Реферат: Изучение работы полевого транзистора - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Изучение работы полевого транзистора

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 20 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА


Изучение работы полевого транзистора



Цель работы: ознакомиться с принципами работы полевого транзистора, построить стоковые характеристики транзистора.


Краткие теоретические сведения

Во многих современных электронных устройствах используют транзисторы, ток носителей которых течет по так называемому каналу, образованному внутри кремниевого кристалла. Этим током можно управлять, прикладывая электрическое поле. Такие приборы называются полевыми транзисторами (в англоязычной литературе применяют сокращение FET – Field Effected Transistor). В настоящее время эти транзисторы играют важную роль, являясь элементами интегральных схем, которые содержат на одном кристалле от сотен тысяч до миллионов полупроводниковых приборов. В свою очередь на базе таких интегральных схем создают компьютеры, микропроцессорные системы, устройства обработки сигналов и др.

Существуют три группы полевых транзисторов: типа МОП (металл-оксид-полупроводник), с управляющим p-n-переходом, с управляющим переходом металл-полупроводник.

Рассмотрим устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом (см. рис.1).


Тонкая пластинка полупроводника (канал) снабжена двумя омическими электродами (исток, сток). Между истоком и стоком расположен третий электрод – затвор. Напряжение, приложенное между затвором и любым из двух других электродов, приводит к появлению в подзатворной области канала электрического поля. Влияние этого поля приводит к изменению количества носителей заряда в канале вблизи затвора и изменяет сопротивление канала.

Если канал полевого транзистора – полупроводник n-типа, то ток в нем переносится электронами, входящих в канал через исток, к которому в этом случае прикладывается отрицательный потенциал, и выходящий из канала через сток. Если канал полевого транзистора – полупроводник p-типа, то к истоку прикладывается положительный потенциал, а к стоку – отрицательный. При любом типе проводимости канала ток всегда переносится носителями заряда только одного знака: либо электронами, либо дырками, поэтому полевые транзисторы называют иногда униполярными транзисторами.

Различают два основных типа полевых транзисторов. К первому типу относят полевые транзисторы, в которых затвором служит p-n-переход (полевой транзистор с управляющим p-n-переходом) или барьер металл-полупроводник (Шоттки барьер). Которую второму типу относят полевые транзисторы, в которых металлический электрод затвора отделен от канала слоем диэлектрика, - полевые транзисторы с изолированным затвором.

Идея, лежащая в основе работы полевого транзистора с затвором в виде p-n-перехода, высказана в 1952 г. У. Шокли. Она поясняется на рис. 2. Под металлическим электродом затвора полевого транзистора сформирован p-слой, так что между затвором и любым из двух других электродов полевого транзистора существует p-n-переход. Толщина канала , по которому ток может протекать между истоком и стоком, зависит от напряжения, приложенного к затвору. Между истоком и затвором прикладывается напряжение , смещающее p-n-переход в запирающем направлении. Тогда под затвором возникает обедненный слой, имеющий очень высокое сопротивление. Чем больше напряжение , тем больше толщина обедненного слоя. В пределах обедненного слоя ток практически течь не может. Поэтому увеличение соответствует сужению канала, по которому протекает ток между истоком и стоком. Меняя напряжение на затворе, можно управлять током в канале. Чем больше , тем толще обедненный слой и тоньше канал и, следовательно, тем больше его сопротивление и тем меньше ток в канале. При достаточно большой величине обедненный слой под затвором может полностью перекрыть канал. И ток в канале обратится в нуль. Соответствующее напряжение называется напряжением отсечки. При дальнейшем возрастании напряжения на затворе ток не меняется.

При фиксированном напряжении на затворе UЗ=const ток IC возрастает до тех пор, пока напряжение стока UC не достигнет значения, выше которого ток IC остается постоянным. Физически это означает, что канал переходит в режим отсечки. Чем больше значение , тем меньше сказывается влияние смещения, поданного на p-n-переход, и, как следствие, тем толще канал. Если , то канал перекрывается в точке, расположенной перед стоком. Ток стока остается постоянным, так как все носители, инжектированные в проводящую область, достигают стока, не испытывая рекомбинации. Чем более положителен потенциал затвора относительно истока, тем меньше ток насыщения. Дело в том, что при этом сокращается начальная толщина канала, что приводит к возрастанию начального сопротивления.

В полевом транзисторе с изолированным затвором между каналом полевого транзистора и металлическим электродом затвора размещается тонкий слой диэлектрика (рис. 3, 4). Поэтому такие полевые транзисторы называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник). Часто в МДП-транзисторе слоем диэлектрика служит окисел на поверхности полупроводника. В этом случае полевой транзистор называют МОП-транзистором (металл-окисел-полупроводник). Первые МДП-транзисторы появились в середине 50-х годов.


