электроника / 5

Цель работы:

Получение передаточной характеристики полевого транзистора в схеме с общим эмиттером;

Получение зависимости сопротивления канала полевого транзистора от напряжения затвор-исток;

Получение семейства выходных характеристик полевого транзистора в схеме с общим истоком;

Исследование работы транзисторного каскада с общим истоком.

Задание 1 Получение передаточной характеристики полевого транзистора в схеме с общим истоком

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема для исследования характеристик полевого транзистора

Рисунок 2 – Электрическая схема

1.2 U_{ЗИ отс}=-1,82 В;

1.3 I_cнач=5,22 мА;

1.4. k= I_cнач/ (U_{ЗИ отс})²=1,58 мА/В²

1.5. U_ЗИ.1 = -0,1 В; I_c1=5,16 мА;

U_ЗИ.2 = +0,1 В; I_c2=5,24 мА;

1.6. U_ЗИ =0 В;

S=(I_c2- I_c1)/( U_ЗИ.2- U_ЗИ.1)=0,4 мА/В;

Вывод:В этой задаче мы получили передаточную характеристику полевого транзистора в схеме с общим эмиттером. При нулевом напряжении на затворе имеется максимальное значение тока, которое называется начальным. Характеристики полевого транзистора с изолированным затвором со встроенным каналом при нулевом управлении имеют начальное значение тока I_С.нач.=5,22 мА. Такие транзисторы могут работать как в режиме обогащения, так и в режиме обеднения. При увеличении напряжения на затворе канал обогащается и ток стока растет, а при уменьшении напряжения на затворе канал обедняется, и ток стока снижается.

Задание 2 Получение зависимости сопротивления канала полевого транзистора от напряжения затвор-исток.

2.1. График зависимости сопротивления канала R_kполевого транзистора от напряжения затвор-исток U_ЗИ:

Рисунок 3 – Сопротивление канала

2.2. R_kmax=438,2 кОм;U_ЗИ.ОТС =-1,82 В;

2.3. R_kmin=0,7 кОм;

Вывод:При U_ЗИ = 0 сопротивление канала будет минимальным. Если же напряжение на затворе стремится к пороговому значению, то сопротивление канала возрастает до бесконечности. Основное применение транзисторов в линейной области определяется их способностью изменять сопротивление при изменении напряжения на затворе. Это сопротивление для полевых транзисторов с изолированным затвором достигает долей Ома, что позволяет использовать их в качестве замкнутого ключа с весьма малым собственным сопротивлением канала. С другой стороны, если напряжение на затворе сделать равным пороговому значению, то сопротивление канала транзистора увеличивается, что соответствует замкнутому ключу с весьма малой собственной проводимостью, т.о. полевой транзистор можно использовать как ключ, управляемый напряжением на затворе.

Задание 3 Получение семейства выходных характеристик полевого транзистора в схеме с общим истоком.

3.1.График зависимостей тока стока I_cот напряжения сток-исток U_СИ.

Рисунок 4 – Семейство выходных характеристик

3.2. U_ЗИ=-1,5 В; -1,0 В; -0,5 В; 0 В; +0,5 В.

3.3. U_СИ=5 В;

I_с.с.=0,28 мА; I_с.к.=1,43 мА; I_с.з.=3,20 мА; I_с.г.=5,40 мА; I_с.кор.=8,00 мА.

3.4. U_ЗИ =от 3 до 5В;

ΔI_c=6,6мА;

ΔU_ЗИ=2В;

S=ΔI_c/ΔU_ЗИ=3.3 мА/В;

3.5. Rc=300 Oм;

Е_с=5В;

I_c=Ec/Rc=17мА;

3.6. I_с.max=7,5 мА;

U_cumin=4,9 B;

I_с.min=0,3 мА;

U_cиmax=2,8 B;

3.7. I^*_c= (I_с.max+ I_с.min)/2=3,9 мА;

U^*_зи= -0.25 В;

Вывод:Получили семейство выходных характеристик полевого транзистора в схеме с общим истоком, I_С и U_ЗИ. Определили крутизну передаточной характеристики и оценили границы активного режима транзисторного каскада. Линия нагрузки полевого транзистора совпала с линией нагрузки биполярного транзистора. На этих ВАХ можно выделить 2 области: линейную и обогащения. В линейной области ВАХ вплоть до точки перегиба представляют собой прямые линии, наклон которых зависит от напряжения на затворе. В области насыщения ВАХ идут практически горизонтально, что позволяет говорить о независимости тока стока Ic от напряжения на стоке Uси.

Задание 4 Исследование работы транзисторного каскада с общим истоком

4.2. U_{вх м}=0В

Uзи,В	Iс,мА	Uси,В
-0,25	4,13	3,76

4.4U_m=(ΔU_mах-ΔU_min)/2=0,2 В;

4.5.K_y=U_выхm/U_вхm=0,835/0,728=1,146;

Рисунок 5 - Выходной сигнал при увеличенном напряжении затвор-исток.

Рисунок 6 - Выходной сигнал при уменьшенном напряжении затвор-исток

Вывод: В рассматриваемой задаче была исследована работа транзисторного каскада. Каскады на полевых транзисторах обычно обеспечивают меньший коэффициент усиления, чем каскады на биполярных транзисторах. Он играет важную роль для стабилизации рабочей точки. При построении усилителя на полевых транзисторах наибольшее распространение получила схема каскада с общим истоком. Полевой транзистор с управляющим переходом может работать только с обеднением канала в режиме обеднения канала, т.е. полярности напряжения, приложенные к его стоку и затвору должны быть противоположными. Это объясняет ток факт, что входной и выходной сигналы колеблются в противофазе.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ

СООБЩЕНИЯ

(ФГБОУ ВПО ИрГУПС)

«Факультет транспортных систем»

Кафедра: «Теоретические основы электротехники»

Лабораторная работа № 5

По дисциплине «Электроника»

Исследование характеристик полевого транзистора

Выполнил: Проверил:

студент гр. КТ-11-1 доцент каф. ТОЭ

Козлов И.В. Лустенберг Г.Е.

_________________ _____________________

«____» __________ 2013 г. «____» __________ 2013 г.

Иркутск 2013 г