ćwiczenie 4. charakterystyki statyczne tranzystorów polowych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 5
Temat: Charakterystyki i parametry tranzystorów unipolarnych
Cel ćwiczenia: Poznanie charakterystyk i parametrów statycznych
tranzystorów unipolarnych.
I. Wymagany zasób wiadomości.
Do poprawnego wykonania ćwiczenia niezbędne jest opanowanie wiadomości na temat:
1. Istota i zalety sterowania napięciowego w tranzystorach unipolarnych.
2. Podział tranzystorów unipolarnych (kryteria podziału).
3. Budowa, polaryzacja i zasada działania tranzystorów polowych: PNFET, MIS.
4. Praca statyczna tranzystora złączowego PNFET i tranzystora MIS.
• charakterystyki przejściowe,
• charakterystyki wyjściowe,
• parametry statyczne - definicje fizyczne i techniczne (np. Up, UT).
5. Środki bezpieczeństwa stosowane podczas pracy z tranzystorami MIS.
1
II. Pomiary.
1. Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora PNFET (BF 245).
Pomiary są wykonywane w układzie pomiarowym przedstawionym na rys. 1.
IDS
D
N
G
_
U
P
P
+
VDS
_
+
UDS
VGS
GS
S
Rys. 1 Układ do pomiaru charakterystyk statycznych tranzystora PNFET.
Przed przystąpieniem do pomiaru sprawdzić, czy wszystkie przełączniki stabilne są
wyciśnięte a mierniki wyzerowane. Następnie wcisnąć przełączniki „UGS” i „UDS”
(niebieski i czerwony) znajdujące się pod napisem „BF 245”. Powoduje to podłączenie
tego elementu do generatora napięcia schodkowego.
Podczas pomiarów przestrzegać następujących dopuszczalnych wartości prądów i napięć:
• |UGS | ≤ UP
(UP ≤ 10 V);
• |UDS | ≤ 10 V;
• |IDmax | ≤ 10 mA;
1.1 Pomiar charakterystyk przejściowych tranzystora PNFET (BF245).
1. Za
pomocą
przycisków
3÷4
i
11÷12
ustawić
stałą
wartość
napięcia
UDS
np. UDS = + 1 V. Dla wartości napięcia UDS = + 1 V dokonać pomiaru zależności
I D = f (U GS ) U DS = const .
2. Przyciskami 1÷2 oraz 9÷l0 zmieniać UGS od 0 V do napięcia odcięcia tranzystora (UP)
i odczytywać wartości ID (uzyskać minimum 5 punktów pomiarowych).
3. Powtórzyć pomiary dla UDS = + 0,5 V.
2
4. Po zakończeniu pomiarów wyzerować wskazania mierników przez odpowiednią
manipulację przyciskami 1÷4 i 9÷12.
1.2 Pomiar charakterystyk wyjściowych tranzystora PNFET (BF245).
1. Za pomocą przycisków 1÷2 i 9÷10 ustawić stałą wartość napięcia UGS np. UGS = – 2 V.
Dla
wartości
napięcia
UGS
=
–
2
V
dokonać
pomiaru
charakterystyki
I D = f (U DS ) U GS = const .
2. Przyciskami 3÷4 oraz 11÷12 zmieniać UDS od 0 V do + 10 V odczytywać wartości ID
(uzyskać minimum 5 punktów pomiarowych).
3. Pomiary powtórzyć dla UGS = – 4 V i – 6 V.
4. Po zakończeniu pomiarów wyzerować wskazania mierników przez odpowiednią
manipulację przyciskami 1÷4 i 9÷12.
2. Pomiar charakterystyk statycznych tranzystora MOS (SMY 50).
Pomiary są wykonywane w układzie pomiarowym przedstawionym na rys. 2.
I DS
S
_
+ U
GS
V GS
G
p+
_
D
p+
n
V DS
+ U
DS
Rys. 2. Układ do pomiaru charakterystyk statycznych tranzystora MOS
Przed przystąpieniem do pomiaru sprawdzić, czy wszystkie przełączniki stabilne są
wyciśnięte a mierniki wyzerowane. Następnie wcisnąć przełączniki „UGS” i „UDS” (niebieski
i czerwony) znajdujące się pod napisem „SMY 50”. Powoduje to podłączenie tego elementu
do generatora napięcia schodkowego.
Podczas pomiarów przestrzegać następujących dopuszczalnych wartości prądów i napięć:
• |UGS | ≤ 10 V;
• |UDS | ≤ 10 V;
3
• |IDmax | ≤ 10 mA.
2.1. Pomiar charakterystyk przejściowych tranzystora MOS (SMY 50).
1. Za pomocą przycisków 3÷4 i 11÷12 ustawić stałą wartość napięcia UDS
np. UDS= – 1 V. Dla wartości napięcia UDS= -1 V dokonać pomiaru zależności
I D = f (U GS ) U DS = const .
2. Przyciskami 1÷2 oraz 9÷l0 zmieniać UGS od 0 V do – 10 V i odczytywać wartości ID
(uzyskać minimum 5 punktów pomiarowych).
3. Powtórzyć pomiary dla UDS = – 10 V.
4. Po zakończeniu pomiarów wyzerować wskazania mierników przez odpowiednią
manipulację przyciskami 1÷4 i 9÷12.
2.2. Pomiar charakterystyk wyjściowych tranzystora MOS (SMY 50).
1. Za pomocą przycisków 1÷2 i 9÷10 ustawić stałą wartość napięcia UGS np. UGS = – 6 V.
2. Przyciskami 3÷4 oraz 11÷12 zmieniać UDS od 0 V do – 10 V odczytywać wartości ID
(uzyskać minimum 5 punktów pomiarowych).
3. Pomiary powtórzyć dla np. UGS = – 9 V.
4. Po zakończeniu pomiarów wyzerować wskazania mierników przez odpowiednią
manipulację przyciskami 1÷4 i 9÷12.
III. Opracowanie wyników.
1. Wykreślić pomierzone charakterystyki przejściowe (ID = f (UGS) dla UDS = const)
i wyjściowe (ID = f (UDS) dla UGS = const) badanych tranzystorów.
2. W oparciu o charakterystyki przejściowe określić wartości napięcia odcięcia (UP) lub
napięcia progowego (UT).
3. Na podstawie wykonanych charakterystyk obliczyć dla wybranych trzech punktów pracy
parametry dynamiczne gm, gds. Przeanalizować wpływ punktu pracy na wartości
obliczonych parametrów.
4. Sporządzone
wykresy,
wyniki
obliczeń
w sprawozdaniu.
4
i
pomiarów
oraz
wnioski
zamieścić
Strona tytułowa sprawozdania
LABORATORIUM PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH
Grupa
..................
Zespół
..............
Ocena
Lp.
Nr ćwiczenia
Data wykonania
ćwiczenia
Nazwisko i imię
kol. wyk.
wst.
Prowadzący zajęcia
ćw..
1.
.........................
....... ........
2.
.........................
.......
......
3.
..........................
.......
......
4.
..........................
.......
..........
..........
..........
Data oddania
sprawozdania
..........
TEMAT
ĆWICZENIA:.............................................................................................
..................................................................................................................................
..
5