Praktikum Elektronik 2 Versuch : Kennlinien u. Kenndaten von Feldeffekttransistoren Fassung vom 26.02.2009

Versuchsdatum:

Gruppe:

Teilnehmer:

Semester:

1.

Vorbereitung. (Vor Beginn des Praktikums durchzuführen!)

1.1

Informieren Sie sich bitte sehr sorgfältig über das Thema “Feldeffekt- Transistoren“ anhand Des Skriptums zu “ Elektronik 1 “

1.2

Studieren Sie gründlich die im Anhang beigefügten Datenblätter zu den im Praktikum verwendeten FET- Typen BF245A (JFET) und BS108G (MOSFET)

1.3

Die in den Datenblättern angegebenen Grenzwerte dürfen keinesfalls überschritten werden ! Überlegen Sie deshalb vorher, wie groß Ströme und Spannungen werden dürfen. Stellen Sie sicher, daß beim Zuschalten von Spannungen der Transistor nicht überlastet wird und schätzen Sie bei jedem Versuchspunkt die im FET umgesetzte maximale Verlustleistung ab! (evtl. Datenblätterwerte heranziehen!)

1.4

Schaltzeichenerklärung: X- Verstärker

Frequenzgenerator

Zweikanal-

Zur Erzeugung einer

Oszilloskop

Dreieckspannung

Uo

Konstantspannungsquelle

Testat:

zur XYY -Verstärker

…………………………………… (Datum, Namenszeichen)

Darstellung (Kennlinie)

Praktikum Elektronik 2 1.5

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg

Verbinden Sie unter Punkt 2 jeweils die gezeichnete Meßschaltung mit den 2 EingangsKanälen des Oszilloskops. Alle Kennlinien werden im xy- Modus des Oszilloskops aufgenommen. Stellen Sie zuerst im Zeitbereich die richtigen Signale ein und achten Sie darauf, daß nur eine Periode vollständig angezeigt wird.

2.1

Sperrschichtfeldeffekttransistor (JFET) a) Übertragungskennlinie ID = f(UGS), UDS = Konstant Nehmen Sie jeweils in ein Diagramm die Übertragungskennlinie für • drei Werte von UB (15V, 7V, 3V), bei Raumtemperatur (Tu) • zwei Umgebungstemperaturen T (Raumtemperatur, Kältespray), bei UB = 15Vauf. Meßschaltung:

Meßfrequenz circa 200Hz

Diagramm mit UB als Parameter, T = Tu :

hier einkleben

Feldeffekttransistoren

Fassung vom 26.02.2009

Seite 2 von 12

Praktikum Elektronik 2

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg Diagramm mit T als Parameter, UB = 15V :

hier einkleben

Feldeffekttransistoren

Fassung vom 26.02.2009

Seite 3 von 12

Praktikum Elektronik 2

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg

b) Ausgangskennlinienfeld ID = f(UDS), UGS = konstant Nehmen Sie für drei verschiedene Gatespannungen UGS die zugehörigen Kennlinien ID = f(UDS) in ein gemeinsames Diagramm auf.

Meßschaltung:

Meßfrequenz circa 200Hz,

UB ≈ 5V,

UG max = 15V

Diagramm:

hier einkleben

Feldeffekttransistoren

Fassung vom 26.02.2009

Seite 4 von 12

Praktikum Elektronik 2 3.

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg

Auswertung zu 2.1:

Alle Oszillogramme müssen komplett beschriftet sein! Benützen Sie für Erläuterungen die Rückseiten dieser Aufgabenblätter. Verwenden Sie einige Sorgfalt auf Ihre Formulierungen.

2.1

Sperrschichtfeldeffekttransistor:

Zu

2.1a, Übertragungskennlinie ID = f (UGS), UDS = konstant. • Ermitteln Sie jeweils den Strom IDSS und die Pinch – Off – Spannung UGSP • Entnehmen Sie den aufgenommenen Kennlinien die Steilheiten gm für die jeweils durch ID =

IDSS und ID = IDSS festgelegten Punkte. 2

• Geben Sie eine physikalische Erklärung für die Beobachtung, daß bei der

Übertragungskennlinie im Sättigungsgebiet mit steigenden UDS auch der Strom ID leicht anssteigt. (bei konstandem UGS) • Welche charakteristischen Veränderungen sind bei der Übertragungskennlinie

qualitativ zu beobachten, wenn die Temperatur des JFET erniedrigt wird? (im Versuch: Kältespray) Erläutern Sie die hierfür relevanten physikalischen Effekte. Zu

2.1b, Ausgangskennlinienfeld ID = f (UDS), UGS = konstant. • Unterscheiden und markieren Sie Trioden – und Sättigungsbereich. • Ermitteln Sie für jede aufgenommene Kennlinie den Ausgangswiderstand rDS des

JFET im Sättigungsgebiet. • Ermitteln Sie für jede der aufgenommenen Kennlinien den Widerstand RDSon = f (UGS)

im Triodenbereich (UDS < < UDSsat) Erläutern Sie, weshalb der JFET in diesem Bereich einen näherungsweise konstanten niederohmigen Widerstand darstellt. Feldeffekttransistoren

Fassung vom 26.02.2009

Seite 5 von 12

Praktikum Elektronik 2 2.2

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg

Isolierschichtfeldeffekttransistor (MOSFET) a) Übertragungskennlinie ID = f (UGS), UDS > UDS sat •

Erhöhen Sie die Generatoramplitude UG vorsichtig soweit, daß der Drainstrom ID den Wert von 15mA nicht überschreitet.

•

Welche maximale Momentanleistung Pm (t) könnte bei dieser Anordnung im FET prinzipiell umgesetzt werden?

Antwort:

Stellen Sie die Übertragungskennlinie bei zwei Temperaturen dar (Raumtemperatur, Kältespray) Meßschaltung:

Meßfrequenz circa 200Hz,

UB = 15V

Diagramm:

hier einkleben

Feldeffekttransistoren

Fassung vom 26.02.2009

Seite 6 von 12

Praktikum Elektronik 2

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg

b) Ausgangskennlinienfeld ID = f (UDS), UGS = konstant

Nehmen Sie für drei verschiedene Gatespannungen UGS die Kennlinie in ein gemeinsames Diagramm auf. Auch hier soll Id = 15mA nicht überschritten werden.

Meßschaltung:

Meßfrequenz circa 200Hz,

UB ≈ 3V,

UG max = 15V

Diagramm:

hier einkleben

Feldeffekttransistoren

Fassung vom 26.02.2009

Seite 7 von 12

Praktikum Elektronik 2

Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg

Auswertung zu 2.2:

2.2

Isolierschicht – Feldeffekt – Transistor (MOSFET)

Zu

2.2.a, Übertragungskennlinie ID = f (UGS), UDS > UDSsat • Ermitteln Sie für jede der bei zwei unterschiedlichen Temperaturen aufgenommenen

Kennlinien die Steilheit gm beim Strom ID = 10mA

Zu

2.2.b, Ausgangskennlinienfeld ID = f (UDS), UGS = konstant. • Unterscheiden und markieren Sie Trioden – und Sättigungsbereich. • Ermitteln Sie für die oberste aufgenommene Kennlinie den Ausgangswiderstand rDS des

MOSFET im Sättigungsbereich. •

Entnehmen Sie für jede Kennlinie den Widerstand RDson = f (UGS) für UDS