Лабораторная работа 4

Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет

Лабораторная работа №4

«Исследование полевых транзисторов»

Проверил

Выполнил студент Соловьёв К. И.

Санкт-Петербург

2009

Цель работы: исследование статических характеристик и основных параметров полевых транзисторов (транзисторов, в которых ток через канал управляется электрическим полем, возникающем при приложении напряжения между затвором и истоком). Исследуется два типа транзисторов: МДП-транзистор с индуцированным каналом (с изолированным затвором) и с p-n-переходом в качестве затвора.

Экспериментальная установка.

PU1

G1

(-)

(+)

+

-

G2

+

-

V

PU2

V

PA

mA

З

С

И

V1

V2

Схема установки для работы приведена на рисунке. Напряжения на затвор и сток транзистора подают соответственно от источников постоянного напряжения G1 и G2. Напряжение относительно истока на затворе и стоке измеряют вольтметрами PU1 и PU2 соответственно. Ток стока измеряют миллиамперметром PA.

Протокол измерений:

Статические характеристики МДП-транзистора

Выходные характеристики									Хар-ки передачи
Uси, В	Ic, мА								Uзи, В	Ic, мА
	Uзи, В =	4	Uзи, В =	6	Uзи, В =	8	Uзи, В =	10		Uси, В =	1	Uси, В =	10
0,5	0,011		0,543		1,029		1,465		4	0,019		0,047
1	0,012		0,770		2,090		2,758		5	0,236		0,404
1,5	0,013		0,869		2,609		3,890		6	0,763		1,333
2	0,014		0,915		2,972		4,651		7	1,352		2,597
2,5	0,014		0,962		3,158		5,380		8	2,095		4,334
3	0,014		0,995		3,414		6,279		9	2,547		6,079
4	0,015		1,043		3,518		6,623		10	3,044		8,053
5	0,016		1,089		3,670		6,700
6	0,017		1,124		3,803		7,353
7	0,018		1,158		3,913		7,544
8	0,019		1,197		3,993		7,730
9	0,020		1,222		4,078		7,860
10	0,021		1,255		4,151		7,970
11	0,022		1,277		4,210		8,030
12	0,022		1,303		4,264		8,083
13	0,023		1,328		4,315		8,134
14	0,024		1,352		4,350		8,160

Статические характеристики полевого транзистора с p-n-переходом в качестве затвора

Uси, В	Ic, мА								Uзи, В	Ic, мА
	Uзи, В	0	Uзи, В	0,2	Uзи, В	0,4	Uзи, В	0,6		Uси, В =	1	Uси, В =	7
0	0,004		0,002		0,002		0,001		0	0,753		0,968
0,5	0,545		0,387		0,202		0,067		0,1	0,630		0,773
1	0,754		0,488		0,236		0,075		0,2	0,508		0,596
1,5	0,825		0,523		0,249		0,079		0,3	0,367		0,431
2	0,826		0,541		0,258		0,083		0,4	0,248		0,309
2,5	0,879		0,552		0,265		0,085		0,5	0,142		0,183
3	0,893		0,563		0,269		0,088		0,6	0,070		0,097
4	0,917		0,589		0,296		0,092		0,7	0,025		0,041
5	0,935		0,593		0,305		0,096		0,8	0,005		0,009
6	0,949		0,605		0,313		0,099
7	0,964		0,616		0,319		0,103
8	0,977		0,623		0,325		0,106

Обработка измерений:

1. Семейство выходных статических характеристик МДП-транзистора

Семейство характеристик передачи МДП-транзистора

2. По характеристике передачи, исследованной при U_си = 10 В, определить пороговое напряжение МДП - транзистора с индуцированным каналом (U_зи.пор) как напряжение на затворе, при котором ток стока равен 10 мкА. U_зи.пор=2 В

3. Используя эту же характеристику передачи, вычислить крутизну характеристики передачи МДП-транзистора при U_зи=8 В S=dI_c/dU_зи =(4,334-2,597)/2=0,8685мСм

4. По выходной статической характеристике, исследованной при U_зи=10 В, определить сопротивление канала полностью открытого транзистора R_си.отк= при U_cи=1 В R_си.отк=1/(3.044*10^-3)==329 Ом

5. Оценить длину канала МДП-транзистора L, используя соотношение : L=b*C_уд*_р* R_си.отк*(U_зи-U_зи.пор), где b=100 мкм - ширина канала; _р=700 см²/(В*с)-подвижность дырок в канале; C_уд=2,4*10^-8 Ф/см² - емкость слоя диэлектрика под затвором единичной площади; U_зи=10 В. L=мкм

6. Определить активную составляющую выходной проводимости МДП-транзистора g_22и=по выходной статической характеристике при U_зи=8 В и при U_си=10 В. g_22и= 0,042 мСм

7. Вычислить собственный коэффициент усиления по напряжению МДП-транзистора для рабочей точки, в которой были определены крутизна и активная составляющая выходной проводимости. k= 0,8685/0,042=20,67

Семейство выходных статических характеристик полевого транзистора с p-n-переходом в качестве затвора

Семейство характеристик передачи полевого транзистора с p-n-переходом в качестве затвора

9. Определить напряжение отсечки полевого транзистора с p-n- переходом в качестве затвора как напряжение на затворе, при котором ток стока становится равным 10 мкА.

U_отс0.8 В.

Вывод:

В результате проведённой лабораторной работы выполнено исследование двух типов полевых транзисторов: МДП-транзистор с индуцированным каналом (с изолированным затвором ) и с p-n-переходом в качестве затвора. Исследованы выходных статических характеристик МДП-транзистора, т.е. зависимость тока стока от напряжения на стоке U_СИ при различных постоянных напряжениях на затворе U_ЗИ. Характеристики передачи, т.е. зависимость тока стока от напряжения на затворе при различных постоянных напряжениях на стоке.

Основным параметром полевого транзистрора, отражающим его усилительные свойства, является крутизна характеристики. Крутизна характеристики будет больше в полевых транзисторах с меньшей длиной канала. Полевые транзисторы имеют большие входные и выходные сопротивления