ADALM2000实验:将MOS晶体管连接为二极管

目标:

本次实验的目的是研究将MOS场效应晶体管(NMOS和PMOS)连接为二极管时的正向/反向电流与电压特性。

材料:


  • ADALM2000主动学习模块
  • 无焊面包板
  • 一个100 Ω电阻
  • 一个ZVN2110A NMOS晶体管
  • 一个ZVP2110A PMOS晶体管

NMOS说明

增强型NMOS晶体管栅源的电流与电压特性可以使用ADALM2000实验室硬件和以下连接来测量。使用面包板,将波形发生器W1连接到电阻R1的一端。将示波器输入2+也连接到这里。将M1的栅极和漏极连接到R1的另一端,如图所示。M1的源极连接至负电源Vn(–5 V)。将示波器输入2-和示波器输入1+连接到M1的栅极-漏极节点。示波器输入1–最好接地,以降低噪声影响。构建电路时,确保关闭电源Vn。确保所有连接都正确之后,接通电源。

图1.NMOS二极管连接图。

硬件设置

波形发生器配置为100 Hz三角波,峰峰值幅度为10 V,偏移为0 V。示波器的差分通道2(2+、2-)用于测量电阻(和晶体管)中的电流。连接示波器通道1 (1+)的单端输入,以测量晶体管两端的电压。流过晶体管的电流是2+和2-之间的电压差除以电阻值(100 Ω)的结果。

图2.NMOS二极管面包板电路。

程序步骤

将捕获的数据加载到Excel表格中,计算电流。计算并绘制电流与晶体管两端电压(VGS)的曲线。应没有反向流动电流。在正向导通区域,电压-电流应呈二次函数关系。计算并绘制电流与VGS的平方根曲线。比较两条曲线的形状并评论。VGS的平方根曲线。比较两条曲线的形状并评论。

图3.NMOS二极管XY曲线。

PMOS说明

使用PMOS器件,重复实验。连接方法类似,如图4所示。您可能注意到,在本示例中,示波器输入的极性发生反向。所以,示波器屏幕的电压和电流方向与NMOS示例中类似。M1的源极连接至正电源Vp (+5 V)。将示波器输入2+和示波器输入1–连接到M1的栅极-漏极节点。构建电路时,确保关闭电源(Vp)。确保所有连接都正确之后,接通电源。

图4.PMOS二极管连接图。

硬件设置

波形发生器配置为100 Hz三角波,峰峰值幅度为10 V,偏移为0 V。示波器的差分通道2(2+、2-)用于测量电阻(和晶体管)中的电流。连接示波器通道1 (1–)的单端输入以测量晶体管两端的电压。流过晶体管的电流是2+和2-之间的电压差除以电阻值(100 Ω)的结果。

图5.PMOS二极管面包板电路。

程序步骤

将捕获的数据加载到Excel表格中,计算电流。计算并绘制电流与VGS的曲线。应没有反向流动电流。在正向导通区域,电压和电流应呈二次函数关系。计算并绘制电流(ID)与VGS的平方根曲线。比较两条曲线的形状并评论。

图6.PMOS二极管XY曲线。

问题

  • 通过绘制ID和VGS的测量数据曲线,找到并报告VTH和K (W/L)的值。比较NMOS和PMOS的VTH和K (W/L)值,有什么区别?

您可以在学子专区博客上找到问题答案。

作者

Doug Mercer

Doug Mercer

Doug Mercer 在1977至2009年间一直在ADI公司从事全职工作,最后14年担任ADI公司研究员。ADI公司高速转换器产品系列的30多款标准产品都有他的贡献,AD783就是其中一款。自2009年起,他转而担任ADI公司的兼职顾问研究员,最近主要是作为ADI公司与伦斯勒理工学院的联络人,从事本科生电气工程教育推广和发展方面的工作。

Antoniu Miclaus

Antoniu Miclaus

Antoniu Miclaus现为ADI公司的系统应用工程师,从事ADI教学项目工作,同时为Circuits from the Lab®、QA自动化和流程管理开发嵌入式软件。他于2017年2月在罗马尼亚克卢日-纳波卡加盟ADI公司。他目前是贝碧思鲍耶大学软件工程硕士项目的理学硕士生,拥有克卢日-纳波卡科技大学电子与电信工程学士学位。