4. Содержание отчёта

4.1. Исследуемые схемы с указанием всех измерительных приборов.

4.2. Экспериментальные данные, представленные в виде таблиц.

4.3. Семейство входных и выходных вольт  амперных характеристик с линией статической нагрузки.

4.4. Расчётные hпараметры и все необходимые построения для их определения.

4.5. Выводы по результатам исследования.

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

5.1. Какова структура исследуемого биполярного транзистора и особенности его работы?

5.2. Какие токи протекают в транзисторе, чем они обусловлены и основные соотношения между ними?

5.3. Как можно регулировать ток коллектора в схеме с ОЭ?

5.4. Какие параметры транзистора, включенного с ОЭ, характеризуют его рабочую точку?

5.5. Объясните физический смысл hпараметров. При каких условиях и как их определяют?

5.6. Каковы особенности работы транзистора в электронных схемах?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА»

Цель работы: изучение принципа действия полевого транзистора (ПТ), снятие и анализ его ВАХ, определение параметров ПТ.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В полевых транзисторах в переносе тока участвуют носители заряда только одного знака (электроны или дырки). Это зависит от того, из какого материала выполнен проводящий канал 1 (рис. 4.1), который в данном случае представляет собой область полупроводника p-типа.

По периметру канала по всей его длине нанесен слой полупроводника n-типа, от которого сделан вывод называемый затвором «З». Между затвором и каналом образуется p-n-переход, обедненный слой которого, сосредоточен в объеме канала, выполненного с малой концентрацией основных носителей p-типа.

От концов канала сделаны выводы: сток «С» и исток «И». Исток  это электрод, от которого начинают движение основные носители заряда, его обычно соединяют с общей точкой, а на сток подают напряжение, при котором основные носители заряда устремляются к нему. Для правильной работы ПТ управляющие p-n-переходы должны всегда быть смещены в обратном направлении.

В транзисторе с каналом p-типа на сток подается отрицательное напряжение U_СИ, а на затвор  напряжение U_ЗИ > 0, при котором переход «затвор-канал» закрыт и входной ток I_З  0, т.к. входное сопротивление очень велико.

Выходной ток ПТ (ток стокаI_С) протекает через канал и зависит от напряжения на стоке U_СИ и от напряжения на затворе U_ЗИ, которые управляют глубиной проникновения обедненного слоя в объем канала, т.е. изменяют ширину обратносмещённого p-n-перехода. Следовательно, изменяя ширину канала и его проводимость, можно регулировать ток I_С. При этом характер влияния U_ЗИ и U_СИ на ширину канала различен. Напряжение U_ЗИ вызывает уменьшение поперечного сечения канала равномерно по всей длине и увеличение его сопротивления. Напряжение U_СИ линейно распределяется по длине канала, поэтому на ширину канала влияет по конусоидальному закону (рис. 4.2), т.к. по мере приближения к стоку обратное напряжение p-n-перехода U_СИ увеличивается.

Особенности работы ПТ рассмотрим в соответствии с выходными характеристиками I_С = f(U_СИ) при U_ЗИ = const, которые показаны на рис. 4.3.

Рассмотрим режим работы ПТ, когда U_ЗИ = 0, а напряжение U_СИ изменяется от 0 до U_{СИ.MAX.ДОП}. Этому режиму соответствует кривая 0аbсd.

При малых значениях напряжения U_СИ (участок 0а) оно практически не влияет на ширину канала, поэтому с увеличением U_СИ ток стока I_С возрастает по линейному закону.

При U_СИ больше U_СИa (участок ab) величина U_СИ уже начинает влиять на ширину канала (сужает его) и ток стока I_С возрастает менее интенсивно.

При U_СИ = U_СИb = U_СИ.НАС (точка b) наступает смыкание канала в области стока (см. рис. 4.2), т.е. вершина конуса появится на стоке. Напряжение U_СИ, при котором канал смыкается, называется напряжением насыщения U_СИ.НАС.

При U_СИ  U_СИ.НАС (участок bс) ток I_С практически не изменяется при больших изменениях U_СИ. Это объясняется тем, что при увеличении U_СИ вершина конуса смещается вниз в направлении истока, при этом пропорционально величине U_СИ увеличивается сопротивление канала, а ток I_С остается неизменным. Следовательно, ПТ на этом участке ВАХ обладает свойством стабилизатора тока. Участок bс является основным рабочим участком при работе ПТ в активном режиме.

При U_СИ > U_{СИ.MAX.ДОП} (участок cd) происходит пробой управляющего p-n-перехода и ток I_С резко возрастает. Это не рабочий участок ВАХ и превышать U_{СИ.MAX.ДОП} для ПТ не допустимо.

Теперь рассмотрим режим работы ПТ при изменении U_ЗИ.

При U_ЗИ  0 ширина канала уменьшается равномерно по всей длине. Это приводит к тому что, смыкание канала в области стока наступает при меньших значениях U_СИ.НАС (точки b, b, b и т.д. перемещаются влево) и снижается величина I_С, при котором наступает это насыщение.

Зависимость I_С = f(U_ЗИ) при U_СИ = const называется стокозатворной характеристикой, которая для ПТ с каналом p-типа представлена на рис. 4.4. Из характеристики видно, что с увеличением напряжения U_ЗИ ток стока I_С снижается. При определенном значении U_ЗИ = U_ЗИ.ОТС происходит полное смыкание канала и ток I_С становится равным нулю. Следовательно, изменяя управляющее напряжение U_ЗИ от 0 до напряжения отсечки U_ЗИ.ОТС, можно изменять ток стока I_C от максимального начального I_С.НАС до нуля.