Страницу Назад
Поискать другие аналоги этой работы
500 Элементная база телекоммуникационных систем. Лабораторная работа №2 .Вариант №15ID: 215073Дата закачки: 03 Января 2021 Продавец: avtor_avtor (Напишите, если есть вопросы) Посмотреть другие работы этого продавца Тип работы: Работа Лабораторная Форматы файлов: Microsoft Word Сдано в учебном заведении: ДО СИБГУТИ Описание: 1 Задание на подготовку к выполнению лабораторной работы Тема: Исследование характеристик полевых транзисторов Цель работы: Изучить статические ВАХ и другие определяющие характеристики полевых транзисторов (лекция 3) Выполнению данной работы должна предшествовать предварительная подготовка, состоящая в следующем: 1. Изучение темы и цели лабораторной работы. 2. При изучении теоретического материала в объеме материала лекций и теоретического введения обратить внимание на следующие основные вопросы: - достоинства и недостатки полевых транзисторов; - применение полевых транзисторов в элементарных схемах. Номер варианта для выполнения лабораторной работы должен выбирается по двум последним цифрам номера пароля. Варианты приведены в Приложении. 2 Теоретическое введение Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на полевом эффекте – изменение электропроводимости поверхностного слоя под действием электрического поля, направленного перпендикулярно поверхности. От биполярного транзистора полевой транзистор отличается: 1) принципом действия: в биполярном транзисторе управление выходным сопротивлением производится либо входным током, либо разностью потенциалов между входными выводами транзистора, а в полевом транзисторе - входным потенциалом затвора или электрическим полем; 2) полевой транзистор обладает большим входным сопротивлением. 3) в полевом транзисторе не происходит инжекции носителей заряда – отсюда уменьшение рекомбинационных явлений и низкий уровень шумов (особенно на низких частотах). Таким образом:  полевой транзистор (ПТ) – полупроводниковый прибор, в котором регулирование тока осуществляется изменением сопротивления проводящего канала с помощью поперечного электрического поля. Ток полевого транзистора обусловлен потоком основных носителей.  электроды полевого транзистора называют истоком (И), стоком (С) и затвором (З). Управляющее напряжение прикладывается между затвором и истоком. Полевой транзистор можно рассматривать как источник тока, управляемый напряжением затвор-исток.  по конструкции полевые транзисторы можно разбить на две группы: с управляющим p–n-переходом и с металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком. Принцип действия полевого транзистора с управляющим p–n-переходом основан на изменении проводимости канала за счёт изменения его поперечного сечения. Между стоком и истоком включается напряжение такой полярности, чтобы основные носители заряда (электроны в канале n-типа) перемещались от истока к стоку. Между затвором и истоком включено отрицательное управляющее напряжение, которое запирает p–n-переход. Чем больше это напряжение, тем шире запирающий слой и уже канал. С уменьшением поперечного сечения канала его сопротивление увеличивается, а ток в цепи сток – исток уменьшается. Это позволяет управлять током стока с помощью напряжения затвор-исток Uзи . При некоторой величине напряжения затвор-исток запирающий слой полностью перекрывает канал, что приводит к уменьшению проводимости канала. Напряжение Uзи, при котором перекрывается канал, называют напряжением отсечки и обозначают Uотс . Для n-канального полевого транзистора напряжение отсечки отрицательно. Входные (стоковые) характеристики у полевых транзисторов отсутствуют, так как входной ток равен нулю. Выходные характеристики полевого транзистора с управляющим p–n-переходом и каналом n-типа показаны на рис. 2.2. На выходной характеристике можно выделить три области – отсечки, линейную (триодную) и насыщения. В линейной области ВАХ представляют прямые, наклон которых зависит от напряжения затвор-исток Uзи. Минимальное сопротивление канала достигается, когда напряжение Uзи = 0, так как проводящая часть канала в этом случае имеет наибольшее сечение. Таким образом, в линейной области полевой транзистор можно использовать как резистор, сопротивление которого регулируется напряжением затвора. В области насыщения ветви выходной характеристики расположены почти горизонтально. Это объясняется тем, что при увеличении напряжения сток-исток Uси область перекрытия канала вблизи стока расширяется и сопротивление канала увеличивается. В области насыщения полевой транзистор удобно моделировать передаточной характеристикой – зависимостью тока стока IС от напряжения затвор-исток Uзи при постоянном напряжении сток-исток: . (2.1) Передаточная (сток – затворная) характеристика n-канального полевого