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將MOS晶體管連接為二極管

發布時間：2020-07-01 來源：Doug Mercer 和 Antoniu Miclaus 責任編輯：wenwei

【導讀】本次實驗的目的是研究將MOS場效應晶體管（NMOS和PMOS）連接為二極管時的正向/反向電流與電壓特性。

材料:

● ADALM2000主動學習模塊

● 無焊麵包板

● 一個100 Ω電阻

● 一個ZVN2110A NMOS晶體管

● 一個ZVP2110A PMOS晶體管

NMOS說明

增強型NMOS晶體管柵源的電流與電壓特性可以使用ADALM2000實驗室硬件和以下連接來測量。使用麵包板，將波形發生器W1連接到電阻R1的一端。將示波器輸入2+也連接到這裏。將M1的柵極和漏極連接到R1的另一端，如圖所示。M1的源極連接至負電源Vn(–5 V)。將示波器輸入2-和示波器輸入1+連接到M1的柵極-漏極節點。示波器輸入1–最好接地，以降低噪聲影響。構建電路時，確保關閉電源Vn。確保所有連接都正確之後，接通電源。

圖1.NMOS二極管連接圖。

硬件設置

波形發生器配置為100 Hz三角波，峰峰值幅度為10 V，偏移為0 V。示波器的差分通道2（2+、2-）用於測量電阻（和晶體管）中的電流。連接示波器通道1 (1+)的單端輸入，以測量晶體管兩端的電壓。流過晶體管的電流是2+和2-之間的電壓差除以電阻值(100 Ω)的結果。

圖2.NMOS二極管麵包板電路。

程序步驟

將捕獲的數據加載到Excel表格中，計算電流。計算並繪製電流與晶體管兩端電壓(V_GS)的曲線。應沒有反向流動電流。在正向導通區域，電壓-電流應呈二次函數關係。計算並繪製電流與V_GS的平方根曲線。比較兩條曲線的形狀並評論。V_GS的平方根曲線。比較兩條曲線的形狀並評論。

圖3.NMOS二極管XY曲線。

PMOS說明

使用PMOS器件，重複實驗。連接方法類似，如圖4所示。您可能注意到，在本示例中，示波器輸入的極性發生反向。所以，示波器屏幕的電壓和電流方向與NMOS示例中類似。M1的源極連接至正電源V_p (+5 V)。將示波器輸入2+和示波器輸入1–連接到M1的柵極-漏極節點。構建電路時，確保關閉電源(V_p)。確保所有連接都正確之後，接通電源。

圖4.PMOS二極管連接圖。

硬件設置

波形發生器配置為100 Hz三角波，峰峰值幅度為10 V，偏移為0 V。示波器的差分通道2（2+、2-）用於測量電阻（和晶體管）中的電流。連接示波器通道1 (1–)的單端輸入以測量晶體管兩端的電壓。流過晶體管的電流是2+和2-之間的電壓差除以電阻值(100 Ω)的結果。

圖5.PMOS二極管麵包板電路。

程序步驟

將捕獲的數據加載到Excel表格中，計算電流。計算並繪製電流與V_GS的曲線。應沒有反向流動電流。在正向導通區域，電壓和電流應呈二次函數關係。計算並繪製電流(I_D)與V_GS的平方根曲線。比較兩條曲線的形狀並評論。

圖6.PMOS二極管XY曲線。

問題

● 通過繪製I_D和V_GS的測量數據曲線，找到並報告V_TH和K (W/L)的值。比較NMOS和PMOS的V_TH和K (W/L)值，有什麼區別？

將MOS晶體管連接為二極管

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