ZŁĄCZOWE TRANZYSTORY POLOWE

Transkrypt

1 L A B O R A T O R I U M ELEMENTY ELEKTRONICZNE ZŁĄCZOWE TRANZYSTORY POLOWE RE. 0.4

2 1. CEL ĆWICZENIA Wyznaczenie podstawowych parametrów tranzystora unipolarnego takich jak: o napięcie progowe, o transkonduktancja, o rezystancja wyjściowa, o rozróżnienie zakresów pracy tranzystora (nasycony i nienasycony) 2. 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), TwoWire Currentoltage Analyzer (2Wire) Function Generator (FGENgen), ariable Power Supplies (PS) Oscilloscope (Scope) oscyloskop cyfrowy Tektronix multimetr Agilent zestaw elementów przedstawionych w Tabeli 1. Tabela 1. Wartości elementów do wykonania ćwiczenia Rezystory Kondensatory Tranzystory 1x100 Ω, 1x5kΩ, 1x10kΩ, 1x100kΩ, 1MΩ 2x1 F 2xBF PRZYGOTOWANIE KONSPEKTU 3.1. Narysuj charakterystyki wyjściową i przejściową złączowego tranzystora unipolarnego (jfet) W celu weryfikacji przygotowanych charakterystyk przedstaw koncepcję przeprowadzenia odpowiednich pomiarów w środowisku NI ELIS. Przeanalizuj zasadę działania układów pomiarowych przedstawionych na Rys.3.1, Rys.3.2, Rys.3.3 i Rys.3.4. Jakie są warunki poprawnego wyznaczania wartości transkonduktancji i rezystancji wyjściowej tranzystora jfet za pomocą układów pomiarowych z Rys.3.3 i Rys.3.4?

3 PS () DMM A PS ( ) Rys Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk przejściowych. 2Wire Zasilacz zewnętrzny (np. Agilent E3646A) A PS ( ) Rys Schemat układu pomiarowego do wyznaczania charakterystyk wyjściowych.

4 SCOPE PS () FGEN G C1 C2 R2 PS ( ) Rys. 3.3 Układ pomiarowy do wyznaczania transkonduktancji metodą dynamiczną. SCOPE PS () R3 C2 FGEN G C1 R2 PS ( ) Rys. 3.4 Układ pomiarowy do wyznaczania rezystancji wyjściowej metodą dynamiczną.

