Ministerul Educaţiei al Republicii Moldova

Universitatea Tehnică a Moldovei

Facultatea Radioelectronică şi Telecomunicaţii

Catedra CPAE

Lucrare de laborator nr.7

La disciplina: Materiale și componente în electronică.

Tema: Studiul tranzistorului cu efect de cîmp.

A efectuat

studentul grupei SER-111: Barladean I.

A verificat

asistent universitar Cosolapov A.

Chişinău 2012

Scopul lucrării

Studiul tranzistorului cu efect de cîmp (TEC), analiza caracteristicilor statice

și a parametrilor.

Tranzistorul cu efect de câmp cu poartă joncţiune (TECJ).

Tranzistorul cu efect de câmp cu poartă joncţiune (TECJ) este un dispozitiv

electronic unipolar (conducţia se face printr-un singur tip de purtători fie electroni,

fie goluri). Este format dintr-un cristal semiconductor în care se realizează un canal

conductor prevăzut la capete cu contacte pentru aplicarea tensiunii de alimentare şi

un electrod de comandă a curentului din canal. Contactele de la capete sunt

denumite: sursă - electrodul prin care purtătorii pătrund în canal, şi drenă –

electrodul prin care purtătorii sunt evacuaţi din canal. Tipul n sau p al materialului

semiconductor din care este făcut canalul, determină tipul purtătorilor mobili de

sarcină: electroni şi respectiv goluri.

Schimbarea conductanţei canalului se obţine prin câmpul creat de o tensiune

care se aplică celui de-al treilea electrod numit poartă sau grilă.

La tranzistorul TECJ secţiunea efectivă a canalului este modificată prin

comanda lărgimii regiunii de trecere a unei joncţiuni pn. În fig.1a, este prezentată

structura simplificată a unui astfel de tranzistor realizat într-un cristal

semiconductor tip n unde au fost obţinute două joncţiuni pn care lasă între ele un

canal conductor. Cele două joncţiuni sunt polarizate invers, iar mărimea tensiunii

de polarizare comandă lărgimea regiunilor de trecere şi deci secţiunea efectivă a

canalului.

În fig.1b, este arătată o variantă de realizare a unui TECJ în tehnologie

planar epitaxială. Canalul este realizat din regiunea n crescută pe substratul p+.

Joncţiunile grilă-canal şi substrat-canal, delimitează clar canalul conductor.

Mod.

Coala № docum. Semnat Data

Coala

2

UTM 525.1 111.06.07 LL

Elaborat Barladean I. Verificat Cosolapov A.

Tranzistorul unipolar.

Lit. Coli

UTM FRT SER-111

Realizarea contactelor ohmice se face pe regiuni dopate n+. În unele cazuri

substratul este utilizabil ca electrod de comandă similar grilei iar uneori se

conectează împreună cu grila.

Atenţie!: Trebuie evitat regimul accidental de polarizare directă a joncţiunii

poartă-canal care conduce la o disipaţie termică în regiunea de trecere putând

deteriora tranzistorul.

1. Caracteristici statice ale TECJ.

a. Caracteristici de ieşire (de drenă)

În cazul tensiunilor de drenă mici, între ID şi VD există o relaţie liniară,

caracteristicile ce trec prin origine sunt drepte şi au panta dependentă de tensiunea

aplicată pe poartă.

Cu creşterea tensiunii pozitive pe drenă , după atingerea unei anumite valori

VDS curentul se saturează, caracteristicile fiind drepte, paralele cu abscisa.

b. Caracteristici de transfer.

Mod Coala

№ document Semnat Data

Coala3UTM 525.1 111.06.07 LL

Această familie de caracteristici se trasează de obicei pentru regimul de

saturaţie când curentul ID este slab influenţat de tensiunea VDS.

Pentru tensiuni de grilă mici, caracteristica de transfer poate fi considerată

liniară. Spre tensiuni negative apropiate de Vp (tensiunea de prag la care

tranzistorul se blochează), caracteristica de transfer prezintă o pantă variabilă.

c. Parametrii tranzistorului TECJ.

1) Transconductanţa (conductanţa mutuală, panta), gm, se defineşte ca:

2) Conductanţa de drenă (conductanţa de ieşire) gD

3) Factorul de amplificare static în tensiune, μT

Parametrii gm, gD şi μT sunt legaţi prin relaţia:

(6)

Mod Coala

№ document Semnat Data

Coala4UTM 525.1 111.06.07 LL

IMPORTANT DE REŢINUT :

Precauţii la manipularea tranzistoarelor TECMOS

Tranzistoarele TECMOS se pot distruge uşor prin străpungere în timpul

montării în circuitele electronice datorită impedanţei foarte mari de intrare care

favorizează acumularea unei sarcini electrostatice şi provoacă apariţia unei

diferenţe de potenţial pe grilă, conducând la străpungerea stratului de oxid.

Capacitatea corpului uman depăşeşte 300 pF şi în anumite condiţii se poate

încărca electrostatic la peste 10 KV. Alte surse de tensiuni periculoase sunt

casetele şi distanţierele din polistiren, policlorură de vinil ş.a. De asemenea,

tensiuni mari pot genera echipamentele de testare şi ciocanele de lipit.Este necesr

să se prevadă o serie de măsuri de protecţie faţă de pericolul generat de aceste

surse de tensiuni periculoase pentru dispozitiv:

pentru anularea sarcinii statice tranzistoarele sunt ţinute în cutii metalice sau

cu terminalele scurtcircuitate printr-un inel conductor;

toate echipamentele de manipulare şi ciocanul de lipit se leagă la masă,

se recomandă ventilarea cu aer ionizat a zonei de lucru;

operatorul va purta legat la încheietura mâinii un conductor conectat printr-

un rezistor de 1MΩ la masa generală iar planşeta de lucru este de obicei dintr-un

cauciuc conductor conectat la masă;

nu trebuie depăşite tensiunile tranzitorii de vârf specificate în foile de

catalog;

nu se scot şi nu se introduc tranzistoarele în circuite aflate în stare de

funcţionare .

Pentru protecţia directă la unele dispozitive TECMOS sunt introduse în

structură joncţiuni Zener cuplate între grilă şi sursă. Dezavantajul acestei soluţii de

protecţie este reducerea impedanţei de intrare a tranzistorului.

Mod Coala

№ document Semnat Data

Coala5UTM 525.1 006 07 LL

Mod Coala

№ document Semnat Data

Coala6UTM 525.1 006 07 LL

Concluzie

În această lucrare de laborator am analizat principiul de funcționare a

tranzistoarelor cu efect de cîmp, ceea ce ne-a permis sa observam că în raport

cu tranzistoarele bipolare, tranzistoarele cu efect de câmp au avantajul unei

impedanțe de intrare mari, întrucît curentul de grilă (de comandă) este mult mai

mic. În plus, tehnologia de fabricație este mai simplă și în circuitele

integrate ocupă o arie mai mica.

Mod Coala

№ document Semnat Data

Coala7UTM 525.1 111.06.07 LL