Ćwiczenie A7 : Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania

Podobne dokumenty
Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora JFET oraz badanie własności sterowanego dzielnika napięcia.

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

Uniwersytet Pedagogiczny

A6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

A-7. Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania

Budowa. Metoda wytwarzania

Badanie tranzystorów MOSFET

Politechnika Białostocka

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

Politechnika Białostocka

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

Politechnika Białostocka

Ćwiczenie 4. Parametry statyczne tranzystorów polowych JFET i MOSFET

ZŁĄCZOWY TRANZYSTOR POLOWY

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 4 POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

ZŁĄCZOWE TRANZYSTORY POLOWE

TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

Politechnika Białostocka

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

Tranzystory polowe. Podział. Tranzystor PNFET (JFET) Kanał N. Kanał P. Drain. Gate. Gate. Source. Tranzystor polowy (FET) Z izolowaną bramką (IGFET)

Ćwiczenie A2 : Filtry bierne

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Temat: Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Tranzystory bipolarne. Podstawowe układy pracy tranzystorów.

Vgs. Vds Vds Vds. Vgs

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

LI OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP II Zadanie doświadczalne

DIODY PÓŁPRZEWODNIKOWE

Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechniki Wrocławskiej STUDIA DZIENNE. Badanie tranzystorów unipolarnych typu JFET i MOSFET

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

WYDZIAŁ FIZYKI, MATEMATYKI I INFORMATYKI POLITECHNIKI KRAKOWSKIEJ

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

Wzmacniacze operacyjne

1 Tranzystor MOS. 1.1 Stanowisko laboratoryjne. 1 TRANZYSTOR MOS

Podstawy Elektroniki dla Tele-Informatyki. Tranzystory unipolarne MOS

PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5b

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 1 Pomiar wielkości elektrycznych z wykorzystaniem instrumentów NI ELVIS II

Systemy i architektura komputerów

kierunek: Automatyka i Robotyka Zadania uzupełniające do wykładu i ćwiczeń laboratoryjnych z Elektroniki sem. II

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

Tranzystory polowe. Klasyfikacja tranzystorów polowych

1 Dana jest funkcja logiczna f(x 3, x 2, x 1, x 0 )= (1, 3, 5, 7, 12, 13, 15 (4, 6, 9))*.

SERIA IV. 1. Tranzystor unipolarny: budowa, symbole, zastosowanie, parametry.

Ćw. 7 Wyznaczanie parametrów rzeczywistych wzmacniaczy operacyjnych (płytka wzm. I)

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTYTUT FIZYKI. Temperaturowa zależność statycznych i dynamicznych charakterystyk złącza p-n

POMIAR NAPIĘCIA STAŁEGO PRZYRZĄDAMI ANALOGOWYMI I CYFROWYMI. Cel ćwiczenia. Program ćwiczenia

XXIX OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

TRANZYSTOR UNIPOLARNY MOS

Ćw. III. Dioda Zenera

Ćwiczenie nr 8. Podstawowe czwórniki aktywne i ich zastosowanie cz. 1

Elementy elektroniczne Wykłady 7: Tranzystory polowe

Pomiar podstawowych wielkości elektrycznych

Tranzystory. bipolarne (NPN i PNP), polowe (MOSFET), fototranzystory

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

2 Dana jest funkcja logiczna w następującej postaci: f(a,b,c,d) = Σ(0,2,5,8,10,13): a) zminimalizuj tę funkcję korzystając z tablic Karnaugh,

EFEKT FOTOWOLTAICZNY OGNIWO SŁONECZNE

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

CEL ĆWICZENIA: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zastosowaniem diod i wzmacniacza operacyjnego

Laboratorum 4 Dioda półprzewodnikowa

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Ćw. 8 Bramki logiczne

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Ćwiczenie 17 Temat: Własności tranzystora JFET i MOSFET. Cel ćwiczenia

Laboratorum 2 Badanie filtru dolnoprzepustowego P O P R A W A

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 11

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

Badanie diody półprzewodnikowej

Laboratorium elektroniki i miernictwa

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

1. CEL ĆWICZENIA 2. WPROWADZENIE

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

BADANIE SZEREGOWEGO OBWODU REZONANSOWEGO RLC

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 6b

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Zaprojektowanie i zbadanie dyskryminatora amplitudy impulsów i generatora impulsów prostokątnych (inaczej multiwibrator astabilny).

