Deneyin Adı : FET - Elektriksel Alan Etkili Transistörlerin

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 VGS kontrol
gerilimine bağlıdır. Bununla birlikte devreden geçen akım - küçük VDS’ler dışında, FET’in
VDS geriliminden bağımsızdır. Devre akımının sıfır olduğu VGS kontrol gerilimine “KISILMA
GERİLİMİ - VP” 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
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 VDS  VDD  I D .RY 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
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.
Çıkış
Giriş
8
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 Çıkış sinyali
ADIM 2 Giriş 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.
V
Kv
 ç
hesap Vg
3. Vg ve Vç değerlerini elektronik voltmetre ile ölçerek kazancı tekrar hesaplayın, fark
var mı?
V
Kv
 ç
ölçüm Vg
4. Sinyal kaynağını kaldırın. (Osilatörle olan bağlantı kablosunu sökün). FET uçlarındaki
DC voltaj değerlerini elektronik voltmetre ile ölçün.
VG = ........ volt
VD = ........ volt
9
VS = ........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 C2 kondansatörü kaldırılırsa ne olur? Bu durumda gerilim
kazancını hesaplayın.
4. 2. 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