транзистора с управляющим p–n-переходом показана на рис. 2.3. При нулевом напряжении на затворе ток стока имеет максимальное значение, которое называют начальным I с нач. При увеличении напряжения затвор-исток ток стока уменьшается и при напряжении отсечки Uотс становится близким к ВАХ полевого транзистора на участке, соответствующем линейному режиму, аппроксимируется выражением (2.2). . (2.2) В области усиления статистические характеристики идеального транзистора любой структуры описывается выражением (2.3) , (2.3) где ß –постоянный коэффициент, зависящий от конструкции транзистора ( ); U0 – напряжение запирания ( ). В режиме насыщения можно использовать формулу (2.4). . (2.4) Поведение p-канальных полевых транзисторов описывается такими же уравнениями. Следует учесть только, что для p-канальных ПТ напряжения имеют другую полярность, т. е. Uотс > 0, а Uси < 0. Важным параметром полевого транзистора является крутизна характеристики, определяемая как отношение приращения тока стока Δ с I к приращению напряжения затвор-исток ΔUзи : , (2.5) где , (2.6) . (2.7) МДП транзисторы имеют один или несколько затворов, электрически изолированных от проводящего канала одним или несколькими слоями диэлектрика. При приложении электрического напряжения к участку затвор-исток в полупроводнике на границе с диэлектриком появляется электрический заряд противоположного знака, который влияет на электропроводность прилегающего слоя полупроводника, образующего канал. В виде дискретных элементов выпускаются транзисторы с изолированным затвором двух разновидностей: со встроенным и индуцированным каналом. Транзистор с индуцированным каналом характеризуется тем, что канал возникает только при подаче на затвор напряжения определенной полярности. При нулевом напряжении канал отсутствует. При этом между стоком и истоком включены два обратно смещенных p– n-перехода. Один p–n-переход образуется на границе между подложкой и стоком, а другой – между подложкой и истоком. Таким образом, при нулевом напряжении на затворе сопротивление между стоком и истоком очень велико, ток стока ничтожно мал и транзистор находится в состоянии отсечки. Удельная крутизна транзистора с индуцированным каналом определяется по формуле (2.8). , (2.8) где µ– приповерхностная подвижность носителей, C0 – удельная емкость затвор-канал, L – длина, W – ширина канала. Если напряжение сток-исток мало, как часто бывает в импульсных и ключевых схемах, то выходная характеристика, соответствующая линейному режиму, аппроксимируется выражением (2.9). . (2.9) Величину b(Uзи - U0) - называют проводимостью канала, а обратную величину – сопротивлением канала. Таким образом, при малых напряжениях сток-исток транзистора с индуцированным каналом эквивалентен линейному резистору, сопротивление которого регулируется напряжением затвора. Транзистор со встроенным каналом n – типа при нулевом напряжении на затворе имеет ненулевое значение, называемое начальным I с нач. Если Uзи > 0 , число электронов в канале увеличивается. Это приводит к увеличению проводимости канала. Такой режим работы транзистора со встроенным каналом, при котором концентрация носителей в канале больше равновесной, называют режимом обогащения. Передаточная характеристика транзистора со встроенным каналом представлена на рисунке 2.5. Методика определения крутизны полевого транзистора: Выбирается произвольная точка О на линейном участке ВАХ при =0.5 . 1. В выбранной точке строится касательная к графику ВАХ. 2. На касательной строится произвольный прямоугольный треугольник, например ACB. 3. Крутизна характеристики S определяется как отношение длин катетов CA и BC: У полевых транзисторов выходное дифференциальное сопротивление показывает влияние напряжения сток - исток Uси на выходной ток транзистора Iс. Оно определяется по наклону стоковой характеристики на участке насыщения. Методика определения дифференциального выходного сопротивления представлена ниже: 1. Выбирается произвольная точка О на произвольной ветви выходных ВАХ в области насыщения токов. 2. В выбранной точке строится касательная к графику ВАХ. 3. На касательной строится произвольный прямоугольный треугольник, например ACB. 4. Дифференциальное сопротивление определяется как отношение длин катетов CA и BC: , (2.10) где , (2.11) . (2.12) 3 Задание на выполнение лабораторной работы 3.1 Расчетная часть работы 1. Рассчитать основные параметры и построить сток – затворную и выходную (стоковую) характеристики полевого транзистора. 2. По графику сток-затворной характеристики определить дифференциальную крутизну S, по графику выходных (стоковых) ВАХ определить дифференциальное выходное сопротивление , используя методические указания раздела 2. 