Контрольные вопросы

1. Дайте определение коэффициента передачи по току. Чему он равен для данного транзистора?

2. Поясните, почему n-p переход база – эмиттер должен находится в прямом смещении?

3. Поясните, почему выходная характеристика смещена относительно начала координат?

4. По каким параметрам происходит усиление в схеме с ОЭ? Почему она называется усилителем мощности?

5. Поясните, почему течет коллекторный ток при отсутствии коллекторного напряжения?

6. Поясните, для чего коллекторный n-p переход должен быть в обратном смещении?

7. Поясните, что заставляет ток базы уменьшаться при подключении коллекторного напряжения?

Лабораторная работа №5

Тема: исследование полевого транзистора.

Цель работы: опытное снятие стоковых и стоко-затворных характеристик.

Теоретические сведения

Полевым транзистором называется, транзистор ток в котором управляется электрическим полем, возникающим при приложении напряжения между затвором и истоком. Полевые транзисторы делятся на:

- канальные (с управляемым токопроводящим каналом);

- МДП (МОП) транзисторы.

З

Рассмотрим работу полевого транзистора на примере канального транзистора (рисунок 1).

Рисунок 1 – Полевой транзистор на примере канального

Конструктивно он напоминает слойный пирог, верхняя и нижняя части которого представляют полупроводник p-типа, а средняя – полупроводник n-типа. Между ними образуется два p-n перехода. Средняя часть транзистора выполняет роль токопроводящего канала. Начало канала назвали – истоком, конец – стоком. Для более эффективного действия верхнюю и нижнюю части соединили между собой. Меняя потенциал, можно изменять сечение канала и ток протекающий по нему. Можно добиться полного перекрытия канала. Поэтому третий электрод назвали – затвором.

Условное обозначение (рисунок 2).

Рисунок 2 – Условное обозначение полевого транзистора

Принцип работы

Рассмотрим работу полевого канального транзистора на структурном изображении (рисунок 3).

-

Рисунок 3 – Структура полевого канального транзистора

Без подключения напряжения исток-сток сечения токопроводящего канала одинакового по всей длине. Подключим напряжение такой полярности, чтобы носители зарядов канала перемещались от истока к истоку, в данном случае транзистор с р-каналом. Канал заполнен одноименными заряженными частицами, поэтому частицы, расположенные ближе к стоку, оказывают сопротивление, в следствии чего часть “дырок” остается в канале. Чем больше U_c,тем больше ток, называемый током стока (I_с), тем больше плотность “дырок”, часть их проникает в n-p переход и он расширяется. В результате сечение канала сужается к стоку (рисунок 4).

-

Рисунок 4 – Сужение канала к стоку

При этом сопротивление канала увеличивается и ток продолжает расти не пропорционально увеличению напряжения. Наступает такой момент, когда сечение канала у стока становится минимальным и при дальнейшем увеличении напряжения U_с, ток становится постоянным, т.к. при этом растет сопротивление канала. Напряжение U_с, при котором I_c const, назвали U_{насыщения}. При каком то максимальном U_с произойдет пробой p-n перехода и ток I_с растет до тока короткого замыкания (к.з.).

Зависимость тока стока от стокового напряжения при постоянном напряжении затвора (U_з) называется стоковой характеристикой Ic=f(U_c)U_з=const (рисунок 5).

Рисунок 5 - Зависимость тока стока от стокового напряжения

Подключим напряжение затвор-исток (U_з) такой полярности, чтобы n-p переходы оказались в обратном смещении. Это приведет к тому, что канал сузится по всей длине (рисунок 6).

-

Рисунок 6 – Пример сужения канала по всей длине

В этом случае количество носителей зарядов в канале уменьшиться, вследствие чего:

- ток стока растет медленнее;

- режим насыщения наблюдается при меньшем U_с;

- I_cmax становится меньше чем при U_з=0.

Установив новое значение U_з, мы изменяем величину I_с. Иными словами, напряжение затвора управляет током стока. Таким образом, затвор выполняет ту же роль, что и управляющая сетка в электронной лампе или база в биполярном транзисторе. На рисунке 7 показано семейство стоковых характеристик.

Рисунок 7 – Семейство стоковых характеристик

При определение U_з канал перекрывается и ток стока I_с будет равен 0. Это называется режимом запирания.

Уменьшим U_c. Ток стока будет расти медленнее. Получим семейство стоково-затворных характеристик.

Маркировка: КП101Г, КП103М, КП303, КП905А.

Применение: Усилители звуков и радиочастот, усилители постоянного тока, ключи, усилитель высокой частоты и др.