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 4 Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora

Pomiar parametrów tranzystorów

Wzmacniacz operacyjny

Tranzystory. 1. Tranzystory bipolarne 2. Tranzystory unipolarne. unipolarne. bipolarny

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 13

ZASADY DOKUMENTACJI procesu pomiarowego

Pomiar podstawowych parametrów liniowych układów scalonych

Ryszard Kostecki. Badanie własności filtru rezonansowego, dolnoprzepustowego i górnoprzepustowego

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 4

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Wyznaczanie parametrów diod i tranzystorów

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

E 6.1. Wyznaczanie elementów LC obwodu metodą rezonansu

Transkrypt:

Ćwiczenie A7 : Tranzystor unipolarny JFET i jego zastosowania Jacek Grela, Radosław Strzałka 3 maja 9 1 Wstęp 1.1 Wzory Poniżej zamieszczamy podstawowe wzory i definicje, których używaliśmy w obliczeniach. 1. Charakterystyka prądowo-napięciowa tranzystora polowego ˆ V DS < V DS(sat) : ( I D = K (V GS V th )V DS 1 ) V DS (1) ˆ V DS > V DS(sat) : ˆ V DS = V DS(sat) : I D = 1 ( K (V GS V th ) 1 + V ) DS V A I D = 1 K (V GS V th ) (3) () albo inaczej: Gdzie: I D - prąd drenu; K - transkonduktancja statyczna; I DS - prąd nasycenia; V DS - napięcie między drenem a źródłem; V GS - napięcie między bramką a źródłem; V th - napięcie progowe (odcięcia); V DS(sat) - napięcie saturacji (nasycenia): V DS(sat) = V GS V th ; V A - napięcie Early ego; ( I D = I DS 1 V ) GS () V th. Charakterystyka przejściowa I D (V GS ) Wyk.1 Teoretyczna charakterystyka przejściowa I D (V GS ). 1

3. Charakterystyka wyjściowa I D (U DS ) Wyk. Teoretyczna charakterystyka wyjściowa I D(V DS). Charakterystyki statyczne tranzystora JFET.1 Charakterystyka przejściowa I D (V GS ) Polaryzacja dren-źródło V DS została ustawiona na 1 [V] i była stała w trakcie pomiaru. Pomiar polegał na wyznaczeniu prądu drenu I D w funkcji napięcia polaryzacji bramka-źródło V GS. Z punktów pomiarowych wykreśliliśmy charakterystykę, której teoretyczny przebieg przedstawia Wyk.1. Poniżej zamieszczamy naszą charakterystykę: 1 I DS = 11.5 ma 1 V th = -3. V I D = I DS (1 - V GS /V th ) - -3.5-3 -.5 - -1.5-1 -.5 V GS [V] Wyk.3 Doświadczalna charakterystyka przejściowa I D(V GS). Porównując nasz wykres z teoretycznym zauważamy znaczne rozbieżności. Niebieską linią zaznaczyliśmy przebieg, który powinien być obserwowany dla parametrów I DS i V th (wedle wzoru ()). Nasza charakterystyka poważnie załamuje się w zakresie początkowym napięć V GS. Parabola ma w tym przedziale charakter zbyt szybko rosnący. Dalsza część wykresu wydaje się mieć charakter zbliżony do pożądanego, jednakże jest przesunięta do góry. Próbowaliśmy doszukać się błędów poczynionych przez nas w trakcie wykonywania ćwiczenia (np. niewłaściwa regulacja zmian napięcia lub błędne podłączenie obwodu), jednakże odrzuciliśmy tę hipotezę. Podpięcie obwodu było dokładnie sprawdzone przez prowadzącego zajęcia. W dalszej części naszego opracowania pojawią się zaś argumenty, które skłoniły nas do stwierdzenia, że używany przez nas tranzystor pracował nieprawidłowo (być może był uszkodzony). W oparciu o tę charakterystykę spróbowaliśmy jednak wyznaczyć napięcie odcięcia V th oraz maksymalną konduktancję g m(max). Krzywa na Wyk.3 ma zero w punkcie V th 3. [V ], co jest szukanym napięciem odcięcia. Maksymalną konduktancję obliczymy ze wzoru g m(max) = I D / V GS w okolicy I DS. Wartość obliczona w ten sposób wynosi g m(max) =.75 [ms].

