0         U_{зи пор.}                  U_зи,В             0                                          U_си,В 

                               в)                                                 г)

                                                  Рис.14

 

     Этот слой соединяет исток  и сток, являясь каналом n-типа. От подложки канал изолируется возникшим обедненным слоем.

Таким образом, полевые транзисторы с  индуцированным n-каналом, в отличии от транзисторов со встроенным каналом, управляются только положительным сигналом U_зи>U_{зи пор.} Значение U_{зи пор .}≈ 0,2 ÷ 0,1 В.

     Значительно больше пороговое  напряжение у транзисторов с  индуцированным р-каналом. Значение U_{зи пор .}≈ -(2 ÷ 4) В. Управляются они отрицательным входным сигналом (рис.15в). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                 З 

        И                   С                                                               С       

          p⁺           p⁺            

                                                                                                   П

                                                             З

                   n                                                                            И 

                П                     а)                                       б) 

I_с    mA                                                I_с  mA                       U_зи= -10В 

10                                                      10                                U_зи= -6В 

                                                                                                   U_зи= -4В

5.         5           

 
 

    0         -2          -4      U_зи, В               0             5            10      - U_си, В

                        в)                                                        г)

Рис.15

 

Преимущество  полевых транзисторов:

1. Высокое входное сопротивление для транзисторов с p-n- переходом 10⁶ ÷ 10⁹ Ом, а для МДП или МОП транзисторов 10¹³ ÷ 10¹⁵ Ом.
2. Малый уровень собственных шумов, нет рекомбинационного шума.
3. Высокая устойчивость против температурных и радиоактивных воздействий.
4. Высокая плотность расположения элементов при изготовлении интегральных схем.

Э К С П Е Р  И М Е Н Т  А Л Ь Н А  Я     Ч  А С Т Ь

Описание  экспериментальной  установки

     Лабораторный стенд в комплексе с внешними измерительными приборами позволяет исследовать входные, проходные и выходные вольтамперные характеристики биполярных транзисторов и проходные и выходные характеристики униполярных (полевых) n-канальных транзисторов с p-n-переходом.

     Графически по входным, проходным  и выходным характеристикам транзисторов  легко определить h-параметры, которые используются в расчетах различных транзисторных схем.

     Методика графического определения  h-параметров для схемы транзистора с общим эмиттером приведена в разделе “Транзистор как активный четырехполюсник”.

     В качестве исследуемых транзисторов в лабораторном стенде используются биполярный кремниевый транзистор n-p-n-типа КП 503 и полевой транзистор с p-n-переходом и n-каналом КП 307.

     Токи во внешних цепях транзисторов  измеряются щитовыми микро- и миллиамперметрами, встроенными в верхнюю панель лабораторного стенда. Напряжения в главных точках экспериментальных схем измеряются двумя внешними цифровыми вольтметрами постоянного тока Щ1516.

     На рис.16 представлен внешний  вид лабораторного стенда с  органами управления и их назначением.

  14

                                                                                                                  1

  13 
 

  10

11. 2

 

  12

                                                                                                                 3

   9 

                 8                7                 6                 5                         4            

                                                                                                           Рис.16

 

1. Тумблер включения  питания лабораторного стенда “СЕТЬ”.
2. Тумблер переключения типа исследуемого транзистора: “Биполярный транзистор”, “Полевой транзистор”. (К₁)
3. Выводы “Общий” – общего провода электрической цепи.
4. Вывод для измерения обратного тока коллектора.
5. Вывод подключения вольтметра V₂ для измерения напряжения сток – исток (U_си) полевого транзистора.
6. Вывод подключения вольтметра V₁ для измерения напряжения затвор – исток (U_зи) полевого транзистора.
7. Вывод подключения вольтметра V₂ для измерения напряжения коллектор – эмиттер (U_кэ) биполярного транзистора.
8. Вывод подключения вольтметра V₁ для измерения напряжения база – эмиттер (U_бэ) биполярного транзистора.
9. Тумблер переключения прямого и обратного тока биполярного транзистора.
10. Резистор для регулировки отрицательного напряжения на затворе полевого транзистора. (R₃)
11. Резистор для регулировки тока базы биполярного транзистора. (R₁)
12. Резистор для регулировки тока коллектора или тока стока биполярного или полевого транзисторов соответственно. (R₂)
13. Микроамперметр для измерения тока базы биполярного транзистора.
14. Миллиамперметр для измерения тока коллектора или тока стока биполярного или полевого транзисторов соответственно.

     В качестве источников входных  и питающих, экспериментальные схемы  напряжений используется компенсационный стабилизатор напряжения +10В с двухканальным регулируемым выходом.

     Регулировка выходных напряжений  стабилизатора, питающих экспериментальные  схемы, осуществляется регулировочными  резисторами R₁, R₂ и R₃ (СП5 – 35Б) с высокой электрической разрешающей способностью.  

Исследование  вольтамперных характеристик  биполярного транзистора n-p-n-типа и расчет его основных параметров

     Для изучения работы транзистора  в лабораторном стенде собрана  электрическая цепь, схема которой  представлена на рис.17.

Тумблер К₁ в положении “биполярный транзистор”, а тумблер К₂ в положении “ток прямой”.  

                                                                               I_к 

                                  I_б

                                                                                                          +

                                                                                                                 U_п

                                                                                                                 0 ÷ 8B

                                                                                                          _

           +

     U_вх

    0÷3

       В  _                                                                        U_кэ

                                                    U_бэ 

                                                                                                                      Рис.17 

U_вх – источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением (0 ÷ 3В);

U_п – источник постоянного тока с регулируемым выходным напряжением (0 ÷ 8B);

I_б – ток базы транзистора, измеряемый микроамперметром “μА”;

U_бэ – напряжение база – эмиттер, измеряемое выносным вольтметром постоянного тока “V₁”;

I_к – ток коллектора, измеряемый миллиамперметром “mA”;

U_кэ – напряжение коллектор – эмиттер, измеряемое выносным вольтметром “V₂”.  

Задание 1. Снятие семейства входных вольтамперных

                   характеристик биполярного  транзистора 

                   и графический  расчет h₁₁ и h₁₂ – параметров.

     Входная характеристика – это зависимость тока базы от напряжения база – эмиттер при постоянном напряжении коллектор – эмиттер

I_б=f(U_бэ)   при  U_кэ= const. 

     Вход вольтметра Щ1516“V₁” подключить к клеммам “Общ” и U_бэ,

а вход вольтметра Щ1516 “V₂” подключить к клеммам “Общ” и U_кэ, строго соблюдая полярность.

     Включить лабораторный стенд  в сеть тумблером “сеть”, а  затем включить вольтметры V₁ и V₂. Напряжение U_бэ устанавливать резистором “Ток базы” по вольтметру V₁. Напряжение U_кэ устанавливать резистором “Ток коллектора” по вольтметру V₂. Показания тока базы I_б снимать по шкале микроамперметра, а тока коллектора по шкале милливольтметра. Проанализировав экспериментальный ход входных характеристик выбрать оптимальное количество точек для их воспроизведения.

     Увеличивая ток базы при постоянных  значениях коллекторного напряжения, снимать показания I_б, U_бэ и U_кэ и занести их в таблицу1 

                          Таблица 1

  №          U_кэ = 0 В                U_кэ = 2 В                    U_кэ = 4 В                    U_кэ = 8 В

 п/п     U_бэ, В     I_б, μА      U_бэ, В      I_б, μА       U_бэ, В         I_б, μА        U_бэ, В      I_б, μА 

   1.