3.2 Экспериметальная часть работы 1. Исследовать семейства проходных (сток-затворных) и выходных (стоковых) ВАХ полевого транзистора (тип транзистора выбирается из Приложения А в соответствии с вариантом) используя измерительную схему, приведенную на рисунке Б.6. Исследования проводить по методическим указаниям раздела 4. 2. По полученным данным построить графические характеристики в одних осях с характеристиками, полученными по расчетам (3.1). 3. Рассчитать крутизну характеристики и дифференциальное сопротивление по экспериментальным характеристикам. 4 Рекомендации к выполнению исследований 4.1 Расчетная часть 4.1.1 Расчет характеристик транзисторов с управляющим p-n переходом Выбрать тип (марку) полевого транзистора с управляющим p-n переходом из Приложения А. Для выбора характеристик используйте ресурсы Интернет: Характеристики: https://alltransistors.com/ru/mosfet/kak_podobrat_zamenu_dlia_mosfet.php аналог http://www.dectel.ru/philips/analogues/various/j-fet_transist.shtml Выписать параметры исследуемого транзистора, используя ресурсы Internet: a) , mA - максимально допустимый постоянный ток стока; b) , В - предельно допустимое напряжение между стоком и истоком; c) , В – напряжения отсечки для транзистора с управляющим p-n переходом; d) , В - предельно допустимое напряжение между затвором и истоком. 4.1.2 Расчет характеристик транзисторов с индуцированным каналом Выбрать тип (марку) полевого транзистора с индуцированным каналом из Приложения А. Выписать параметры исследуемого транзистора, используя ресурсы Internet: a) , mA - максимально допустимый постоянный ток стока; b) , В - предельно допустимое напряжение между стоком и истоком; c) , В - предельно допустимое напряжение между затвором и истоком; d) , В - минимальное напряжение между затвором и истоком; e) ,В – пороговое напряжение для транзистора с индуцированным каналом(выбрать максимальное значение порогового напряжения); Занести значения и марку выбранного транзистора в таблицу 4.3. 4.2.1Исследование ВАХ транзисторов с управляющим p-n переходом 1. Собрать измерительную схему рисунка Б.6, для исследования семейств сток-затворных и стоковых характеристик (на рисунке приведён пример измерительной схемы для транзистора с n-каналом). Если по варианту требуется исследовать транзистор с p-n переходом с p-каналом, то схему рисунка Б.6 необходимо исправить так, чтобы полярности подключения источников и , а также подключение измерительных приборов соответствовали нормальному включению полевого транзистора с p-n каналом. То есть p-n переход между затвором и истоком должен быть смещён источником в обратном направлении, а основные носители заряда в канале должны течь под действием от истока к стоку. (При отсутствии в библиотеке программы требуемого транзистора, воспользуйтесь аналогом). 2. Исследовать семейство статических сток-затворных характеристик транзистора при 2-х фиксированных рекомендуемых значениях =const, вычисляемых по выражениям в первой строке таблицы 4.5. Для исследования каждой ветви ВАХ выполнить следующие действия: - установить значение источника в соответствии с очередным значением ; - вычислить по выражениям во 2-м столбце таблицы 4.5 рекомендуемые значения и зафиксировать их во 2-м столбце таблицы 4.5 в отчёте; - с помощью источника установить вычисленные выше значения (устанавливать значения по модулю) ; - для каждого установленного измерить по амперметру А1 ток стока и зафиксировать в таблицу 4.5; Выполнить вышеуказанные действия для обоих указанных в таблице значений . Внимание! записывать в таблицу со знаком «+», т.к. направление тока противоположно показаниям амперметра. По измеренным значениям построить семейство сток-затворных ВАХ полевых транзисторов в одних с осях с расчетными характеристиками. 5 Содержание отчета 1. Тема и цель лабораторной работы. 3. Таблицы с результатами измерений. 4. Графики статических проходных и выходных ВАХ. 5. Расчет крутизны сток-затворной характеристики S. 6. Расчет дифференциального выходного сопротивления . 7. Выводы по результатам проведенных исследований. 2020 год. Размер файла: 177,2 Кбайт Фаил: 
(.docx)
------------------- Обратите внимание, что преподаватели часто переставляют варианты и меняют исходные данные! Если вы хотите, чтобы работа точно соответствовала, смотрите исходные данные. Если их нет, обратитесь к продавцу или к нам в тех. поддержку. Имейте ввиду, что согласно гарантии возврата средств, мы не возвращаем деньги если вариант окажется не тот. -------------------
Скачано: 4 Коментариев: 0 |
||||
Есть вопросы? Посмотри часто задаваемые вопросы и ответы на них. Опять не то? Мы можем помочь сделать! |
||||
Вход в аккаунт:
Страницу Назад
Cодержание / Элементная база телекоммуникационных систем / Элементная база телекоммуникационных систем. Лабораторная работа №2 .Вариант №15