Моделирование биполярного транзистора в режиме большого сигнала. Полевой транзистор: Методическое руководство к проведению лабораторных работ № 5-6 по электронике, страница 4

.

Полевые транзисторы в сравнении с биполярными обладают следующими  основными преимуществами.

· Высокое входное сопротивление (порядка Ом), так как управление током происходит через обратно смещенный p–n-пере-ход). Это позволяет им практически не потреблять мощность от источника сигнала.

· Малый уровень собственных шумов (поскольку это униполярные транзисторы и в них отсутствует составляющая шума, связанная с генерацией и рекомбинацией неосновных носителей), что позволяет усиливать существенно более слабые сигналы.

· Лучшие частотные свойства, что позволяет работать с СВЧ-сиг-налами до .

· При работе ПТ в импульсном режиме достижимы очень малые времена переключения (порядка  с), так как они обладают незначительным временем накопления и рассасывания зарядов.

· Полевые транзисторы более устойчивы к воздействию ионизирующих излучений, поскольку их параметры не зависят от времени жизни неосновных носителей.

· Полевые торанзисторы хорошо работают при низких температурах вплоть до температуры жидкого азота (– 197 °С).

Транзисторы с управляющим p–n-переходом могут использоваться в трех схемах включения: с общим истоком (ОИ), с общим стоком (ОС), с общим затвором (ОЗ).

2. Основные характеристики

и параметры полевого транзистора

Вольт-амперные характеристики полевых транзисторов связывают изменение тока стока (I_с) с изменением одного из напряжений  или  при фиксированной величине другого (рис. 6.2).

Семейство стоковых (выходных) характеристик (рис. 6.2, а) пред-ставляет собой зависимость

.

Штриховой линией на рисунке омический режим работы транзисто-ра отделен от режима насыщения. Действительно, если ,  а , то  и при напряжении  ток стока меняется в первом приближении пропорционально изменению напряжения , т.е. сопротивление канала мало зависит от напряжения на стоке  (омический режим). При  канал в области,  прилегающей к стоку, сильно обедняется подвижными носителями (перекрывается), дальнейшее увеличение напряжения на стоке сопровождается пропорциональным ростом сопротивления канала так, что ток стока практически не меняется (режим насыщения).  При  режим насыщения наступает раньше на величину напряжения на затворе.

Семейство статических сток-затворных характеристик (или характеристик управления или передаточных) (рис. 6.2, а) – это зависимость вида

.

Полевой транзистор обычно работает в режиме насыщения, поэтому семейство сток-затворных характеристик рассматривают для этого режима.

Все характеристики начинаются в одной точке , а при  ток стока достигает своего максимального для данного  значения. Незначительный рост  при изменении  для различных характеристик семейства связан с неполным начальным перекрытием канала, которое возрастает при увеличении напряжения.

                         а                                                             б

Рис. 6.2. Входные (а) и передаточные (б) характеристики

полевого транзистора

Работа полевого транзистора в режиме малого сигнала чаще всего описывается смешанной группой параметров.

Одним из основных параметров является крутизна сток-затворной характеристики (S) в схеме с общим истоком

.

Кроме того, используют внутреннее сопротивление , определяемое по наклону стоковых характеристик в области насыщения, а также статический коэффициент усиления , который вычисляется по сток-затворному семейству ВАХ:

,        .

Между основными параметрами полевого транзистора существует простая связь       

.

3. Методика выполнения работы

Экспериментальные исследования полевого транзистора VT1 проводятся в блоке 3А, схема которого показана на панели блока и на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Принципиальная схема блока 3А

Порядок выполнения работы

1. Ознакомьтесь с основными параметрами полевого транзистора с каналом n-типа КП303А по таблице. Возьмите из нее или из справочника номинальные и предельно допустимые параметры и запишите их в отчет.

Транзистор КП303А