Министерство общего

И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра автоматики и телемеханики

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

«Полевые транзисторы.

Усилительные каскады на полевых транзисторах.»

Проверила: Выполнили:

к.т.н. доцент студенты группы У-22 Ланских А.М. Мальцев М.Ю.

Кокоулина Е.С.

Варанкин В.Н.

Казакова Т.С.

Киров 2002

Целью работы является экспериментальное исследование и анализ:

а) управляющих и выходных характеристик полевого транзистора с p-п- затвором (с управляющим p-n-пеереходом) и каналом п-типа, включенного по схеме с общим истоком;

б) параметров полевого транзистора;

в) показателей однокаскадных усилителей, выполненных на полевых транзисторах с р-п - затвором и каналом п-типа по схемам с общим истокам и общим стоком – потокового повторителя.

Оборудование для проведения лабораторных работ.

При выполнении лабораторной работы используются: лабораторная установка ЛУ-3 «Полевые транзисторы», электронный осциллограф, приборы для измерения тока и напряжения. На лицевой панели лабораторной установки приведена схема для испытания полевого транзистора с управляющим р-п- переходом и исследования усилительных каскадов, содержащая регуляторы для установки короткозамкнутых перемычек (КЗП) и подключения контрольно-измерительной аппаратуры (миллиамперметры, вольтметры, осциллографа). Включение питания лабораторной установки осуществляется тумблером «Сеть».

1. Исследование управляющих характеристик полевого транзистора с р-п – затвором и каналом п-типа.

Транзистор КП303 Г – эпитаксиально-планарный полевой транзистор.

С помощью короткозамкнутых перемычек (КЗП) собираем схему - рис. 1.

Рис. 1

PV1 – измеряет напряжение на затворе Uзи;

PV2 – напряжение на стоке Uси;

PA1 – ток стока I_с.

Снимаем управляющие характеристики полевого транзистора(таблица 1):

Таблица 1.

Uси, В			8.7
Uзи, В		0		0,18	0,33	0,66	7,8
Iс, мА		1,1		0,6	0,3	0	5
Uси, В	4,1
Uзи, В		0		0,28	0,34	0,41	0,55
Iс, мА		0.4		0,3	0,2	0,1	0

Результаты измерений (таблица 1) наносим на координатную плоскость и строим входные характеристики .

Рис. 2

При увеличении напряжения на затворе увеличивается выходной ток Iс.

2. Исследование выходных характеристик полевого транзистора с р-п-затвором и каналом п-типа, включенного по схеме с общим истоком.

Схема остается прежней (рис. 1). Снимаем выходные характеристики приUзи=const (таблица 2).

Таблица 2.

Uзи, В	0
Uси, В	0	0,3	0,78	1,17	2,8	8,7
Iс, мА	0	0,3	0,5	0,7	0,9	1,1
Uзи, В	0,2
Uси, В	0	0,2	0,35	0,7	1	8,8
Iс, мА	0	0,2	0,2	0,3	0,4	0,5
Uзи, В	0,3
Uси, В	0	0,25	0,58	3	8.8
Iс, мА	0	0.1	0,2	1.7	0,3
Uзи, В	0,42
Uси, В	0	0.8		8,8
Iс, мА	0	0.1		0.15

Результаты измерений (таблица 2) наносим на координатную плоскость и строим входные характеристики(рис. 3).

Рис. 3

При увеличении выходного напряжения Uси выходной ток Iс замедляет скорость своего роста. При малых значениях Uзи ток Ic увеличивается с ростом Uси почти по линейному закону. При дальнейшем увеличении Uзи наступает режим насыщения: рост тока Ic почти прекращается, то есть, с увеличением выходного напряжения Uси выходной ток Iс замедляет скорость своего роста, так как при повышении напряжения Uси одновременно повышается обратное напряжение на p-n – переходе, запирающий слой увеличивается, канал сужается, его сопротивление увеличивается.

Выводы о влиянии Uси и Uзи на ход характеристик:

На начальном участке изменения выходного напряжения (рис. 3) полевого транзистора крутизна его ВАХ с изменением входного сигнала не остается постоянной. Как видно из рис. 3 с уменьшением Uзи крутизна ВАХ уменьшается, а следовательно возрастает выходное сопротивление транзистора. Это указывает на зависимость выходного сопротивления полевого транзистора от управляющего напряжения на этом участке ВАХ.

Изменение выходного тока Iс полевого транзистора при изменении Uси происходит до определенного значения выходного напряжения, равного напряжению насыщения Uсинас. Это напряжение равно Uсинас=Uзи-Uзиотс , где Uзиотс – управляющее напряжение, при котором Iс=0 (режим отсечки), а Uзи – управляющее напряжение, соответствующее рассматриваемой ВАХ транзистора.

При дальнейшем возрастании выходного напряжения ток Iс остается неизменным вплоть до пробивного напряжения.

При входном напряжении Uсиотс=Uзи, соответствующем обратному напряжению на р-n- переходе (затвор-исток), при котором токопроводящий канал транзистора будет полностью перекрыт, выходной ток Iс транзистора равен нулю (рис. 2). При Uсиотс<Uзи в токопроводящем канале появляется проток шириной b и по нему от стока к истоку начинает протекать ток Ic, создающий на сопротивлении канала падение напряжения. Это напряжение, складываясь с напряжением Uзи, по мере приближения к стоку, приводит к увеличению напряжения на обратно смещенном p-n-переходе, то есть, к сужению канала при приближению к истоку. Рост тока Iс приводит к увеличению падения напряжения на канале и к уменьшению его ширины, в результате уменьшается ток протекающий между стоком и истоком.

Однако уменьшение тока стока приводит к уменьшению падения напряжения на канале и к уменьшению фактического (суммарного) напряжения на обратно смещенном p-n-переходе, что увеличивает ширину b канала, а следовательно, и ток Ic. В результате, в структуре полевого транзистора устанавливается динамическое равновесие и при Uсинас<Uси ток стока поддерживается на уровне насыщения Iснас.

3. Расчет параметров полевого транзистора с p-n- затвором и каналом n-типа.

Основные параметры транзистора КП303Г из справочника:

Таблица 3.

Параметр	значение	Параметр	значение
Pmax, мВт	200	Uзиотс,В	8
Uсиmax, В	25	Uзи, В	10
Uзсmax, В	30	Iзут	0.1
Uзиmax, В	30	S, мА/В	3…7
Icmax, мА	20	Icнач	3….12
Свх, пФ	6	Спрох, пФ	2
	25	Uси, В	10

Крутизна характеристики:

, при Uси=const.

Выбираем рабочую точку (рис. 2). Uзи=-1.125 В, Iс=3.75 В,

Крутизна характеризует управляющее действие затвора.

Внутреннее (выходное) сопротивление между стоком и истоком:

, при Uзи=const;

Рабочая точка: Uси=6 В, Iс=3.75 мА,