Şekil 1. n kanallı bir FET in Geçiş ve Çıkış Özeğrileri

Transkript

1 DENEY NO : 3 DENEYİN ADI : FET - Elektriksel Alan Etkili Transistör lerin Karakteristikleri DENEYİN AMACI : FET - Elektriksel Alan Etkili Transistör lerin karakteristiklerini çıkarmak, ilgili parametrelerini hesaplamak ve gerilim kuvvetlendirici olarak kullanmak. Deneyle İlgili Ön Bilgi: FET (Field Effect Trasistor), elektriksel alan etkisi ile devreden geçen akımın kontrol edilebildiği elektronik bir devre elemanıdır. FET in kanal uçlarına, taşıyıcıların daima Source (emetör) dan Drain (kolektör) e gitmelerini sağlayacak şekilde bir gerilim uygulanır. Yani n kanallı FET te elektronlar, p kanallı FET te oyuklar Source dan Drain e giderler. Kontrol gerilimi ise Gate (Beyz) ile Source (Emetör) jonksiyonlarını ters kutuplayacak şekilde uygulanır. Bu durumda FET kanalından geçen akım ile FET in uçlarına uygulanan gerilimlerin birbiriyle olan bağıntılarını, aşağıda Şekil 1 ile gösterilen FET Geçiş Özeğrisi ve Çıkış Özeğrisi ifade eder. Şekil 1. n kanallı bir FET in Geçiş ve Çıkış Özeğrileri Şekil 1 de sol kısımdaki Geçiş Özeğrisinde görüldüğü gibi, devreden geçen akım V GS kontrol gerilimine bağlıdır. Bununla birlikte devreden geçen akım - küçük V DS ler dışında, FET in V DS geriliminden bağımsızdır. Devre akımının sıfır olduğu V GS kontrol gerilimine KISILMA GERİLİMİ - V P denir. Bu durumda FET kesimdedir. FET in en basit şekilde kutuplanmasıyla üzerinden akım akıtıldığında elde edilen Şekil 1 deki eğriler aynı zamanda statik çalışma eğrisi olarak bilinir. Statik çalışmada akım yolu üzerinde bir yük yoktur (Ry=0). Devrenin girişine uygulanmış bir işareti, kuvvetlendirilmiş olarak çıkıştan alabilmek için FET in akım yolu üzerine, Şekil 2 de görüldüğü gibi seri bir yük direnci bağlanmalıdır. 6

2 Şekil 2. FET in Ry yük direnci ile yüklenmiş basit kutuplama devresi ve çıkış öz eğrisinden çalışma noktasının bulunması Bu durumda Şekil 2 deki devre ve grafikten anlaşılacağı üzere V V I. R DS DD D Y eşitliği yazılabilir. Bu eşitlik gereğince, eğimi Ry ile belirlenen ve doğru akım yük doğrusu adı verilen bir doğru, çıkış eğrisi üzerine çizildiğinde ( Şekil 2 ) devrenin doğru akım çalışma noktaları elde edilir. Elde edilen bu çalışma noktaları girişe değişken işaret uygulanmazken devreden geçen sükûnet akımını ve FET uçlarındaki sükûnet gerilimini verir. Şekil 2 de gösterilen eğri aynı zamanda Dinamik çalışma eğrisi olarak bilinir. Girişe sinüzoidal bir elektriksel işaret uygulansa, çıkışta oluşacak dalga şekli dinamik çalışma eğrisi üzerinden bulunabilir. Şekil 3 de görüldüğü gibi girişe uygulanan işaret, geçiş öz eğrisi üzerinden taşındığında çalışma noktası etrafında bir değişim gösterecektir. Bu değişim çıkış öz eğrisi üzerine taşındığında, yük doğrusu ile kesişen noktalar kuvvetlendirilmiş çıkışı verecektir. 7

3 Şekil 3. FET ile gerilim kuvvetlendirilmesi Şekil 3 de çıkış özeğrisindeki yük doğrusunun eğimi aynı zamanda küçük işaret gerilim kazancını belirlemektedir. Ry arttırılarak gerilim kazancı arttırılabilir. Şekle dikkatle bakıldığında görülen diğer bir özellik ise çıkışın girişe göre 180 faz farklı olmasıdır. Deneyin Yapılışı: 1. Şekil 4 teki FET li gerilim kuvvetlendiricisi devresini kurun. Giriş Çıkış 8

4 Şekil 4. FET li gerilim kuvvetlendiricisi 2. Devreye enerji veriniz. Osiloskoptan giriş ve çıkış gerilim genliklerini takip ederek aşağıdaki eksen takımları üzerine çizin. ADIM 2 Giriş sinyali ADIM 2 Çıkış sinyali Giriş genliğini, çıkışta Şekil 5 te görüldüğü gibi bir distorsiyon oluşuncaya kadar arttırın. Şekil 5. Distorsiyonlu çıkış gerilimi Giriş genliğini osiloskop ekranından okuyup kaydedin. Vg=...volt. Çıkış genliğini osiloskop ekranından okuyup kaydedin. Vç =...volt. Devrenin gerilim kazancını hesaplayın. K v hesap V ç V g 3. Vg ve Vç değerlerini elektronik voltmetre ile ölçerek kazancı tekrar hesaplayın, fark var mı? K v ölçüm V ç V g 4. Sinyal kaynağını kaldırın. (Osilatörle olan bağlantı kablosunu sökün). FET uçlarındaki DC voltaj değerlerini elektronik voltmetre ile ölçün. V G =... volt V D =... volt 9

5 V S =...volt Çalışma Soruları: 1. FET kuvvetlendiricilerin kutuplama yöntemleri nelerdir? 2. FET in bipolar transistöre (BJT) göre avantaj ve dezavantajları nelerdir? 3. Deneyde Şekil 4 teki C 2 kondansatörü kaldırılırsa ne olur? Bu durumda gerilim kazancını hesaplayın ve 3. adımlarda elde edilen çalışma noktalarını karşılaştırınız. 5. Özeğrileri kullanarak FET parametrelerini elde edin. Bu parametreleri kullanarak AC sinyal analizini yapınız. Sonucu, deney sonucuyla karşılaştırınız. 6. Bir FET ten değeri gerilimle kontrol edilebilen bir direnç olarak hangi şartlarda yararlanılabilir, açıklayınız. 7. FET in ısıl değişim parametrelerinin bipolar transistöre göre çok küçük olmasının sebeplerini araştırınız. 10