędzyszczytową napięcia wyjścioweo u wy dla kilku wartości napięcia z przedziału < 0. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczyć (posłuując się odele ałosynałowy układu) zaleŝność rezystancji r ds od. Wydział Elektroniki, Telekounikacji i nforatyki, Katedra Systeów Mikroelektronicznych 4

5 Wykreślić na wspólny wykresie zaleŝności r f ( ) ds = : a) otrzyaną etodą raficzną na podstawie poiarów stałoprądowych jako nachylenie = f dla 0, krzywej wykresu ( ) S b) obliczoną na podstawie poiarów uzyskanych w zadaniu Z3. S WYOSAśENE STANOWSKA LABOATOYJNEGO. Napięcia zasilające: stałe 5V oraz 9V.. kłady laboratoryjne i podzespoły: tablica ontaŝowa TM z odułe reulowaneo źródła napięcia ZN, tranzystor BF 45 na łączówce, kondensatory elektrolityczne o pojenościach. µ F i 00 µ F, rezystory o rezystancjach = 00Ω, 5.kΩ, zwory Z sztuki. 3. Generator funkcyjny G43. Wydział Elektroniki, Telekounikacji i nforatyki, Katedra Systeów Mikroelektronicznych 5