Исследование полевого транзистора

Лабораторная работа выполняется с помощью учебного лабораторного стенда LESO3.

• Исследование передаточной характеристики полевого транзистора.
• Исследование выходных характеристик ПТ.
• Исследование усилителя на полевом транзисторе в схеме с общим истоком.

1 Цель работы

С помощью учебного лабораторного стенда LESO3 ознакомиться с принципом действия полевого транзистора (ПТ). Изучить его характеристики. Изучить простейший усилитель на ПТ

2. Задание к работе

2.1 Исследовать передаточную характеристику полевого транзистора

Для исследования следует выбирать транзистор с начальным током стока I_c0 не более 10 мА, напряжение отсечки не должно превышать 10 В.

2.1.1 Собрать схему исследования выходных характеристик ПТ. На рисунке 1 приведена схема исследования. В дальнейшей работе предполагается, что исследуется полевой транзистор с затвором на основе p-n перехода и каналом n-типа. При исследовании транзистора с каналом p типа следует изменить полярности источников напряжения и знак предела шкалы графопостроителя.

2.1.2 Экспериментальным путем определить напряжение отсечки U_з0 и начальный ток стока I_c0. Для этого следует установить с помощью источника E1 напряжение на затворе 0 В и напряжение на стоке 10 В. Напряжение на стоке устанавливается регулятором E2. Напряжение на затворе контролируется вольтметром V1, напряжение на стоке вольтметром V2. По миллиамперметру mA1 определить начальный ток стока I_c0.

Плавно увеличивая отрицательное напряжение на затворе с помощью регулятора E1 добиться падения тока стока (контролируется по mA1) до ~10 мкА. При необходимости можно переключить шунт амперметра для измерения микротоков, для этого следует нажать кнопку .

Показание вольтметра V1, при котором ток стока уменьшится до ~10 мкА, будет соответствовать напряжению отсечки.

2.1.3 Построение передаточной характеристики I_c = f(U_зи). Установить по вертикальной оси графопостроителя mA1, по горизонтальной V1. По вертикальной оси установить диапазон: нижняя граница 0, верхняя +10мА; по горизонтальной оси левый предел следует выбрать исходя из напряжение отсечки, рекомендуется округлить U_з0 в большую сторону; правый предел 1В. Изменяя напряжение на затворе с помощью регулятора E1 в диапазоне от U_з0 до 0,5 В получить график передаточной характеристики полевого транзистора.

2.1.4 Сохранить результат.
Образец характеристики показан на рисунке ниже:

2.2 Исследовать выходные характеристики ПТ

2.2.1 Собрать схему исследования выходных характеристик аналогичную предыдущей схеме (см. рисунок 1).

2.2.2 Установить диапазон регулирования источника E1 U_з0..+1 В, источника E2 0..+10 В. По вертикальной оси графопостроителя выбрать миллиамперметр mA1, диапазон: нижняя граница 0, верхняя +10 мА, по горизонтальной оси графопостроителя выбрать V2, диапазон: левая граница 0, правая граница +10 В. Пределы вертикальной шкалы можно скорректировать после измерения характеристик.

2.2.3 Снять семейство выходных характеристик полевого транзистора I_с = f(U_СИ) в пологой области для различных фиксированных напряжений затвора U_зи. Рекомендуется выбрать: U_зи1 = 0, U_зи2 =  0,2•U_з0 и U_з3 = 0,4•U_з0, U_зи4 = 0,6•U_зи, U_зи5 =  0,8•U_зи, U_зи6 = U_зи, U_зи7 = -0,2•U_зи и U_зи8 = -0,4•U_зи. Последние две характеристики допустимо снимать, только если U_зи< 0,5 В. Выходная характеристика получается путем регулирования E2 от 0 до 10 В.

2.2.4 Сохранить результат. Пример выходных характеристик полевого транзистора показан на рисунке ниже:

2.2.5 Исследовать выходные характеристики полевого транзистора в крутой области. Здесь транзистор ведет себя как сопротивление, управляемое напряжением U_зи.

Не очищая результат предыдущего исследования изменить масштаб графика таким образом, что бы выходные характеристики были представлены в крутой области. При необходимости повторить измерение для тех же значений Uзи, что и в предыдущем пункте, но более точно выставить диапазон регулирования E2, например, от 0 В до 1 В.

2.2.6 Сохранить результат исследования. Пример выходных характеристик в крутой области показан на рисунке ниже:

2.2.5 Для каждой характеристики определить сопротивление канала.

2.3 Исследовать усилитель на полевом транзисторе в схеме с общим истоком

2.3.1 Собрать схему, показанную на рисунке 6. В этой схеме генератор E2 задает напряжение питание, переменная компонента его должна быть уменьшена до нуля. Генератор E1 задает входной сигнал и постоянное напряжение для формирования рабочей точки схемы.

2.3.2 Перевести графопостроитель в режим временных характеристик.

2.3.3 Установить диапазон регулирования E2 от U_з0 до 1 В. Выбрать по вертикальной оси верхнего экрана графопостроителя V1, здесь будет отображаться входной сигнал. Выбрать по вертикальной оси нижнего экрана графопостроителя V2, здесь будет отображаться выходной сигнал, диапазон следует установить 0..+10 В.

2.3.4 Задать рабочий режим. Для этого установить напряжение источника питания усилителя E2 = 10 В. Переменную компоненту генератора E1 установить в ноль. Вращая ручку регулятора постоянной компоненты источника E1 установить напряжение на стоке транзистора равным половине напряжения питания, напряжение контролируется по вольтметру V2.

2.3.5 Регулируя амплитуду источник E1 подобрать такие параметры синусоидального входного сигнала, что бы на выходе был неискаженный синусоидальный сигнал с максимально возможной амплитудой. При этом следует следить, чтобы входной сигнал не превышал напряжение 0,5 В. Скорректировать масштаб верхнего графика. Затем можно сохранить полученные графики.

2.3.6 Изменяя постоянную составляющую входного сигнала, анализируя искажения синусоиды по осциллограмме выходного сигнала установить режим работы транзистора вблизи отсечки и вблизи насыщения. Установить рабочую точку транзистора посередине рабочего участка подать на вход усилителя такой сигнал, что бы были видны ограничения сигнала на выходе снизу и сверху. Для каждого случая сохранить полученные графики.

3 Содержание отчета

1. Схемы исследования.
2. Передаточная характеристика полевого транзистора.
3. По передаточной характеристике определить крутизну S для различных напряжений U_зи.
4. Семейство выходных характеристик. Каждая характеристика должна быть подписана.
5. На выходных характеристиках выделить крутую и пологую области.
6. Семейство выходных характеристик ПТ в крутой области. Для каждой характеристики определить сопротивление канала.
7. Построить график зависимости сопротивления канала в пологой области от напряжения на затворе Uзи.
8. Результаты исследования усилителя.
9. По осциллограммам усилителя определить коэффициент усиления усилителя по напряжению.