Основные характеристики и параметры полевого транзистора
Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов связывают изменение тока стока (Iс) с изменением одного из напряжений или при фиксированной величине другого (рис. 6.2).
Семейство стоковых (выходных) характеристик (рис. 6.2, а) представляет собой зависимость
.
Штриховая
линия на рисунке отделяет омический
режим работы транзистора
от режима насыщения. Действительно,
если
,
а
,
то на основании формулы (6.1)
и при напряжении
ток стока меняется (в первом приближении)
пропорционально изменению напряжения
,
т.е. сопротивление канала мало зависит
от напряжения на стоке (омический
режим). При
канал в области, прилегающей к стоку,
сильно обедняется подвижными носителями
(перекрывается), дальнейшее увеличение
напряжения на стоке сопровождается
пропорциональным ростом сопротивления
канала так, что ток стока практически
не меняется (режим насыщения). При
режим насыщения наступает раньше на
величину напряжения на затворе (6.1).
Семейство статических сток-затворных характеристик (или характеристик управления или передаточных) (рис. 6.2, а) – это зависимость вида
.
Полевой транзистор обычно работает в режиме насыщения, поэтому семейство сток-затворных характеристик рассматривают для этого режима.
Все
характеристики начинаются в одной точке
.
При
ток стока достигает своего максимального
значения. Незначительный рост
при различных
связан с неполным начальным перекрытием
канала, которое возрастает при увеличении
напряжения на стоке.
а
б
Рис. 6.2. Выходные (а) и передаточные (б) характеристики
полевого транзистора
Работа полевого транзистора в режиме малого сигнала чаще всего описывается смешанной группой параметров. Основными для схемы с общим истоком являются:
крутизна сток-затворной характеристики (S)
,
(6.2)
внутреннее
сопротивление
,
определяемое по наклону стоковых
характеристик в области насыщения и
статический
коэффициент усиления
,
который вычисляется по сток-затворному
семейству ВАХ
,
.
(6.3)
Между основными параметрами полевого транзистора существует простая связь
.
(6.4)
2. Предварительное задание
1.
Постройте семейство статических
передаточных (сток-затвор-ных)
характеристик
.
Исходные данные
приведены в таблице 6.1.
Таблица 6.1
Uзи, В |
0 |
-0,2 |
-0,4 |
-0,6 |
-0,8 |
-1 |
-1,2 |
-1,4 |
-1,6 |
-1,8 |
-2 |
Iс (Uси=10 В), мА |
6,9 |
5,44 |
4,3000 |
3,28 |
2,44 |
1,670 |
0,96 |
0,54 |
0,24 |
0,06 |
0 |
Iс (Uси=6 В), мА |
6,34 |
5,16 |
4,08 |
3,12 |
2,31 |
1,59 |
0,96 |
0,54 |
0,24 |
0,06 |
0 |
Iс (Uси=2 В), мА |
6 |
4,87 |
3,86 |
2,96 |
2,19 |
1,52 |
0,96 |
0,54 |
0,24 |
0,06 |
0 |
2. Постройте семейство статических выходных (стоковых) характеристик . Исходные данные в таблице 6.2.
Таблица 6.2
Uси, В |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
1,2 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
Iс (Uзи=0 В), мА |
0 |
1,14 |
2,16 |
3,06 |
3,84 |
4,5 |
5,04 |
6 |
6,17 |
6,34 |
6,51 |
6,68 |
6,9 |
Iс (Uзи=-0,2 В), мА |
0 |
1,02 |
1,92 |
2,7 |
3,36 |
3,9 |
4,32 |
4,87 |
5,02 |
5,16 |
5,3 |
5,44 |
5,6 |
Iс (Uзи=-0,4 В), мА |
0 |
0,9 |
1,68 |
2,34 |
2,88 |
3,3 |
3,6 |
3,86 |
3,97 |
4,08 |
4,19 |
4,3 |
4,40 |
Iс (Uзи=-0,6 В), мА |
0 |
0,78 |
1,44 |
1,98 |
2,4 |
2,7 |
2,88 |
2,96 |
3,04 |
3,12 |
3,2 |
3,28 |
3,36 |
Iс (Uзи=-0,8 В), мА |
0 |
0,66 |
1,2 |
1,62 |
1,92 |
2,1 |
2,16 |
2,19 |
2,25 |
2,31 |
2,37 |
2,44 |
2,48 |
Iс (Uзи=-1 В), мА |
0 |
0,54 |
0,96 |
1,26 |
1,46 |
1,5 |
1,51 |
1,52 |
1,56 |
1,59 |
1,63 |
1,67 |
1,7 |
3.
Вычислите основные статические параметры
полевого транзистора
,
(6.2), (6.3). Вычисления проведите по таблицам
и графикам ВАХ относительно рабочей
точки, которая задана для различных
вариантов в таблица 6.3.
Указание. На графиках ВАХ необходимо отметить требуемые для расчётов приращения.
Проверьте выполнение соотношения 1.3 для полученных значений .
Таблица 6.3
№ варианта |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
Uси р, В |
4 |
5 |
6 |
7 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Uзи р, В |
-0,4 |
-0,4 |
-0,4 |
-0,4 |
-0,6 |
-0,6 |
-0,6 |
-0,6 |
-0,4 |
-0,4 |
Eс, В |
13 |
13 |
16 |
16 |
10 |
10 |
13 |
14 |
15 |
16 |
4.
На графике выходных характеристик через
рабочую точку и точку
проведите нагрузочную прямую
,
(6.5)
где
задано в таблица 6.3.
Вычислите
соответствующее ей сопротивление
нагрузки
.
Определите
коэффициента усиления по напряжению
в рабочей точке
(смотрите
п.4.3.).
5. Постройте динамическую сток-затворную характеристику, используя семейство статических выходных характеристик и нагрузочную прямую. (смотрите п.4.4.).
6. Результаты выполнения предварительного задания сведите в таблицу 6.4,
Т а б л и ц а 6.4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где
-статический
коэффициент усиления по напряжению,
определённый графически и по формуле
(6.4).