TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

Transkrypt

1 L A B O R A T O R I U M ELEMENTY ELEKTRONICZNE TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS RE. 1.0

2 1. CEL ĆWICZENIA - zapoznanie się z działaniem tranzystora unipolarnego MOS, - wykreślenie charakterystyk napięciowo-prądowych tranzystorów n-mosfet i p-mosfet, tworzących pary komplementarne w układzie scalonym CD4007 (rys.1). - wyznaczenie podstawowych parametrów tych tranzystorów na podstawie charakterystyk p p p n n n CD Rys.1. Schemat wewnętrzny układu scalonego CD WYKORZYSTYWANE MODELE I ELEMENTY W trakcie ćwiczenia wykorzystane zostaną: - płyta prototypowa NI ELIS Prototyping Board (ELIS) połączona z komputerem PC, - wirtualne przyrządy pomiarowe irtual Instruments (I): - Digital Multimeter (DMM), - Two-Wire oltage Analyzer (), - i multimetr, - zestaw elementów przedstawionych w Tabeli 1. Tabela 1. Wartości elementów do wykonania ćwiczenia Układ scalony CD4007 (lub odpowiednik) 3. PRZYGOTOWANIE KONSPEKTU 3.1. Narysować charakterystyki przejściowe i wyjściowe tranzystora MOS wzbogacanego z kanałem n i kanałem p.

3 4. PRZEBIEG ĆWICZENIA 4.1. Pomiary charakterystyk przejściowych tranzystora n-mos Zmontuj układ pomiarowy wg rysunku 2 wybierając jeden z tranzystorów dostępnych w układzie CD4007. Wykonaj pomiary charakterystyki przejściowej tranzystora n-mosfet w zakresie napięć dodatnich na bramce U GS = 0 do 10 dla napięcia U DS = 5. Krok zmian U GS np.: 0,25 lub inny zadany przez prowadzącego zajęcia. A PS (+) +5 GROUND Rys. 2. Schemat pomiarowy do pomiaru ch-ki przejściowej tranzystora n-mos 4.2. Pomiary charakterystyk wyjściowych tranzystora n-mos Zmontuj układ pomiarowy wg rysunku 3 wybierając jeden z tranzystorów dostępnych w układzie CD4007. Napięcie U GS powinno być dostarczone z zewnętrznego zasilacza (żeby analizator poprawnie mierzył wartości prądu nie można korzystać z masy GROUND ELIS a). Wykorzystując analizator wykonaj pomiary rodziny charakterystyk wyjściowych tranzystora n-mosfet dla kilku stałych napięć na bramce( np.: U GS = 2, 4, 6, 8, 10, krok U DS = 0,2, U DSmax = 15 ) lub innych zadanych przez prowadzącego zajęcia. Rys. 3. Schemat pomiarowy do pomiaru ch-k wyjściowych tranzystora n-mos

4 4.3. Badanie efektu objętościowego w tranzystorze n-mos Badany tranzystor powinien pracować w zakresie nasycenia. Takie warunki zapewnia układ z rysunku 4. Zmontuj układ pomiarowy wg rysunku 4 wybierając jeden z tranzystorów dostępnych w układzie CD4007. Napięcie U BS powinno być dostarczone z zewnętrznego zasilacza (nie korzystać z masy ELIS a GROUND). Wykorzystując analizator wykonaj pomiary rodziny charakterystyk przejściowych tranzystora n-mosfet w zakresie napięć dodatnich na bramce U GS = 0 do 10 dla kilku stałych wartości napięcia U BS (np.: U BS = 0, 2, 4, 6, 8, 10, krok U GS = 0,2 ) lub innych zadanych przez prowadzącego zajęcia. Rys. 4. Schemat pomiarowy do wyznaczania współczynnika tranzystora n-mos 4.4. Pomiary charakterystyk przejściowych tranzystora p-mos Zmontuj układ pomiarowy wg rysunku 5 wybierając jeden z tranzystorów dostępnych w układzie CD4007. Wykonaj pomiary charakterystyki przejściowej tranzystora p-mosfet w zakresie napięć ujemnych na bramce U GS = 0 do 10 dla napięcia U DS = 5. Krok zmian U GS np.: 0,25 lub inny zadany przez prowadzącego zajęcia. A PS (-) -5 GROUND Rys. 5. Schemat pomiarowy do pomiaru ch-k przejściowych tranzystora p-mos

