7.1.1. Моделювання польових транзисторів.

Польові транзистори знаходяться в каталозі Transistors бібліотеки компонентів, перша частина якого розглядалася в лабораторній роботі №4.

Рис. 7.4 Нижня частина каталогу бібліотеки

Transistors програми Multisim

Крім біполярних транзисторів цей каталог містить польові транзистори з p-n – переходом двох типів провідності (віртуальні моделі і моделі реальних приладів), польові транзистори з ізольованим затвором з каналами різного типу (віртуальні моделі і моделі реальних приладів), моделі віртуальних чотирьохвивідних польових транзисторів з каналами різного типу, моделі віртуальних польових транзисторів на основі GaAs, моделі МОН-транзисторів з захисними діодами (рис. 7.4).

Рис. 7.5 Діалогове вікно вибору моделі МДН-транзистора з вбудованим каналом n-типу

В цій лабораторній роботі розглядаються тільки МДН-транзистори.

Після натискання кнопки вибору будь-якого польового транзистора з’явиться діалогове вікно вибору конкретної моделі транзистора (рис. 7.5).

7.1.2. Статичні характеристики мдн-транзисторів.

Найважливішими статичними характеристиками ПТ є: керуючі (стікзатворні) характеристики приі вихідні (стокові) характеристикипри. Керуючі (стікзатворні, прохідні) характеристики показані на рисунку 7.6,а.

Вихідні характеристики показують, що зі збільшенням струм спочатку росте досить швидко. Потім при відбувається скорочення каналу, і транзистор переходить у режим насичення. Це пояснюється тим, що з ростом напруги на стоці збільшується спадання напруги уздовж каналу. Це обумовлює зменшення товщини каналу в міру наближення до стоку. Коли напруга стоку перевищує напругу насичення, подальше зростання струму стоку припиняється, що відповідає горизонтальній ділянці вихідної характеристики ПТ, яка називається ділянкою насичення (рис. 7.6,б).

Рис. 7.6 Характеристики ПТ з вбудованим каналом n-типу:

а) керуючі; б) вихідні (стокові)

По статичних характеристиках визначаються статичні параметри: крутість (мА/В), внутрішній опір(кОм), коефіцієнт підсилення. Крутість характеристики (провідність прямої передачі), що характеризує керуючу дію затвора, являє собою відношення зміни струму стоку до зміни напруги на затворі при короткому замиканні по перемінному струму на виході транзистора в схемі з загальним витоком:

(7.1)

Внутрішній опір характеризує вплив напруги стоку на струм стоку:

(7.2)

Статичний коефіцієнт підсилення показує, у скільки разів сильніше впливає на струм стоку напруга затвора порівняно з напругою стоку:

(7.3)

Очевидно, що коефіцієнт підсилення .

Поряд з високими коефіцієнтом підсилення і вхідним опором достоїнством польових транзисторів є низький рівень власних шумів, стійкість до радіації.

7.2. Порядок виконання роботи

1. Запустити програму Multisim.

2. Побудувати схему за рисунком 7.7. Вивчити призначення всіх елементів схеми.

Початкові настроювання схеми: перемикачі в положенні згідно рисунку 7.7; джерела живлення Vds=1B, V1=1B, V3=2B.

Рис.7.7 Електрична принципова схема виміру вольт-амперних характеристик МДН-транзисторів

3. Дослідити керуючу характеристику МДН-транзистора з вбудованим каналом n-типу BSV81. Для цього:

• перевірити відповідність настроювань схеми початковим;

• увімкнути моделювання;

• зафіксувати в протоколі значення струму стоку , напруги затвор-витікі напруги стік-витік;

• виставити напругу ,і.

• занести в протокол нові значення ,і;

• за допомогою клавіші «1» перемкнути ключ S4;

• занести в протокол значення ,ідля напругV1=1B…10B (всього 3-10 значень);

• вимкнути моделювання;

• повернути всі настроювання схеми до початкових значень;

• виставити напругу Vds=10B;

• повторити всі проведені вище вимірювання;

• побудувати керуючу характеристику транзистора, звертати увагу на полярність напруг джерел живлення.

4. Дослідити вихідні характеристики МДН-транзистора з вбудованим каналом n-типу BSV81. Для цього:

• повернути всі настроювання схеми до початкових значень, напругу Vds встановити 1В;

• увімкнути моделювання;

• зафіксувати в протоколі значення струму стоку , напруги затвор-витікі напруги стік-витік;

• вимкнути моделювання;

• провести подібні виміри для напруг Vds=3B, 10B, 50B, 100B;

• за допомогою клавіші «1» перемкнути ключ S4;

• напругу джерела V1встановити 5В;

• провести виміри ,ідля напругVds=1B, 3B, 10B, 50B, 100B;

• побудувати графік стокової характеристики.

5. Дослідити керуючу характеристику МДН-транзистора з індукованим каналом n-типу BS170. Для цього:

• клавішею «Space» увімкнути в схему транзистор BS170, клавішою «1» – джерело живлення V1=1B; напругу джерела Vds встановити рівною 1В;

• увімкнути моделювання;

• зафіксувати в протоколі значення струму стоку , напруги затвор-витікі напруги стік-витік;

• занести в протокол значення ,ідля напругVds=2B, 5B, 10B;

• вимкнути моделювання;

• виставити напругу Vds=10B;

• повторити всі проведені вище вимірювання;

• побудувати керуючу характеристику транзистора, звертати увагу на полярність напруг джерел живлення.

6. Дослідити вихідні характеристики МДН-транзистора з індукованим каналом n-типу BS170. Для цього:

• повернути всі настроювання схеми до початкових значень п.5;

• увімкнути моделювання;

• зафіксувати в протоколі значення струму стоку I_C, напруги затвор-витік і напруги стік-витік;

• вимкнути моделювання;

• провести подібні виміри для напруг Vds=2B, 3B, 5B, 10B;

• напругу джерела V1 встановити ;

• провести виміри,ідля напруг Vds=1B, 2B, 3B, 5B, 10B;

• побудувати графік стокової характеристики.

7. Вимкнути програму Multisim.

8. Використовуючи отримані статичні характеристики, обчислити статичні параметри досліджуваних транзисторів.

9. Проаналізувати отримані результати, зробити висновки й оформити протокол звіту.