L3. TRANZISTORUL CU EFECT DE CÂMP TEC-J

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "L3. TRANZISTORUL CU EFECT DE CÂMP TEC-J"

Μαία Αποστόλου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 L3. RANZISORUL CU EFEC DE CÂMP EC-J În lucrare sunt măsurate caracteristicile statice ale unui tranzistor cu efect de câmp cu rilă-jocţiune (EC-J) şi este verificată concordanţa cu relaţiile analitice teoretice. Sunt măsuraţi de asemenea parametrii modelului de semnal mic, joasa frecvenţă si este verificată dependenţa acestora de punctul static de funcţionare. 1. Consideraţii teoretice Se studiază un tranzistor EC-J cu canal `n`. Structura simplificată, simbolul si mărimile electrice sunt prezentate in fiura1. Caracteristicile statice Caracteristicile de ieşire i D (v DS ) şi de transfer in saturaţie i D (v GS ) sunt??? in fiura 2. Un EC-J este saturat ( zona II fiura 2 a) daca:v DS >v at =v GS -v (v este tensiunea de pra a tranzistorului folosit). Caracteristica ECJ in saturaţie poate fi aproximată cu relaţia: i V GS 2 D = I (1 ) (1)

2 În saturaţie caracteristicile de ieşire sunt liniare, dar ele nu sunt perfect orizontale. Se constată că toate caracteristicile se pot extrapola spre acelaşi punct de pe axa v DS. Valoarea tensiunii în acest punct se notează cu +1/λ (unde λ corespunde inversului tensiunii Harley de la tranzistoarele bipolare). Relaţia (1) devine: VGS 2 id = I (1 ) *(1 + λvds ) (2) V Model dinamic(semnal mic, joasă frecvenţă) Comportarea EC-J în reim dinamic la joasă frecvenţă se poate descrie cu ajutorul modelului din fiura 3. Unde:? id Id d = = (3)? v V GS I s D V ds = 0? id Id d = = (4)? vds V I ds D V DS = 0 I d,v s,v ds sunt valori efective. Expresia analitică pentru transconductanţă ( m ) în zona de saturaţie rezultă prin derivarea relaţiei (1)Ş 2I m = v vgs, v 2 DS =ct (5) ( v ) În zona premerătoare saturaţiei (v DS <v at =v GS -v ) leea de variaţie a transconductanţei este de forma: I m = [ 2( vgs v ) vds ] (6) 2 Pentru v DS <<v GS -v relaţia (6) devine: VGS 2 * I m = 0(1 ) unde 0 = (7) Interesul practice al acestei zone este redus datorită condiţiei (6) care impune v DS <100mV. Dacă: 2. v GS =v c-da +v DS (8)

3 atunci transconductanţa depinde liniar de tensiunea de comandă deoarece relaţia (6) devine: (1 vc da m = 0 ) (9) 2V Relaţia (8) este valabilă pentru un domeniu mai lar de tensiuni v DS, atât pozitive cât si neative, si anume pentru: vds = vc da 2V... + vc da 2V (10) 2. Mod de lucru Montajul experimental echipat cu EC-J este prezentat in fiura 4. Montajul e echipat cu un transistor cu efect de camp de tip BFW11-5. Relarea tensiunii de rilă (V GS )si de drenă (V DS ) la valoarea dorita se face din potenţiometrele P 1 si P 2 respectiv P 3 si P 4 (din P 2 si P 4 se face relajul fin). Rezistoarele R 1 si R 2 formează un divizor de tensiune cu care se obţine condiţia din relaţia (8), iar R 3 si R 4 pot fi utilizate ca rezistoare de drenă. Condensatoarele C 1 si C 2 se folosesc pentru a pune la masă rila şi respectiv borna <14> in reim dinamic. Aparate necesare - Două surse de tensiune stabilizată relabile (sursele pot fi si cu tensiune de ieşire fixă: U 1 6V; U 2 15V; I>0,1A); - Multimetru electronic ( E302 ); - Multimetru (analoic); - Generator de semnal de audiofrecvenţă 3. Desfăşurarea lucrării

4 Caracteristici statice Se realizează confiuraţia din fiura 5. Se va lea un miliampermetru între bornele <9> si <10>). Se ridică caracteristicile de ieşire pentru v DS 0, prin fixarea succesivă a tensiunilor v GS si v DS la valorile indicate in tabelul 1. Relajele se fac din sursa v GG, potenţiometrele P 1 si P 2, respectiv din sursa v DD si potenţiometrele P 3 si P 4. (La nevoie se pot utiliza şi surse de tensiune fixe. ) Se măsoară de fiecare dată I D si se trece in tabelul Se inversează leăturile la sursa v DD şi la bornele miliampermetrului şi se ridică caracteristica curent-tensiune pentru v DS <0, după procedeul de la punctual 1. Rezultatele se trec in tabelul 2 (care este alăturat tabelului 1) abelul 1. abelul 2. v GS (V) v DS (V) 0 0,1 0,2 0, ,1-0,2-0,5-1 0 I D (ma) -0,7 I D (ma) -1,4 I D (ma) -2,1 I D (ma) Verificarea modelului dinamic Estimarea rezistenţei r d in saturaţie 3.Se realizează confiuraţia din fiura 6. Se relează V GS =0V si se conectează rezistenţa de drenă R 3 =1kΩ. 4. Se relează V DS =6V si apoi se relează amplitudinea semnalului de la enerator astfel încat să se obţină v s =10mV, si se măsoară v ds. Rezultatele se trec in tabelul 3. 5.Se repetă relajele si masurătorile de la punctual 4 pentru R D =R 4 =1000Ω.