5 4.5. Pomiary charakterystyk wyjściowych tranzystora p-mos Zmontuj układ pomiarowy wg rysunku 6 wybierając jeden z tranzystorów dostępnych w układzie CD4007. Napięcie U GS powinno być dostarczone z zewnętrznego zasilacza (nie korzystać z masy GROUND ELIS a). Wykorzystując analizator wykonaj pomiary rodziny charakterystyk wyjściowych tranzystora p-mosfet dla kilku stałych napięć na bramce (np.: U GS = 2, 4, 6, 8, 10 ) lub innych zadanych przez prowadzącego zajęcia. UWAGA: ustawienia analizatora powinny być następujące: napięcie początkowe 10, napięcie końcowe 0, krok 0,2 (U DSmax = 15 ). Wtedy charakterystyka będzie rysowana odwrotnie tzn. od zakresu nasycenia do liniowego i zakończy się w zerze, a ch-ki, zgodnie z teorią, będą umieszczone w trzeciej ćwiartce układu współrzędnych. Rys. 6. Schemat pomiarowy do pomiaru ch-k wyjściowych tranzystora p-mos 4.6. Badanie efektu objętościowego w tranzystorze p-mos Badany tranzystor powinien pracować w zakresie nasycenia. Takie warunki zapewnia układ z rysunku 7, gdy U DS = U GS. Zmontuj układ pomiarowy wg rysunku 7 wybierając jeden z tranzystorów dostępnych w układzie CD4007. Napięcie U BS powinno być dostarczone z zewnętrznego zasilacza (nie korzystać z masy ELIS a GROUND). Wykorzystując analizator wykonaj pomiary rodziny charakterystyk przejściowych tranzystora p-mosfet w zakresie napięć ujemnych na bramce U GS = 0 do 10 dla kilku stałych wartości napięcia U BS (np.: U BS = 0, 2, 4, 6, 8, 10, krok U GS = 0,2 ) lub innych zadanych przez prowadzącego zajęcia. UWAGA: ustawienia analizatora powinny być następujące: napięcie początkowe 10, napięcie końcowe 0, krok 0,2 (U DSmax = 10 ). Wtedy charakterystyka będzie rysowana w podobny sposób jak w punkcie 4.5.

6 Rys. 7. Schemat pomiarowy do wyznaczania współczynnika tranzystora p-mos 5. OPRACOWANIE DANYCH POMIAROWYCH 5.1. Tranzystor n-mos - Na podstawie wyników zebranych w p. 4.1 wykreśl w sprawozdaniu charakterystykę przejściową. Wykreśl pomocniczą charakterystykę i wyznacz napięcie progowe T. - Na podstawie wyników zebranych w punkcie 4.2 wykreśl w sprawozdaniu charakterystyki wyjściowe. Wrysuj krzywą rozdzielającą zakres pracy liniowej od nasycenia i zaznacz te obszary na wykresie. Wyznacz wartości prądu nasycenia drenu I DSS dla tych napięć U GS, dla których wykonano pomiary charakterystyk wyjściowych. Wyniki przedstaw w tabeli. Na podstawie powyższych charakterystyk wyznacz parametr. - Na podstawie pomiarów prądu drenu zebranych w punkcie 4.3 wykreśl w sprawozdaniu charakterystyki. Na ich podstawie wyznacz współczynnik objętościowy napięcia progowego oraz parametr. Porównaj wyniki z wynikami uzyskanymi w poprzednim punkcie i wyciągnij wnioski Tranzystor p-mos Na podstawie wyników pomiarów uzyskanych w punktach 4.4, 4.5 i 4.6 wykonaj wykresy i obliczenia w sposób analogiczny do tych dla tranzystora n-mos. 6. LITERATURA [1] Wykład [2] W. Marciniak Przyrządy półprzewodnikowe MOS, WNT 1991