Задача 2. Физические основы электроники, часть 1

Физические основы электроники, часть 1

Практическое занятие №9

Тема: Полевые транзисторы

Задача 1

Полевой транзистор с управляющим р-n- переходом и каналом n- типа используется в цепи усилительного каскада, изображенной на рис. 1. Напряжение отсечки транзистора U _отс = +2 В, максимальный ток стока I _Cmax = 1, 8 мА. Известно, что при напряжении источника питания E _C = 20 В протекает ток стока. I _C = 1 мА. Модуль коэффициента усиления усилителя по напряжению | K_U | = 10.Определить: а) напряжение смещения затвор-исток U _3И ; б) крутизну транзистора в рабочей точке S; в) сопротивление резистора в цепи истока R _И; г) сопротивление нагрузки в цепи стока R _Н. Предположите, что внутреннее сопротивление транзистора R_i > > R _Н и что на рабочей частоте емкостное сопротивление С _Ипренебрежимо мало.

Решение

а) Определим напряжение затвор-исток, U _3И, используя выражение

I _C = I _Cmax(1- | U _3И|/ U _отс)².

Подставляя значения, данные в условии задачи, получаем:

1× 10^-3=1, 8× 10^-3(1-| U _3И|/2)²,

откуда

| U _3И| = +0, 5B.

б) Найдем максимальную крутизну прибора

S _max = 2 I _C.макс/ U _отс = 2× 1, 8× 10^-3/2 = 1, 8 мА/В.

Следовательно, крутизна транзистора в рабочей точке

S=S _max(1-| U _3И|/ U _отс) = 1, 8× 10^-3(1-0, 5/2) = l, 35 мА/В.

в) Вычислим сопротивление резистора в цепи истока:

R _И = | U _3И|/ I _C = 0, 5/ (1× 10^-3) = 0, 5 кОм.

г) Учитывая, что R_i > > R _С, сопротивление резистора в цепи стока найдем из выражения

| K_U | = SR _C,

откуда

R_C = | K_U |/ S = 10/(1, 35× 10^-3) = 7, 4 кОм.

Задача 2

Полевой транзистор КП103М включен в усилительный каскад по схеме с общим истоком (рис. 2). Цепь стока питается от источника с напряжением E _С= 25 В. Для подачи смещения в цепь затвора используется дополнительный источник E _см. Выходные характеристики транзистора изображены на рис. 3. Известно, что постоянная составляющая напряжения U _ЗИ.РТ = 1, 9 В, амплитуда переменной составляющей напряжения U_{т ЗИ} = 0, 4 В, сопротивление резистора нагрузки R _Н = 3 кОм, а максимально допустимая мощность, рассеиваемая транзистором, Р _макс = 90 мВт. Требуется: а) на выходных характеристиках найти положение рабочей точки транзистора (т.е., определить I _С.РТ и U _СИ.РТ) и построить его стокозатворную характеристику; б) построить линию Р _макс; в) графическим способом определить амплитуду переменной составляющей тока стока I_{m С} и амплитуду выходного напряжения U_{mR н} = U_{m СИ}, коэффициент усиления по напряжению K_U, выходную мощность Р _вых и мощность, рассеиваемую на нагрузке постоянной составляющей тока стока Р_{R 0}. Найти также полную потребляемую мощность в цепи стока P ₀ и КПД цепи стока h. Проверить, не превышает ли мощность, выделяемая на транзисторе в режиме покоя Р _РТ, максимально допустимую P _макс. Определить величину напряжения смещения, необходимого для обеспечения данного рабочего режима работы транзистора.