Полевые транзисторы

Порядок выполнения работы

1. Изучить назначение и принцип работы полевых транзисторов.

2. Собрать схему эксперимента. Движки резисторов R1 и R2 назначить клавишам I(in) и O(out). Уменьшение сопротивления, а, следовательно, и потенциалов на затворе и стоке транзистора, можно будет производить по 10% нажатием этих. Увеличение – совместно с клавишей Shift. Марка транзистора для исследования указана в таблице 3.

Рис 1 – Схема исследования полупроводникового диода

3. Изменяя плавно с помощью реостата Rin, напряжение на затворе полевого транзистора убедиться, что ток стока меняется, что свидетельствует о правильной работе схемы.

4. Установив, и поддерживая при измерении неизменным с помощью Rout -напряжение на стоке транзистора равное сначала 5В, а затем 10В снять данные для стокозатворных характеристик полевого транзистора и занести значения в таблицу 1:

Таблица 1.

Uзи, В	-3	-2	-1,5	-1	-0,5		0,5
Iс, мА при Uси=2В
Iс, мА при Uси=8В

5. Построить, используя миллиметровую бумагу на одних осях стокозатворные характеристики при U си = 2В и U си = 8В Ic=f (Uзи) при Uси = const

Используя ту же схему снять данные для построения стоковых характеристик полевого транзистора при 2-х различных значениях Uз (например, ОВ и -1В). Полученные значения величин занести в таблицу 2:

Таблица 2.

Uси, В		0,5		1,5		2,5		3,5
Iс, мА при Uзи=0В
Iс, мА при Uзи=-1В

6. Используя полученные данные, на миллиметровой бумаге на одних и тех же осях координат построить стоковые характеристики для Uзи=0В и Uзи=-1В.

7. По выходным характеристикам полевого транзистора найдите его основные характеристики: крутизна характеристики передачи

S = dI_с / dUз при U_c = const; (1)

дифференциальное сопротивление стока (канала) на участке насыщения

Rвых = dU_c / dl_c при Uз = const. (2)

8. Сделать вывод.

9. Таблица 3 – Марка транзистора (philips1)

№ вар	1,2,3	4,5,6	7,8,9	10,11,12	13,14,15	16,17,18	19,20,21	22,23,24	25,26,27	28,29,30
Марка	BC264B	BC264C	BC264D	BF245A	BF245B	BF245C	BF246A	BF246B	BF246C	BF247A

Основные теоретические сведения.

Полевые транзисторы

Полевым называют транзистор, управляемый элек­трическим полем, или транзистор с управляемым каналом для тока.

В отличие от биполярных полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление и поэтому требуют очень малых мощностей для управления.

Ток в полевом транзисторе создается носителями заряда только одного знака (электронами или дырками), вследствие чего эти транзисторы часто называют унипо­лярными.

Носители заряда в полевом транзисторе являются основными для активной области и его параметры не за­висят от времени жизни неосновных носителей (как у би­полярных транзисторов). Это и определяет высокие час­тотные свойства и меньшую зависимость от температуры.

Изготавливают полевые транзисторы из кремния. В зависимости от электропроводности исходного материала различают транзисторы с р- и п-каналом.

Каналом считают центральную область транзисто­ра. Электрод, из которого в канал поступают основные носители заряда, называют истоком И, а электрод, через который основные носители уходят из канала, - стоком С. Электрод, служащий для регулирования поперечного сечения канала, называют затвором З.

Полевые транзисторы подразделяются на два ос­новных типа: с затвором в виде p-n-перехода и с изолиро­ванным затвором.

Структурная схема; схема включения и схемное изображение полевого транзистора с затвором в виде р-n-перехода показаны на рис. 1.

Рис. 1 - Полевой транзистор с затвором в виде р-п-перехода: а) структурная схема; б) схема включения; в) схемное изображение

Полевой транзистор представляет собой пластину, например, n-типа, на верхней и нижней гранях которой создаются области с проводимостью противоположного типа, например, p-типа. Эти области электрически связа­ны, образуя единый электрод-затвор. Область с n-проводимостью, расположенная между р-областями; образует токовый канал. На торцевые поверхности пластины нано­сят контакты, образующие два других электрода И и С, к которым подключается источник питания U_c и при необ­ходимости сопротивление нагрузки. Между каналом и затвором создаются два p-n-перехода. Ток протекает от истока к стоку по каналу, сечение которого зависит от затвора.

При увеличении отрицательного потенциала на за­творе р-n-переходы запираются и расширяются практи­чески за счет канала, сечение канала, а следовательно, и его проводимость, уменьшаются, ток через канал падает, (рис. 2 а). При некотором U₃ = U_зо, называемом напряже­нием отсечки, области p-n-переходов смыкаются по всей длине канала, сток и исток оказываются изолированными друг от друга, ток /_с равен нулю.

Если при U₃ = const увеличивать U_c, то ток через канал (I_С) возрастет (рис. 2 б). При этом увеличивается падение напряжения на канале, которое способствует уве­личению обратного напряжения на р-n-переходах, вызывая тем самым сужение канала. При некотором U_c = U_нac, на­зываемом напряжением насыщения, канал настолько су­жается, что дальнейшее увеличение U_c не увеличивает /_с.

Полевые транзисторы с изолированным затвором или МДП-транзисторы находят более широкое примене­ние, так как имеют более простую конструкцию и облада­ют лучшими электрическими свойствами.

У МДП-транзисторов (металл - диэлектрик - по­лупроводник) между полупроводниковым каналом и ме­таллическим затвором расположен изолирующий слой ди­электрика.

Рис. 2 - Вольт-амперные характеристики полевого транзистора

с затвором в виде р-п-перехода: а) стоково-затворная (передаточная); б) стоковая

Принцип работы МДП-транзисторов основан на эффекте изменения проводимости приповерхностного слоя полупроводника под воздействием поперечного электри­ческого поля. Они управляются напряжением и имеют чрезвычайно большое входное сопротивление и в отличие от полевых транзисторов с затвором в виде р-n-перехода сохраняют его большим независимо от величины и поляр­ности входного напряжения. Применяются две конструк­ции МДП-транзисторов: со встроенным каналом и с инду­цированным каналом.

У МДП-транзисторов со встроенным каналом в по­лупроводниковой пластине (подложке), например, n-типа, в процессе изготовления в приповерхностном слое созда­ются области, например р-типа, образующие электроды стока (С) и истока (И) (рис. 3 а). Перемычка между С и И с проводимостью р-типа является каналом для протекания тока стока 1_С даже при отсутствии управляющего напряже­ния Uз = 0 на затворе.

При подаче положительного напряжения на затвор электрическое поле выталкивает основные носители (дыр­ки) из канала, его сопротивление растет, а I _с падает.

Рис. 3. МДП-транзистор со встроенным каналом:

---

Дата добавления: 2015-10-24