1.     Cel ćwiczenia.

              Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z właściwościami i podstawowymi parametrami tranzystorów polowych. Szczegółowo zajmiemy się tranzystorem złączowym JFET BF245A
( z kanałem typu n), oraz tranzystorem MOSFET BS170 (z kanałem wzbogaconym typu n).

2.      Wprowadzenie.

Tranzystor polowy jest przyrządem półprzewodnikowym, którego działanie polega na sterowaniu prądu za pomocą pola elektrycznego. Istnieją dwa typy tranzystorów polowych tranzystor polowy złączowy (JFET) oraz tranzystor polowy z izolowaną bramką (MOSFET). W tranzystorach polowych złączowych bramka jest oddzielona od kanału złączem p-n lub n-p spolaryzowanych wstecznie. W tranzystorach typu MOSFET cienka warstwa SiO2 izoluje bramkę od kanału. Stąd prądy upływ bramki wynoszą dla tranzystorów polowych od 1pA do 1nA, a odpowiadająca temu rezystancje wyjściowe wynoszą  (109 … 1012 )W .

Tranzystor polowy złączowy (FET) - na dwóch kanałach płytki materiału półprzewodnikowego typu n wytwarza się połączenia, które nazywamy źródłem ( source ) oraz drenem ( drain ). Na skutek podłączenia napięcia zasilającego pomiędzy krańce płytki płynie przez nią prąd. Prąd ten jest prądem nośników większościowych, którymi w tym przypadku są elektrony. Nośniki prądu dyfundują przez złącze pozostawiając wyłącznie nie zobojętnione dodatnie jony po stronie n oraz ujemne jony po stronie p złącza Wraz ze wzrostem polaryzacji złącza w kierunku zaporowym wzrasta także grubość obszaru wypełnionego nieruchomymi, nie zobojętnionymi ładunkami. Konduktywność tego obszaru jest nominalnie równa zeru, ponieważ nie występują w niej nośniki prądu. Tak więc efektywna szerokość kanału stopniowo maleje wraz ze zwiększaniem polaryzacji w kierunku zaporowym.

Rys.1. Uproszczona budowa tranzystora JFET. S- źródło, G - bramka, D - dren, 1 - obszar zubożony,  2 – kanał
 

Tranzystor polowy z izolowaną bramką (MOSFET) - do płytki półprzewodnikowej np. typu p , stanowiącej podłożę, są dyfundowane dwa silnie domieszkowane obszary typu n, które tworzą połączenie źródła i drenu z kanałem utworzonym w półprzewodniku. Metalowa elektroda bramki jest odizolowana od podłoża warstwą tlenku krzemu. Cechą charakterystyczną tego typu tranzystorów jest to, że bramka jest odizolowana od kanału cienką warstwą dwutlenku krzemu. Przy zerowym napięciach polaryzacji. Bezpośrednio przy obszarach typu n tworzą się strefy zubożone złącz pn. Rezystancja źródło – dren jest bardzo duża, jest to w zasadzie rezystancja dwu diod połączonych szeregowo przeciwstawnie.   

Rys.2. Tranzystor polowy z izolowaną bramką (MOSFET)

Tranzystory z izolowaną bramką mogą być budowane w dwóch zasadniczych wersjach. Pierwszą z nich stanowi tranzystor ze zubażaniem nośników w kanale. W tym typie tranzystora, przy UGS=0 kanał przewodzi prąd. Zwiększenie zaporowego napięcia bramki powoduje zmniejszenie liczby nośników w kanale. Ponieważ kanał w tranzystorze powstaje w wyniku odpowiednich procesów technologicznych, tranzystor ten nosi nazwę tranzystora unipolarnego z wbudowanym kanałem.

1.      

2.      

3.     Schemat układu pomiarowego.

Rys.3. Schemat układu pomiarowego tranzystora BF245A

Rys.4. Schemat układu pomiarowego tranzystora BS170

4.     Opracowanie wyników.

Tab1. Wyniki pomiarów badania prądu drenu (Id) w funkcji napięcia bramki(Ugs) przy zadanym napięciu drenu (Uds) dla tranzystora BF245A