5 abelul 3. R D (KΩ) R 3 =1KΩ R 4 =100Ω V ds (mv) V ds1 = V ds2 = Pentru calculul rezistenţei r d in saturaţie se va folosi relaţia: 1 Vds 1 Vds2 rdsat = = (11) V / R V / R dsat ds2 4 ds1 3 Dependenţa conductanţei mutuale in saturaţie msat de p.s.f. 6. In confiuraţia din fiura 6 se conectează R 3. Se relează succesiv V GS la valorile din tabelul 4 menţinând v DS =6V, V s =20mV, V s =20mV si măsurând V ds. abelul 4. GS(V) 0-0,7-1,4-2,1 V ds (mv) Conductanţa mutuală în saturaţie se calculează cu relaţia: Vds msat = pentru V DS =6V R3 * Vs (12) Măsurarea conductanţei canalului in zona liniară dlin

6 7. Se realizează confiuraţia din fiura 7. Potenţiometrul P 3 se va fixa in poziţia superioară ( ca pentru a rela o tensiune V DD mare) şi se vor desface leaturile de la sursa V DD. Se relează succesiv VGS la valorile din tabelul 5. abelul 5. V GS (V) 0-0,7-1,4-2,1 V dd (mv) Amplitudinea semnalului sinusoidal se relează de fiecare data astfel încat să se obţină V ds =20mV. Se măsoară V dd si se trece in tabelul 5. Conductanţa in zona liniară se calculează cu relaţia: Vdd / Vds 1 dlin 1 = pentru V DS =0V (13) R3 Utilizarea ECJ ca rezistenţă controlată în tensiune 8. Opţional se studiază ECJ ca rezistenţă controlată în tensiune. Utilizând montajul din fiura 7 se scurcircuitează bornele <7> cu <8> pentru a îndeplini condiţia impusă de relaţia (8). Se va rela tensiunea de comandă (V c-da, măsurată între bornele <3> si masă) la diverse valori intre 0 si 4V. Pentru o valoare V GS fixată se va determina amplitudinea semnalului sinusoidal pentru care apar distorsiuni (vizualizate cu un osciloscop plasat in drena tranzistorului). Se va compara cu amplitudinea tensiunii V ds la care apar distorsiuni in montajul clasic (fără scurtcircuit între bornele <7> si <8>, pentru aceiaşi tensiune V GS fixată). 4.Prelucrarea datelor experimentale şi concluzii Caracteristici statice 1. datele din tabelul 1 si 2 se vor trasa raficele:

7 a) i D (v DS ) pentru v DS =[-1 +1V] si v GS =0;-0,7;-1,4;-2,1V ca parametru. Pentru fiecare curbă se va determina rafic tanenta în oriine: did dlin2 = (14) dvds V DS = 0 Rezultatele se trec in tabelul 6. b)i D (v DS ) pentru V DS =[-1 +6V] si v GS =0;-0,7;-1,4;-2,1V. c) i =f(v D GS) pentru V DS =6V. Se extrapolează curba până la i D =0 si se determină astfel V =V GS (i D =0). Valoarea obţinută se trece in tabelul Pe raficul de la punctual 1a) se vor marca, pentru fiecare curbă separat, punctele pentru care v DS =v at =v GS -v. 3. Se determină I =I D pentru V DS =-V si V GS =0 si se trece in tabelul 6. abelul 6. V = V I = ma R dsat = Ω V GS (v) 0-0,7-1,4-2,1 msat (ma/v) mcalc (ma/v) dlin1 (ma/v) dlin2 (ma/v) Parametrii modelului dinamic si dependenţa lor de p.s.f. 4. Utilizând relaţiile (11), (12), (13) si tabelele corespunzătoare (3, 4 )se vor calcula respectiv parametrii: r dsat, msat, dlin1. Rezultatele obţinute se vor centraliza in tabelul Cu ajutorul relaţiei (5) se calculează mcalc pentru fiecare valoare a tensiunii V GS din tabelul 4. Rezultatele se trec in tabelul Justificaţi obţinerea relaţiilor 11, 12, Cu datele din tabelul 6 se trasează pe acelasi rafic curbele?? si msat (V GS ) pentru V DS =6V. 8. Cu datele din tabelul 6 se trasează pe acelasi rafic dlin1 (v GS ) si dlin2 (v GS ) pentru V DS =0V.

Σχετικά έγγραφα

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent Laborator 3 Divizorul de tensiune. Divizorul de curent Obiective: o Conexiuni serie şi paralel, o Legea lui Ohm, o Divizorul de tensiune, o Divizorul de curent, o Implementarea experimentală a divizorului