МДП-транзисторы могут быть как с нормально открытым, так и с нормально закрытым каналами. МДП-транзистор с нормально открытым, встроенным каналом показан на рис. 3 на примере МДП-транзистора с каналом n-типа. Транзистор выполнен на подложке p-типа. Сверху подложки методами диффузии формируются проводящий канал n-типа и две глубокие -области для создания омических контактов в области истока и стока. Область затвора представляет собой конденсатор, в котором одной обкладкой служит металлический электрод затвора, а другой – канал полевого транзистора, диэлектриком является тонкий (толщина 0,1 – 0,2 мкм) слой оксида кремния. Если при нулевом напряжении затвора приложить между стоком и истоком напряжение, то через канал потечет ток, представляющий собой поток электронов. Через кристалл ток не пойдет, т.к. один из p-n-переходов находится под обратным напряжением. При подаче на затвор напряжения, отрицательного относительно истока, а, следовательно, и относительно кристалла, в канале создается поперечное электрическое поле, под влиянием которого электроны проводимости выталкиваются из канала в области стока и истока, а также в кристалл. Канал обедняется электронами, сопротивление его увеличивается и ток стока уменьшается. Чем больше отрицательное напряжение затвора, тем меньше этот ток. Такой режим работы транзистора называют режимом обеднения.

Если же на затвор подать положительное напряжение, то под действием поля, созданного этим напряжением, из областей стока и истока, а также из кристалла в канал будут приходить электроны; проводимость канала при этом увеличивается и ток стока возрастает. Этот режим называют режимом обогащения.

МДП-транзистор с индуцированным каналом показан на рис. 4. Из сравнения (рис. 3 и 4) видно, что этот транзистор отличается от МДП-транзистора со встроенным каналом отсутствием n-слоя под затвором. Если напряжение на затворе отсутствует , то в таком МДП-транзисторе отсутствует и канал, а сам транзистор представляет собой два последовательно включенных p-n-перехода. При любой полярности напряжения между истоком и стокомодин из этих p-n-переходов оказывается включенным в обратном направлении и ток в цепи исток-сток практически равен нулю.

Если подключить к затвору напряжение , в такой полярности, как показано на рис. 4 , то поле под затвором будет оттеснять дырки и притягивать в подзатворную область электроны. При достаточно большом напряжении , называемом напряжением отпирания (единицы вольт), в приповерхностном слое концентрация электронов настолько увеличится, что превысит концентрацию дырок, произойдет так называемая инверсия типа проводимости: вблизи затвора образуется тонкий слой n-типа. Между истоком и стоком возникает проводящий канал. При дальнейшем увеличении возрастает концентрация электронов в канале и сопротивление его уменьшается.

Основными достоинствами полевых транзисторов являются: высокое входное сопротивление, большой динамический диапазон (верхняя граница по частоте достигает 80 МГц), высокая стабильность и малая чувствительность к радиационному излучению.


Выполнение работы

Описание экспериментальной установки.

Для получения характеристик полевого транзистора типа КП302 схему (рис. 5) подключить к источнику постоянного тока (12 В). Стоковую характеристику (зависимость тока стока от напряжения между истоком и стоком) получают при фиксированном напряжении на затворе. С увеличением напряжения ток стока сначала растет, а затем это нарастание замедляется. Явление, напоминающее насыщение, объясняется тем, что с увеличением напряжения на стоке одновременно повышается обратное напряжение на p-n-переходе и канал сужается (его сопротивление возрастает). Напряжение на затворе устанавливается с помощью ключа К.


Порядок проведения измерений и обработки результатов

1) Подключить к источнику питания ВС 4-12 схему, представленную на рис. 5.

2) Переключатель выходного напряжения источника питания ВС 4-12 установить в положение «12 В».

3) Подать на затвор с помощью ключа К напряжение 1 – 1,5 В. Увеличивая напряжение от 0 до 12 В, при помощи вращения ручки потенциометра R, снять стоковую характеристику транзистора. Для этого необходимо изменять напряжение на стоке ступенчато с шагом в 1 В и при этом записывать в таблицу соответствующие каждому шагу значения тока по показаниям микроамперметра.

4) Снять стоковую характеристику транзистора при напряжении на затворе =0 В (т.е. повторить измерения пункта 3, но при разомкнутом ключе К).

5) Занести все измерения в таблицу. Построить стоковые характеристики, т.е. зависимость между током и напряжением при двух различных напряжениях на затворе.



Таблица

=1 В

=0

, В

, мА

, В

, мА

1




2









Контрольные вопросы

  1. Что общего у полевого транзистора с биполярным транзистором, электронной лампой?

Опишите устройство полевого транзистора с управляющим p-n-переходом.

Чем определяется толщина канала в полевом транзисторе с управляющим p-n-переходом.

Объясните причину насыщения в стоковой характеристике полевого транзистора.

Как зависит вид стоковой характеристики от напряжения на затворе?

В чем отличие полевых транзисторов с изолированным затвором? Что физически означает изолированный затвор?

Опишите устройство и работу полевого транзистора с встроенным каналом.

Опишите устройство и работу транзистора с индуцированным каналом.

Как возникает инверсия типа проводимости?

1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Кризис - это когда покупаешь в магазине верёвку, а на мыло не хватает денег.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Изучение работы полевого транзистора", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru