Лабораторная работа №5. Изучение полевого транзистора с затвором в виде p-n перехода

 

Цель работы: изучение характерных свойств полевых транзисторов с затвором в виде p-n перехода и ознакомление с методикой измерения их основных характеристик и параметров

Оборудование: лабораторный стенд, соединительные провода, микроамперметр с пределом измерения не менее 2 мА.

 

Теоретическое введение

 

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, принцип действия которого основан на полевом эффекте – изменение электропроводимости поверхностного слоя под действием электрического поля, направленного перпендикулярно поверхности.

Основой приборов, работающих на полевом эффекте (полевых транзисторов, например) является структура МДП (металл, диэлектрик, полупроводник).

Устройство полевого транзистора на основе МДП-структуры показано на рисунке 5.1

Рисунок 5.1- Структура полевого МДП-транзистора с встроенным каналом

 

От биполярного транзистора полевой транзистор отличается:

1) принципом действия: в биполярном транзисторе управление производится входным током, а в полевом транзисторе - входным напряжением или электрическим полем.

2) полевой транзистор (это очень важно!) обладает большим входным сопротивлением - это сопротивление обратно смещенного p-n перехода или изолированного затвора.

3) в полевом транзисторе не используется инжекция неосновных носителей заряда - отсюда уменьшение рекомбинационных явлений и низкий уровень шумов (особенно на низких частотах).

МДП-транзисторы подразделяются на:

· полевой транзистор с изолированным затвором, работающий на основе появления индуцированного проводящего канала только при определенной полярности и определенном значении напряжения на затворе относительно истока;

· полевой транзистор с изолированным затвором и со встроенным каналом, изготовляемым технологически.

Существуют также полевые транзисторы с управляющим p-n переходом. Сущность которого состоит в изменении площади сечения канала в соответствии с изменением напряжения между затвором и истоком Uзu. Легко увидеть, что принципы работы полевых транзисторов с изолированным затвором и управляющим p-n переходом в основном совпадают:

1) цепь управления изолирована от выходной цепи и потребляет ничтожную мощность управления;

2) эффект управления сводится к изменению сопротивления проводящего канала;

3) управляющее электрическое поле направлено перпендикулярно выходному току (структура с горизонтальным каналом).

Однако отметим принципиальную разницу: полевой транзистор с управляющим p-n переходом (ПТУП) - это нормально открытый прибор, а МДП-транзистор с изолированным затвором - нормально закрытый.

Отсюда:

· меньше входное сопротивление и меньшее быстродействие у ПТУП по сравнению с сопротивлением у МДП.

Есть у ПТУП и преимущества:

· малый уровень собственных шумов;

· высокая стабильность параметров во времени;

· высокая радиационная стойкость.

5.2 Предварительная подготовка к работе

В процессе подготовки должны быть рассмотрены следующие основные вопросы:

1) структура полевого транзистора с p-n переходом;

2) различные типы полевых транзисторов;

3) статические характеристики полевых транзисторов;

4) основные параметры полевых транзисторов;

5) достоинства и недостатки полевых транзисторов.

 

 

Выполнение работы

5.3.1

Собрать схему (рисунок 5.2).

	Рисунок 5.2 – Схема для снятия характеристик полевого транзистора

 

5.3.2 Рассчитать цену деления каждого прибора.

5.3.3 По разрешению преподавателя включить стенд.

5.3.4 Снять стокозатворные характеристик транзистора КП103.

5.3.5 Выставить по прибору Р2 напряжение Uси = 5 В.

5.3.6 Изменять за счет “ИПН1” Uзи от 0 с шагом 0,2 В пока “ µА” не покажет “0”. Показания приборов “Р1” и “ µА ” записывать в таблицу 5.1.

5.3.7 Повторить все действия при Uси = 10 В. Показания приборов занести в таблицу 5. 1.

5.3.8 Снять стоковые характеристики: Ic = f(Uси) при Uзи = const.

5.3.9 Включить стенд.

5.3.10 Установить Uзи = 0,2 В ручкой “ ИПН1” по прибору “Р1”.

5.3.11 Изменяя Uси от 0 до 9 В записать Uси, Ic в таблицу 5.2.

5.3.12 Повторить действия пунктов 5.3.10, 5.3.11 для Uзи = 0,5 В,
затем Uзи = 0,8 В. Результаты зане­сти в таблицу 5. 2.

 

 

Таблица 5.1 – Стокозатворные характеристики   № Uси = 5 В Uси = 10 В Uзи Ic Uзи Ic В мкА В мкА             0,2   0,2     0,4   0,4     0,6   0,6     0,8   0,8               1,2   1,2     1,4   1,4     1,6   1,6   … …   …

Таблица 5.2 – Стоковые характеристики   Uзи=0,2 В Uзи=0,5 В Uзи=0,8 В № Uси Iс Uси Iс Uси Iс   В мкА В мкА В мкА                 0,5   0,5   0,5

 

5.3.13 По результатам работы построить характеристики и определить параметры:

· по таблице 5.1 для транзистора КП103 построить две стоко-затворные ха­рактеристики Ic = f(Uзи) при Uси = 5В и 10В. По этим характеристикам определить: Sсз., Uотс., Ico.

· по таблице 4.2 для транзистора КП103 построить три стоковые характери­стики: Ic = f(Uси) при Uзи = 0,2 В; 0,5 В и 0,8 В.

 

Содержание отчета

 

5.4.1 Тема, цель, оборудование.

5.4.2 Ход работы.

5.4.3 Справочные параметры полевых транзисторов.

5.4.4 Схема 1 и таблица 5.1, 5.2 с результатами.

5.4.5 Для транзистора КП103 построить характеристики и определить параметры в соответствии с пунктом 5.3.13.

5.4.6 Сравнение вычисленных и справочных параметров транзисторов.

5.4.7 Ответы на вопросы.

 

5.5 Контрольные вопросы