. Charakterystyka wyjściowa I D (V DS ) W tej części dokonaliśmy pomiarów prądu drenu w funkcji napięcia dren-źródło dla trzech stałych napięć V GS. Wybrane wartości napięcia bramka-źródło są naznaczone bezpośrednio na wykreślonych krzywych eksperymentalnych. 1 1 V GS = V 1 V GS = -1.1 V V GS = -. V V GS = -3.3 V Pomiary Napiecie kolana 1 Wyk. Charakterystyka wyjściowa I D (V DS ). Tym razem widzimy, że problem nieprawidłowej charakterystyki tranzystora dotyczy nie tylko kształtu kolana (będącego bezpośrednio Wyk.3 ) ale także zmierzonej charakterystyki wyjściowej. Początkowy obszar wypłaszczenia krzywych ma wyraźne zafalowania, których nie powinno być (zob. charakterystykę teoretyczną na Wyk. ). To sugeruje, że tranzystor, na którym pracowaliśmy nie działał poprawnie. Dla napięcia V GS = 3.3 [V ] uzyskaliśmy wykres oznaczający odcięcie tranzystora. Zgadza się to z przyjętym napięciem V th. 3

.3 Charakterystyka wyjściowa dla obydwu biegunowości V DS W tym punkcie zrealizowaliśmy pomiary jak poprzednio z tym, że napięcie V DS zmienialiśmy w zakresie ( 1, 1) [V ]. Jest to początkowy fragment krzywych z Wyk., również dla gałęzi napięć V GS. Przedstawia to poniższy wykres: 5-5 -1-15 - V GS = [V] V GS = -1.1 [V] V GS = -. [V] V GS = -3.3 [V] -1 -.5.5 1 Wyk.5 Charakterystyka wyjściowa I D (V DS ) dla obu biegunowości V DS. Wykres ten wydaje się być poprawny, mimo kształtu poprzednich wykresów. Dlatego praca na tych danych i wnioskowanie z nich wartości parametrów będzie poprawne. W tym punkcie należało wyznaczyć minimalną rezystancję dren-źródło R DS(min). Zrobimy to wyznaczając nachylenie stycznej do charakterystyki z powyższego Wyk.5 dla gałęzi V GS =. Pod uwagę bierzemy dwa ostatnie punkty charakterystyki, bliskie napięcia -1V. Wykorzystujemy wzór: R DS(min) = V GS I D. Wartość rezystancji minimalnej wynosi: R DS(min) = 13.3 [Ω].. Charakterystyka wyjściowa dla obydwu biegunowości V DS dla układu zlinearyzowanego Aby zlinearyzować charakterystykę I D (V DS ) w małym zakresie ±1V, podpięliśmy dwa jednakowe oporniki między drenem i bramką oraz przed podaniem sygnału V GS na bramkę, zgodnie z treścią polecenia. Wartość tej rezystancji powinna była wynosić przynajmniej 1R DS(min). Dla nas wartość ta powinna była być większa od 1.3 [kω], my dla pewności podpięliśmy opornik [kω]. Dla tak zmodyfikowanego układu znów wyznaczamy charakterystykę I D (V DS ), tym razem zlinearyzowaną. - - - V GS = [V] V GS = -1.1 [V] V GS = -. [V] V GS = -3.3 [V] - -1 -.5.5 1 Wyk. Charakterystyka wyjściowa I D(V DS) dla układu zlinearyzowanego.

.5 Przełącznik analogowy W tym podpunkcie zaprojektowaliśmy obwód wykorzystujący przełącznik analogowy do manipulowania sygnałem wejściowym. Poniżej przedstawiamy odpowiedź układu na sygnał trójkątny przy ustalonym prostokątnym przebiegu sterującym: Wyk.7 Odpowiedź obwodu. Na Wyk.7 zaznaczono zakresy zaporowego (brak sygnału) oraz przewodzenia (sygnał) działania układu. W wyniku odpowiedniej relacji częstotliwości sygnału do częstotliwości sterowania powstaje ustalony sygnał wyjściowy. Naszkicowano również porównawczy sygnał wejściowy przez co jest widoczne dokładne działanie układu. Wykonano pomiary dla większej częstotliwości sterowania, jednakże nie różnią się one jakościowo od tych przedstawionych powyżej - sygnał stał się bardziej poszarpany. 5