Исследование полевого транзистора

Цель работы: изучение принципа действия полевого транзистора, снятие и анализ характеристик, определение параметров.

Оборудование и принадлежности: лабораторный стенд, полевой транзистор KП 101, провода соединительные.

 

Основные теоретические сведения

Полевые, или униполярные транзисторы, - общее название усилительных полупроводниковых приборов, выходная цепь которых не имеет переходов, а ток в цепи определяется напряжением на управляющем электроде. В процессе усиления принимают участие только основные носители канала (электроны или дырки), отсюда и название приборов – униполярные.

Для расчета схемы на полевых транзисторах используют два се­мейства характеристик: переходные и выходные. Переходные харак­теристики (рис.16, а) показывают зависимость тока стока I_с от напряжения на затворе U_зи для ряда постоянных напряжений на стоке U_си., то есть

при

Выходные характеристики (рис. 16, б) показывают зависимость тока стока I_с от напряжения на стоке U_си для ряда постоянных напряжений на затворе U_зи.:

при

Крутизна переходной характеристики полевого транзистора показывает, на сколько миллиампер изменится ток стока I_с при уменьшении напряжения между затвором и истоком U_зи на I B при неизменном напряжении между истоком и стоком U_си.:

при

 

Внутреннее сопротивление транзистора

при

R_i определяют на пологом участке выходной характеристики, так как именно этот участок используют для построения усилителей на полевых транзисторах. Точку I выбирают сразу пос­ле перегиба характеристики, а точку 2 - в конце участка. Приращение выходного тока ∆I_c должно соответствовать участку 1- 2 характеристики.

Порядок выполнения работы

1. В соответствии с принципиальной электрической схемой (см. рис. 17), произвести монтаж радиокомпонентов.

 

 

2. Для снятия характеристик:

ГН1- источник напряжения на затворе U_зи. Предварительно следует установить по измерителю выхода ИВ стенда "Нулевое напряжение” на выходе этого источника. Выходное напряжение ГН1 регулируется в пределах от 0 до -7В, при этом его полярность противоположна указанной на лицевой панели блока питания. Для изменения напряжения на выходе ГН1 нужно вращать его регуляторы против часовой стрелки;

G2(ГН2) - источник напряжения на стоке U_си;

PV1(АВМ1 на пределе измерения "2,5В") - измеритель напряжения на затворе по отно­шению к истоку (U_зи);

PA1(АВМ2 на пределах измерения "50мА", "10мА", "5мА". "1мА") - измеритель тока стока (I_c);

PV2 (ИВ стенда, переключатель которого устанавливают в положение “ГН2-25В”)- измеритель напряжения на стоке U_си по отноше­нию к истоку.

3. Данные занести в табл. 2 и 3.

 

Таблица 2

Напряжение затвор исток. Uзи, В	Ток стока Ic (мА) при напряжении сток-исток Uси=10В	Напряжение затвор исток. Uзи, В	Ток стока Ic (мА) при напряжении сток-исток Uси=10В
		1,2
0,2		1,6
0,4		1,8
0,8

 

 

Таблица 3

Напряжение сток-исток Uси, В
Ток стока Ic (мА)при напряжении Uзи:
0,3В
0,6В
0,9В
1,2В

 

Обработка результатов измерения

Построить графики переходной и выходных характеристик. Произвести графический расчет параметров полевого транзистора S, R_i Рассчитать коэффициент усиления μ= S *R_i.

 

Контрольные вопросы

1. Расскажите об устройстве и принципе работы простейшего полевого транзистора с затвором в виде p-n - перехода,

2. Какими носителями заряда определяется ток стока?

3. Чем объясняется высокое входное сопротивление полевых транзисторов?

4. Каковы назначения канала и затвора?

 

Лабораторная работа 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ТИРИСТОРА

Цель работы: изучение принципа действия тиристора, снятие и анализ вольт-амперных характеристик.

Оборудование и принадлежности: лабораторный стенд, тиристор КУ 101, провода соединительные.