5 4. PRZEBIEG ĆWICZENIA 4.1. Zestaw układ pomiarowy wg schematu z Rys.3.1. Wartość rezystora = 1 M. Do pomiaru prądu użyj wirtualnego multimetru (DMM). Dla ustalonej wartości napięcia U DS (PS ) z zakresu 6 8, (ograniczenie prądowe 20 ma), zmieniaj U GS, od 0 z krokiem co 0,25 (PS ), aż do osiągnięcia wartości napięcia odcięcia (prąd przez tranzystor przestaje płynąć, pomimo polaryzacji napięciem U DS ). Powtórz pomiary dla wartości napięcia U DS z zakresu 1 3. Zanotuj poszczególne wartości prądu I D tranzystora jfet otrzymane przy różnych wartościach napięcia U GS. Narysuj charakterystyki przejściowe, dla dwóch napięć U DS dla których wykonywano pomiary, wyznacz wartości I DSS oraz U p. UWAGA: Zamiast wirtualnego multimetru DMM, można w pomiarach użyć zewnętrznego multimetru AGILENT zapewniający większą dokładność pomiarów. Osiągnięcie wartości prądu drenu I D poniżej 1 A można potraktować jako stan odcięcia: U GS = U P Pomiar charakterystyk wyjściowych można wykonać na dwa sposoby: W układzie z Rys.3.1. zmieniając napięcie U DS (PS ) od 0 do 10. W zakresie do U P co 0,25, a potem co 1. Napięcie U GS (PS ) należy zmieniać od 0 do U P z krokiem podanym przez prowadzącego zajęcia Zestawiając układ pomiarowy wg schematu z Rys.3.2. Wartość rezystora = 1 M. Aby uzyskać poprawne wartości prądów mierzonych prez analizator 2Wire należy nie korzystać z masy ELIS a GROUND. Zakres zmian wartości napięć U DS przyjąć 0 10, krok zmian napięcia U DS = 0,2, ograniczenie prądowe 20 ma (2Wire). Napięcie U GS doprowadzone z zewnętrznego zasilacza, zmieniać w zakresie 0 U p, z krokiem podanym przez prowadzącego zajęcia, tak aby uzyskać kilka charakterystyk. Korzystając z opcji log zapisuj poszczególne charakterystyki wyjściowe tranzystora jfet otrzymane przy różnych wartościach napięcia U GS Zestaw układ pomiarowy wg schematu z Rys.3.3. Wartości elementów odpowiednio: = 1 M, R2 = 100, C1 = 1 F, C2 = 1 F. Wartości napięcia U DS (PS) przyjąć taką jak w części pierwszej zadania 4.1, U GS zmieniane w zakresie U p 0 (PS ). Z generatora sygnałowego (FGEN) doprowadź sinusoidalny przebieg napięcia o częstotliwości 1 khz i wartości międzyszczytowej 100 m, a następnie zmierz na ekranie oscyloskopu (SCOPE) wartość międzyszczytową napięcia zmiennego u ds, dla kilku wartości U GS z zakresu: U p < U GS < 0. Wyznacz wartości transkonduktancji dynamicznej tranzystora jfet odpowiadające napięciom polaryzacji bramki U GS. Otrzymane wyniki porównaj z wartościami wyznaczonymi z charakterystyki przejściowej dla analogicznej wartości napięcia U DS. UWAGA: W przypadku zastosowania kondensatorów elektrolitycznych należy pamiętać o ich właściwej polaryzacji w układzie. Kondensatory aluminiowe mają na obudowie oznaczoną paskiem elektrodę podłączaną do niższego potencjału ( ). Do podłączenia generatora należy wykorzystać bezpośrednie wyjście na płycie prototypowej (FGEN). Do podłączenia oscyloskopu należy użyć wyprowadzeń na płycie prototypowej, złącza AI0 AI Zestaw układ pomiarowy wg schematu z Rys.3.4. Wartości elementów odpowiednio: = 1 M, R2 = 1 k, R3 = 100 k, C1 = 1 F, C2 = 1 F. Wartości napięć U DS i U GS przyjmij takie, aby tranzystor pracował w zakresie liniowym. Np. U GS = 0, U DS = 1 3. Z generatora sygnałowego (FGEN) doprowadzić piłokształtny przebieg napięcia o

6 częstotliwości 1 khz i wartości międzyszczytowej 100 m. Następnie dla kilku wartości napięcia U GS w zakresie U p 0 zmierz na ekranie oscyloskopu (SCOPE) wartość międzyszczytową napięcia zmiennego u ds. Wyznacz wartości rezystancji tranzystora jfet odpowiadające napięciom polaryzacji bramki U GS, otrzymane wyniki porównaj z wartościami wyznaczonymi z charakterystyk wyjściowych. UWAGA: W przypadku zastosowania kondensatorów elektrolitycznych należy pamiętać o ich właściwej polaryzacji w układzie. Kondensatory aluminiowe mają na obudowie oznaczoną paskiem elektrodę podłączaną do niższego potencjału ( ).Do podłączenia generatora należy wykorzystać bezpośrednie wyjście na płycie prototypowej (FGEN). Do podłączenia oscyloskopu należy użyć wyprowadzeń na płycie prototypowej, złącza AI0 AI7. Wyprowadzenia elementów: G D BF 245 S G D S 5. LITERATURA [1] Wykład (I. Brzozowski, P. Dziurdzia) [2] Behzad Razavi Fundamentals of Microelectronics