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 Iс от напряжения на затворе Uзи для ряда постоянных напряжений на стоке Uси., то есть

при

Выходные характеристики (рис. 16, б) показывают зависимость тока стока Iс от напряжения на стоке Uси для ряда постоянных напряжений на затворе Uзи.:

при

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

при

 

Внутреннее сопротивление транзистора

при

Ri 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 ∆Ic 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 Uзи. 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 Uси ;

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

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

PV2 (ИВ стенда, переключатель которого устанавливают в положение “ГН2-25В”)- измеритель напряжения на стоке Uси 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, Ri Рассчитать коэффициент усиления μ= S *Ri .

 

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 n2, 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 Iy =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 Ia (АВМ1 на пределах измерения «50мА» и «10мА» );

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

PV2 - измеритель напряжения на аноде тиристора Uа (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 (Iy =0). Увеличивая вы­ходное напряжение генератора ГН3, добиться переключения тиристора в открытое состояние. Напряжение, при котором начнется заметное увеличение анодного тока Ia итиристор переключится, Ua max = Ua4 . 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 Ua1, и, увеличивая ток ГТ, добиться включения тиристора в открытое состояние. За­нести, значение тока Iy управляющего электрода в табл. 5. Принять Ua1=0,25 Ua4 ; Ua2=0,5 Ua4; Ua3 =0,75 Ua4.

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 Ua =F(Iy).

 

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