實驗八接面場效電晶體的特性

(1)

應用電子學實驗(I)

實驗八之1

實驗八接面場效電晶體的特性

零件

接面場效電晶體(FET) K30 一枚；

可變電阻 5k、10k、100k 各一枚；

電阻 4.7k、5.6k、10k、20k、330k、1MΩ 各一枚；

電容 4.7µF 、0.01µF 各一枚。

精密電阻 1k 一枚

目的

了解及測試場效電晶體的特性及簡單應用電路。

。

預習問題

1. 如何判別K30FET之三隻腳各為何極？

2. 請在2SK30之資料中，找到下列參數之範圍：

(a) IDSS；(b)VT；

註：IDSS的範圍鍵可分為R、O、Y、GR等級別，我們實驗用的是Y或GR級。

3. 請敘述FET的特性，並畫出不同VGS，對應的ID對VDS之特性曲線。

4. 請設計對本實驗所有程序的數據紀錄表格。

程序

＜1＞場效電晶體(FET)之特性

接腳如右圖。K30 FET之接腳請查閱補充資料。

調整可變電阻(10kΩ)可改變VGS。VGS由0V 至-3V，每隔0.2V讀取ID的值。(ID=VD/1k)

V

(2)

實驗八之2

＜2＞FET電流源：

1. 這裡我們要設計一個1mA的電流源，RL部分先不接電阻，也就是+15V直接接1kΩ精密電阻，以量測1 kΩ兩端的電壓來計算電流大小，調整5k可變電阻（RS），使得1kΩ兩端電壓為1V。記錄此時的RS值為多少？

2. RS維持不變，將RL接上一個100kΩ的可變電阻做負載，負載電流為ID。調整可變電阻，

記錄不同RL值下之ID(ID=VD/1k)及VDS（用 DVM測）。

3. 你的ID在不同的VDS變化大嗎？什麼時候（何 VDS值？）此FET不可做為一定電流源？

＜3＞源極隨耦器 (Source Follower) 右圖為一非常簡單之源極隨耦器。Vin

用1kHz，Vp-p=0.2V，DC offset=0 之弦波輸入，記錄Vout之振幅，求此隨耦器之

A V

v

V

out in

( = )

。

註：當V_in=0時，請先用DVM測V_GS和 V_DS。

＜4＞電壓控制的可變電阻(Voltage Controlled Variable Resistor) 在上面程序之中，FET在

飽和區（或稱恆流區）操作時可用作一定電流源，

在線性區時則不行。在本程序中，FET在此區像一個電阻，而電阻值可由VGS

控制。

1. 接線如右圖， Vin 用 1kHz 、振幅 0.1V 之弦波輸入，調整100kΩ之可變電阻，記錄VGS和Vout。

（VGS由0 V 調到-2.4 V，

間隔0.3V。)

2. 將Vin改用三角波輸入，在不同VGS下觀察其Vout失真之情形。

(3)

實驗八之3

問題與討論

1. 由程序1之結果畫出

I

_D對

V

_GS圖，找出

I

_DSS及V_p。

在飽和區時， )²

2 ^GS ^p

DS

(V V

I

=κ − ，κ為一常數。將你的結果與此公式比較，說明你的結果符合此公式並求出κ值。並由此可得出Gm對VGS-Vp之關係。

註：你可用 I_D對V_GS作圖，由此可得κ及V_p

。

2. (1)由程序2之結果，畫出ID對VDS圖，VDS為多大時FET由飽和區（或稱恆流區）進入線性區？

(2)當FET在飽和區時，此定電流源工作良好，你可否由程序1所得之結果預測此定電流源之ID？並和你的實驗結果比較。

3. 在程序3中，源極隨耦器之Av是否比1小很多？是否能由Av求出Gm？並和問題 1中所得的結果比較。

4. 程序4之電路可簡化如右圖，在線性區的 FET我們可用一可變電阻R代表。畫出R對VGS

圖。

實驗八接面場效電晶體的特性