 

Основные теоретические сведения

Тиристоры - полупроводниковые приборы с тремя или более p-n- переходами, имеющие на вольт-амперной характеристике участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Тиристор может находиться в двух устойчивых состояниях: открытом и закрытом.

В работе исследуется одна из разновидностей тиристоров -триодный тиристор, который может иметь одну из структур, приведенных на рис. 18.

	Рис.18

 

Тиристор имеет четырехслойную p-n-p-n структуру, т.e. три р-n перехода П1, П2, ПЗ. Выводы от слоев р₁ и n_2, соответственно, называются анодом А и катодом К, явля­ются основными электродами тиристора и включаются в цепь нагрузки. Вывод управляющего электрода УЭ выполняется от слоев р₂ или n₁ ислужит для включения тиристора - перевода его в открытое состояние.

Тириcтор с управляющим электродом p -типа и его условное обозначение даны на рис 18 а,б. Такой прибор переключается в открытое состояние при подаче на управляющий электрод положительного сигнала. Именно такой тирис­тор (КУ 101) необходимо исследовать в лабораторной работе.

Тиристор с управляющим электродом n -типа и его услов­ное обозначение показаны на рис. 18 в,г. Такой прибор переключа­ется в открытое состояние при подаче на управляющий электрод отрицательного по отношению каноду сигнала.

На рис.19 приведены ВАХ тиристора для различных токов управляющего элект­рода. Из ВАХ видно, что при токе I_y =0тиристор переключается воткрытое состояние при мак­симальном напряжении на основных электродах без использования управляющего электрода. Так работа­ет диодный тиристор, имеющий толь­ко основные электроды: -анод и катод.

 

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему исследования тиристора (см. рис. 20)

 

 

2. Выполнить измерения и занести результаты в табл.4. Для этого использовать:

ГТ- генератор тока стенда;

ГН3 -генератор напряжения стенда;

Iу (РА1)– измеритель тока управляющего электрода (ИВ стенда, переключатель в положение «ГТ - 1мА»);

РА 2 – измеритель тока нагрузки I_a (АВМ1 на пределах измерения «50мА» и «10мА»);

U_у (PV1) - измеритель напряжение на управляющем электроде (АВМ2 на пределах измерения «5В» и «1В»);

PV2 - измеритель напряжения на аноде тиристора U_а (АВМ2 на пределах измерения "100В", "50B", "10В", "5В");

V₁ - тиристор КУ 101;.

R - резистор сопротивлением З кОм.

3. При снятии ВАХ (приборPV₁ не используется) следует разорвать цепь управляющего электрода (I_y =0). Увеличивая вы­ходное напряжение генератора ГН3, добиться переключения тиристора в открытое состояние. Напряжение, при котором начнется заметное увеличение анодного тока I_a итиристор переключится, U_{a max} = U_a4. Уменьшая до 0 напряжение на выходе ГН3 (предел измерений поставить 5В), добиться перехода тиристора в закрытое состояние. Значения токов и напряжений записать в таблицу 4.

Таблица 4.

Ua,В	Ia,мА
Ua4

4. Снять зависимость напряжения включения тиристора от тока управления. Подключить ГТ, установить на его выходе минимальный ток, повернув регуляторы "Грубо" и "Точно" ГТ против часовой стрелки до упора. Установить на вы­ходе ГН3 напряжение, равное U_a1, и, увеличивая ток ГТ, добиться включения тиристора в открытое состояние. За­нести, значение тока I_y управляющего электрода в табл. 5. Принять U_a1=0,25 U_a4; U_a2=0,5 U_a4; U_a3 =0,75 U_a4.

Таблица 5.

Прямое напряжение Ua, В	Ток управления Iy, мА
Ua1
Ua2
Ua3
Ua4

Обработка результатов измерения

В отчете должны быть приведены результаты измерений и гра­фик вольт-амперной характеристики тиристора и зависимости U_a =F(I_y).

 

Контрольные вопросы

1. Структура и принцип действия тиристора.

2. Какой должна быть полярность напряжения для нормальной работы тиристора?

3. Укажите способы выключения тиристора.

 

Лабораторная работа 6