Исследование основных характеристик

полевого транзистора с управляющим p-n -переходом

Цель работы. Исследовать вольт-амперные характеристики (ВАХ) полевого транзистора.

Оборудование. Лабораторный стенд 87Л-01, сменная панель 7.

Объект исследования. Транзистор КП103А или аналогичный.

Общие сведения

Полевой транзистор - это полупроводниковый прибор, усилительные свойства которого обусловлены потоком основных носителей через проводящий канал и управляемым поперечным электрическим полем. В отличие от биполярного транзистора действие полевого транзистора обусловлено носителями заряда одной полярности: либо только электронами в канале n -типа, либо только дырками в канале p -типа. Поэтому такие транзисторы называют униполярными.

Различают два вида полевых транзисторов (ПТ): с управляющим p-n переходом и с изолированным затвором.

Управление током в полевом транзисторе с управляющим переходом осуществляется с помощью выпрямляющего электрического перехода, смещённого в обратном направлении. В качестве выпрямляющего перехода может быть использован p-n- переход, гетеропереход или переход Шоттки. В настоящее время дискретные полевые транзисторы реализуются с управляющим p-n -переходом в кремнии.

Такой транзистор представляет собой полупроводниковую пластину n -типа (или р -типа), от торцов которой с помощью невыпрямляющих металлических контактов сделаны выводы электродов (рис. 1). Слой полупроводника между этими контактами, в котором регулируется поток носителей заряда, называют проводящим каналом. Электрод, через который в проводящий канал втекают носители заряда, называется истоком (И), а электрод, через который из канала вытекают носители заряда - стоком (С). На грань пластины в её центре наплавляют акцепторное вещество, создающее область p -типа; в результате образуется p-n -переход. От области p -типа сделан вывод для подачи на p-n -переход обратного напряжения. Электрод, на который подается напряжение, создающее электрическое поле для управления протекающим через канал током, называют затвором (З). Цепь затвора является входной, а цепь стока - выходной.

Другой разновидностью полевых транзисторов являются транзисторы с изолированным затвором, у которых проводящий канал электрически изолирован от затвора. Существуют два типа транзисторов с изолированным затвором: с индуцированным каналом и со встроенным каналом.

Основными ВАХ полевого транзистора являются выходные, связывающие ток и напряжение на выходе и характеристики передачи, проходные характеристики, связывающие выходной ток и входное напряжение.

Выходной(стоковой) характеристикой для схемы включения с общим истоком является зависимость тока стока от напряжения на стоке I_С= =f(U_СИ) при постоянном напряжении З-И U_ЗИ = const.

Характеристикой передачи (стоко-затворной) является зависимость I_С =f(U_ЗИ) при постоянном напряжении С-И U_СИ = const.

Термины, определения и обозначения параметров полевых транзисторов приведены в ГОСТ 19095-73. Основными параметрами полевых транзисторов являются:

1) крутизна стоко-затворной характеристики S - показывает влияние напряжения U_ЗИ на ток стока: S =DI_С / DU_ЗИ при U_СИ = const;

2) внутреннее (дифференциальное) сопротивление R_i - показывает влияние напряжения U_СИ на I_С: R_i =DU_СИ / DI_С при U_ЗИ = const. Чем больше R_i, тем более полого идет характеристика в области насыщения;

3) входное сопротивление R_вх: R_вх =DU_ЗИ/ DI_З при U_СИ = const. Так как ток I_З является обратным током p-n -перехода, то R_вх очень велико;

4) напряжение отсечки U_{ЗИ отс} - напряжение между затвором и истоком, при котором ток стока достигает заданного низкого уровня (практически нуля);

5) ток утечки затвора I_{З ут} - ток, протекающий через затвор при подаче на него обратного напряжения;

6) начальный ток стока I_{С нач} - ток стока при U_ЗИ= 0;

7) максимально допустимый постоянный ток стока I_{С max} ;

8) максимально допустимые постояные напряжения U_{СИ max}, U_{ЗИ max} ;

9) постоянная рассеиваемая мощность сток-исток P_СИ ;

10) максимальная частота усиления f - частота, на которой коэффициент усиления по мощности K_{у, Р} равен единице;

11) межэлектродные ёмкости С_СИ, С_ЗИ, С_ЗС.