Лабораторная работа №4. Исследование свойств и определение основных электрических параметров полевого транзистора с управляющим p-n-переходом

1 Цель работы

Цель работы - достичь понимания работы полевого транзистора с управляющим p-n-переходом, приобрести навыки экспериментального определения статических вольт - амперных характеристик (ВАХ) и практического определения их параметров и соответствия определенных параметров техническим условиям.

2 Задачи работы

2.1 Освоить теоретический материал по полевым транзисторам с управляющим переходом по конспекту лекций и литературе.

2.2 Выполнить экспериментальную часть работы в соответствии с программой и обработать результаты экспериментов.

2.3 По результатам проведенных работ сделать выводы, оформить отчет и защитить его.

3 Программа работ

3.1 Ознакомиться с методическими указаниями по выполнению данной работы.

3.2 Изучить теоретические вопросы, относящиеся к назначению, устройству, принципу работы полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом, его ВАХ и основных электрических параметров, а также его эквивалентным электрическим схемам замещения.

3.3 Подготовить формуляр отчета по лабораторной работе.

Проходные вольт – амперные характеристики n- и p- канальных полевых транзисторов с управляющим p-n переходом

3.4 Ознакомиться с устройством лабораторного стенда и подготовить его к работе.

3.5 Снять семейства сток - затворных ВАХ полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.

3.6 Снять семейства стоковых ВАХ полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом.

3.7 Численные данные экспериментальных исследований занести в таблицы.

3.8 Построить графики полученных семейств ВАХ.

3.9 Определить величины начального тока стока, напряжения отсечки и крутизны характеристики.

3.10 Построить график изменения крутизны от тока стока.

3.11 Рассчитать по семействам ВАХ зависимости статического и динамического сопротивлений полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом от тока стока и напряжения сток-исток.

3.12 Определить по справочнику параметры номинального режима и для номинального режима построить схему замещения.

3.13 Для номинального режима рассчитать возможные малосигнальные параметры исследуемого экземпляра полевого транзистора с управляющим p-n-переходом и построить схемы его замещения как четырехполюсника.

3.14 Рассчитать для номинального режима мощность электрических потерь в транзисторе.

3.15 Построить графики семейства зависимостей мощности рассеяния на транзисторе от напряжения сток-исток.

3.16 На графиках семейства сток - затворных ВАХ отметить границы предельно допустимых режимов работы исследованного транзистора.

3.17 Построить нагрузочную прямую на семействе стоковых ВАХ для нагрузки сопротивлением R=250 Ом при напряжении питания U=15 В. Построить зависимость выделяемой в транзисторе мощности от входного напряжения.

3.18 Изобразить эскиз исследуемого транзистора с указанием наименования его электродов.

3.19 Сделать выводы по работе, оформить отчет и защитить его.

4 Методические рекомендации

4.1 При изучении теоретического материала обратить внимание на способы определения малосигнальных параметров по графикам семейств статических ВАХ. Учесть, что способ определения малосигнальных параметров не зависит от физической природы четырехполюсника и поэтому является одинаковым и для полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом и для других, например, биполярных транзисторов.

4.2 При определении малосигнальных параметров следует помнить, что они находятся для рабочей точки, определяемой входными и выходными напряжениями и токами. Причем значения этих токов и напряжений, должны совпадать на различных семействах ВАХ.

4.3 При построении схемы замещения величины индуктивностей выводов электродов и межэлектродных емкостей не учитывать.

4.4 Работа выполняется на модернизированном лабораторном стенде 87Л-01 «ЛУЧ». При выполнении экспериментальной части лабораторной работы рекомендуется использовать сменный планшет №7. Источниками напряжений являются устройства, находящиеся на нижней панели стенда: источник ГН1 – для задания напряжения на затворе (G1), ГН2 – для задания напряжения между стоком и истоком (G2).

4.5 Для получения точных результатов при малых значениях измеряемых параметров необходимо устанавливать переключатели приборов на возможно меньшие пределы измерений.

4.6 Первой рекомендуется снимать сток - затворную характеристику. Для этого сначала необходимо собрать схему, изображенную на сменном планшете №7 и после проверки правильности ее лаборантом включить стенд включателем «Сеть». При этом должна загореться лампочка подсветки включателя. Затем необходимо задать постоянное напряжение между затвором и истоком и, изменяя напряжение между затвором и истоком с интервалом в 0,5 В, зарегистрировать изменения тока стока.

Следует помнить, что во всех экспериментах недопустимо превышать напряжение между стоком и истоком более 10В, а между затвором и истоком 5 В (смотри справочные данные, приведенные в приложении).

4.7 При снятии стоковой ВАХ надо задавать напряжение между затвором и истоком с интервалом в 0,5 В, а изменять напряжение сток-исток через 1 В.

4.8 Во всех экспериментах следует обращать внимание на поддержание постоянства задаваемого напряжения.

4.9 При оформлении отчета руководствоваться требованиями к оформлению отчетов по лабораторным работам кафедры «Промышленная электроника».

5 Содержание отчета.

Отчет должен содержать следующие разделы:

· цель работы и программу работ,

· описание схемы и методики снятия семейств ВАХ полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом с приведением таблиц со значениями экспериментальных данных и графиков, построенных на их основе,

· обработанные результаты исследований с определенными напряжениями отсечки и насыщения, начального тока стока и другими параметрами, предусмотренными программой работ,

· выводы по работе,

· список литературы, использованной при проведении работ.

6 Вопросы для самоконтроля

6.1 Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы.

· В чем заключается цель лабораторной работы?

· Какие приборы используются при выполнении работы?

· Как определяется стоковая ВАХ?

· Как определяется сток - затворная ВАХ?

· Какие пределы измерения выставляются на приборах при определении стоковой и сток - затворной ВАХ?

· Какие пределы выставляются на приборах при снятии ВАХ?

· Каковы схемы замещения полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом?

· Как обозначаются полевые транзисторы?

6.2 Вопросы для защиты отчета по лабораторной работе

· В чем заключается принцип действия полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом и особенности физических процессов в нем при различных режимах?

· Каковы особенности полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом по сравнению с другими транзисторами?

· Какими причинами объясняется нелинейный характер ВАХ?

· Какие параметры полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом вы знаете?

· Каковы значения предельно допустимых параметров исследованного транзистора?

· Каковы области применения полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом?

· В чем заключаются методики проведения экспериментальной и расчетной частей лабораторной работы?

· Как полевых транзисторов с управляющим p-n-переходом маркируются и обозначаются в электрических схемах?

7 Приложение