- •Отчет по лабораторной работе №1
- •Теоретическая часть
- •2.1. Классификация полевых (униполярных) транзисторов.
- •2.2. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом.
- •2.3. Вах полевого транзистора с управляющим переходом в схеме ои.
- •2.3.1. Выходные (стоковые) характеристики: .
- •2.4. Дифференциальные параметры полевого транзистора с управляющим переходом.
- •2.5. Малосигнальная модель пт с управляющим переходом.
- •3. Описание лабораторного стенда
- •4. Экспериментальная часть
2.3. Вах полевого транзистора с управляющим переходом в схеме ои.
2.3.1. Выходные (стоковые) характеристики: .
Выходные характеристики представляют зависимость тока стока Ic от напряжения Uси при заданной величине напряжения на затворе.
Iс
UСИ нас
обл. насыщения (акт.)
Uзи=0
п
Uзи= –1В р
линейная обл. о
Uзи= –2В б
о
Uзи= –3В й
Uзи= Uзиотс Uси
0
обл. отсечки
Рисунок 3 - Выходные (стоковые) характеристики ПТ
При отсутствии напряжения на электродах (Uси =0, Uзи =0) ПТ находится в состоянии термодинамического равновесия и токи равны нулю.
При увеличении напряжения между стоком и истоком Uси и нулевом напряжении на затворе (Uзи =0) ток Iс вначале линейно увеличивается с ростом напряжения, а затем скорость роста уменьшается и при рост прекращается – наступает режим насыщения, связанный с сужением канала в горловину около стока.
Если на затвор подано обратное напряжение Uзи < 0, то перекрытие канала наступает при меньшем напряжении стока Uси. Напряжение на затворе вызывает сужение канала и уменьшение его проводимости, поэтому ветви ВАХ смещаются вниз при увеличении . При напряжении на затворе, равном , наступает режим отсечки.
В идеализированной модели ПТ участки ВАХ в области насыщения считаются горизонтальными.
Очевидно, что при перекрытие канала наступает раньше, точка перекрытия смещается от стока в направлении истока и имеет координату: (рис. 4).
– Uзи
И С
+
L
Рисунок 4 - Эффект модуляции толщины базы
Эффект более раннего перекрытия канала при напряжении, превышающем напряжение насыщения:, называется эффектом модуляции длины канала (ЭМДК). Интервал называется участком перекрытия. При дальнейшем увеличении Uси участок перекрытия расширяется, и весь избыток напряжения падает на этом участке, а на проводящем участке канала напряжение остается постоянным, равным .
Рассмотрим влияние ЭМДК на выходные характеристики реального ПТ.
В реальных ПТ с ростом напряжения Uси в области насыщения происходит небольшой рост тока стока Iс. Это объясняется тем, что с увеличением Uси рабочая длина канала уменьшается до , соответственно уменьшается и сопротивление канала до , напряжение на этом участке остается неизменным, равным .
При дальнейшем увеличении напряжения Uси может произойти лавинный пробой. Т.к. напряжение на переходе около стока равно сумме напряжений (Uзи + Uси), то очевидно, что с увеличением модуля Uзи уменьшается напряжение Uси, при котором произойдет пробой. Поэтому в области лавинного пробоя наблюдается «перехлест» характеристик.
2.3.2. Входные характеристики: .
Входная характеристика представляет собой обратную ветвь ВАХ p-n-перехода. Изменение напряжения Uзи не вызывает существенных изменений тока затвора, что характерно для обратного тока p-n-перехода.
При прямом смещении полевой транзистор с управляющим p-n-переходом практически не используется, т.к. в этом случае резко возрастает ток затвора и снижается эффективность управления.
2.3.3. Передаточная (стоко-затворная) характеристика .
Поскольку управление выходным током ПТ производится напряжением входной цепи, создающим поперечное эл.поле, то представляет интерес стоко-затворная характеристика.
Iс
Iснач
Uси= 10В Uси= 5В
Uзиотс 0 Uзи
Рисунок 5 - Стоко-затворная характеристика ПТ
Ток имеет максимальную величину при напряжении Uзи =0, когда толщина канала максимальна. При подаче обратного напряжения на затвор, p-n-переход расширяется, толщина канала уменьшается, его сопротивление увеличивается, и ток стока Iс становится меньше.
Когда напряжение на затворе достигает величины напряжения отсечки Uзиотс, канал полностью перекрывается и ток в цепи падает до минимального значения, определяемого концентрацией неосновных носителей заряда. (Эта составляющая выходного тока является неуправляемой и составляет n – n00 нА).
В режиме насыщения (активный режим) передаточная характеристика апроксимируется зависимостью:
, (10)
где Iснач начальный ток стока при Uзи =0.