Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое




НазваниеНовосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое
страница14/20
Дата23.05.2013
Размер0.84 Mb.
ТипЛабораторная работа
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   20

Литература


  1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. Т. 1, М.: Мир, 1984.

  2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982.

  3. Джонс М.Х. Электроника – практический курс. М. Техносфера, 2006.

Лабораторная работа № 3
Полевые транзисторы


Лабораторная работа посвящена изучению устройства и основных свойств полевых транзисторов. В методическом пособии показаны схемы включения транзисторов, приводятся их основные параметры.

В задачу студента входит изучение работы электронных схем, макетиро­вание и наладка усилительных каскадов на полевых транзисторах, измерение их параметров.

Оборудование. Осциллограф, стрелочный или цифровой вольтметр.

Материалы и комплектующие.

Резисторы: 1к, 5к, 100к, 1М.

Конденсаторы: 100мкФ.

Полупроводники: КП307.

1. Устройство и работа полевого транзистора


Дополнительная теоретическая информация о том, зачем нужны транзисторы, история их создания, описание p-n перехода и полупроводниковых диодов содержится в описании к лабораторной работе № 2 «Биполярные транзисторы». Тем студентам, которые не уверены в своих знаниях по этим темам, настоятельно рекомендуется прочитать это описание.

1.1. Классификация и устройство полевых транзисторов


Семейство полевых транзисторов (ПТ) довольно обширно (рис. 3.1).



Рис. 3.1. Семейство полевых транзисторов

Они отличается технологией изготовления, характеристиками и способами включения. Общим для всех типов ПТ является наличие полупроводникового канала, проводимостью которого управляет электрическое поле, направленное поперек тока канала (проводимость меняется из-за обеднения канала основными носителями заряда). Канал с двух сторон оканчивается электродами – <сток>, <исток>. Электрическое поле задается боковым третьим электродом <затвор>. При правильном включении ток через этот электрод транзистора исключительно мал, что является важнейшим отличительным свойством полевого транзистора. Значения тока затвора лежат в области десятков наноампер и меньше. При промышленном изготовлении используется два способа изоляции <затвора> – изоляция обратно смещенным p-n переходом (ПТ с затвором на p-n переходе) и слоем диэлектрика (МОП или ПТ с изолированным затвором). Каждое из этих семейств имеет две разновидности по типу полупроводника канала – n-типа и p-типа.




Рис. 3.2. Внутренне устройство полевого транзистора с затвором на p-n переходе.
В заданиях к этой рабо­те используются транзис­торы с каналом n-типа и с затвором, изолированным от канала p-n переходом, смещенным в обрат­ном нап­рав­лении (рис. 3.2). Поз­на­комившись с тран­зис­торами с затвором на p-n переходе, Вы без труда разбе­ре­тесь с помощью спра­вочника с МОП-транзис­торами.

1.2. Устройство полевого транзистора с p-n переходом


Внутреннее устройство n-канального полевого транзистора с p-n переходом приведено на рис. 3.2. К концам бруска легированного кремния n-типа прикреплены выводы. На боковой поверхности бруска помещается область кремния p-типа, вокруг которой образуется p-n переход. Контакт на нижнем конце бруска называется истоком, контакт на верхнем конце бруска – стоком, контакт на p-области – затвором. В альтернативной конструкции с каналом p-типа затвор выполнен из материала n-типа, что влияет на полярность его включения. Все полярности напряжений смещения, подаваемых на электроды транзисторов с n- и с p-каналом, противоположны.

Как это следует из названий, электроны движутся от истока к стоку, встречая на своем пути обедненный слой p-n перехода. Чем шире обедненный слой, тем уже канал, по которому могут проходить электроны от истока к стоку, поскольку сам обедненный слой, лишенный свободных носителей, ведет себя как изолятор. На затвор подается отрицательное напряжение смещения относительно истока, величина которого определяет ширину этого слоя и, соответственно, ток от истока к стоку. Естественно, в затвор при этом течет только очень малый ток обратно смещенного диода. Если увеличивать запирающее напряжение, что в какой-то момент обедненный слой полностью перекроет канал, и транзистор будет заперт. Это напряжение называют напряжением отсечки.

Основными характерис­ти­ка­ми полевого транзистора явля­ются:

  1. Uзи отс – напряжение отсечки, при котором Iс  10 мкА, при Uси = 10 В;

  2. Iсо – начальный ток стока, при Uзи = 0 В, Uси = 10 В;

  3. – крутизна, при Uзи = 0 В, Uси = 10 В;

  4. rс – дифференциальное сопротивление стока при Uзи = 0 В, Uси = 10 В.

Вольтамперные характеристики полевых транзисторов с p-n переходом приведены на рис. 3.3.



Рис. 3.3. Вольтамперные характеристики полевого транзистора с p-n переходом

Очень малый ток затвора дает полевым транзисторам важное преимущество по сравнению с биполярными транзисторами, неотъемлемой чертой которых является наличие тока базы. Во-первых, это обеспечивает высокое входное сопротивление схем на их основе, что позволяет их применять даже в случае очень больших выходных сопротивлений источников сигнала. Во-вторых, схемы на полевых транзисторах обычно получаются проще схем на биполярных транзисторах – нет необходимости задавать смещение базы, учитывать ток базы. Однако у биполярных транзисторов есть очень важное достоинство – их крутизна (способность к усилению) существенно выше, чем у полевых транзисторов. На практике наилучшими параметрами обладают схемы, в которых входные (буферные) каскады построены на полевых транзисторах, а последующие (усилительные) – на биполярных.

Заметьте, что:

1) потенциал затвора должен при любых изменениях напряжений в схеме оставаться отрицательнее стока и истока для транзисторов с n каналом, а для транзисторов с p каналом – положительнее. Иначе через затвор потечет прямой ток p-n перехода и ПТ потеряет свое самое замечательное для схемотехники свойство;

2) в усилительных схемах желательно, чтобы Iс зависел только от Uзи и не зависел от U, поэтому, разрабатывая новую схему, напряжение U выбирают таким, чтобы эта зависимость была как можно более слабой, следовательно, U сток должно всегда оставаться больше 3 4 вольт для КП307, (проверьте по вольт-амперным характеристикам);

3) обратите внимание, что при U < 2 В, наклон выходных характеристик на рис. 3.3 намного больше, чем при U > 2 В и, что самое важное, проводимость канала зависит от Uзи. Это позволяет использовать ПТ в схемах в качестве регулируемого сопротивления;

4) в любых схемах включения транзистора, напряжения, токи транзистора и рассеиваемая на транзисторе мощность должны быть всегда меньше предельно допустимых параметров, указанных в справочнике, иначе Вы лишитесь транзистора.

1.3. Линейная модель полевого транзистора





Рис. 3.4. Эквивалентная схема полевого транзистора
Если напряжения и токи полевого транзистора удовлетворяют требованиям замечаний 1, 2, 4, то ПТ неплохо описывается эквивалентной схемой, изображенной на рис. 3.4.

Необходимо помнить, что ниже имеется в виду приращения токов и напряжений относительно состояния покоя:

1) Iз  0 (следовательно, Iс  Iи);

2) Iс = SUзи;

3) rс и S определяются по спра­воч­нику (для маломощных полевых транзисторов эти величины равны при­мерно: > 10 кОм и 110 мА/В).
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   20

Похожие:

Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconФакультет радиофизики и электроники кафедра информатики исследование эффективности реализации численных методов на кластерах персональных ЭВМ
Министерство образования республики беларусь белорусский государственный университет
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет экономический факультет кафедра теоретической экономии
Моделирование финансово-производственной деятельности малого предприятия 19
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет геолого-геофизический факультет Кафедра минералогии и петрографии Онтогения минералов
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет геолого-геофизический факультет Кафедра минералогии и петрографии Петрография осадочных пород
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет геолого-геофизический факультет Кафедра минералогии и петрографии Методы расчета минеральных равновесий
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет геолого-геофизический факультет Кафедра общей и региональной геологии
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования по специальности...
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет геолого-геофизический факультет Кафедра общей и региональной геологии
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования по специальности...
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconНовосибирский государственный университет геолого-геофизический факультет Кафедра общей и региональной геологии
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего специального образования по специальности...
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconМинистерство общего и профессионального образования российской федерации кемеровский государственный университет физический факультет кафедра общей физики дударева
Формирование и развитие основных понятий геометрической оптики в курсе физики средней школЫ
Новосибирский государственный университет физический факультет Кафедра радиофизики Практикум по радиоэлектронике Методическое iconП. М. Михеев Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, физический факультет и международный учебно-научный лазерный центр мгу 119992, гсп-2, Москва, Ленинские горы, мгу, млц мгу
...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница