АСИК-КП

Технически Университет – София

КУРСОВ ПРОЕКТПО

Автоматизирани системи за измерване и контрол

Тема: Изследване на характеристиките и параметрите на MOS транзистор IRF540 на фирмата ST

Студент: Борислав Георгиев Маргоевски, Ф.№ 101311049, група 218

Ръководител: .....................

(доц. д-р Георги Николов)

София, 2012

АСИККурсов проект

Съдържание

1. Увод.............................................................................................................. 32. Техническо проучване на мощен MOS транзистор IRF540 на фирмата

ST.................................................................................................................. 43. Избор на характеристики и параметри, подходящи за изследване........ 64. Дефиниране на избраните характеритистики и параметри..................... 75. Избор на методи за измерване и симулиране ........................................... 86. Проектиране на схеми на опитните постановки за изследване на

избраните характеристики и параметри.................................................... 87. Документиране на резултатите................................................................. 108. Анализ на получените резултати............................................................. 139. Използвана литература............................................................................. 14


Увод

При тестването на готово изделие, устройство или елемент е необходимо да се спазват някой основни правила. На практика тестването само по себе си представлява проверка на това, дали реалните характеристики и параметри на изделието отговарят на тези, показани в техническата му документация от фирмата производител.

При изграждане на системен подход за тестване на електронно устройство (изделие) може да се използва следната методология:

1. Характеристики, определяще качеството.2. Селекция на параметрите, които са обект на изследване.3. Дефиниция на характеристиките.4. Априорно определяне на очакваните стойности.5. Избор на метод на измерване.6. Проектиране на опитна постановка.7. Планиране на експеримента.8. Реализация на опитната постановка.9. Документиране на получените резултати.10.Анализ на получените резултати.


1. Характеристики, които определят функционалната пригодност на електронния продукт.

Обекта, който ще изследваме е MOS транзистор IRF540. От неговата техническа документация сваляме електрическите и надеждностните параметри.

1.1 Електрически параметри.

Тези параметри се делят на два типа характеристики. Първият тип са статични характеристики. Те се свалят от постояннотоковия режим на транзистора. Втория тип характеристики са динамични характеристики. Те се свалят при подаване на входен променливотоков сигнал и свързване на товар на изхода.

Статични постояннотокови параметри. В таблица 1 са дадени максималните стойности на параметрите на транзистора при температура на околната среда Та =25 С.

Таблица 1

В Таблица 2 са дадени стойностите на статитичните параметри на транзистора за температура на околната среда 25 С.


Таблица 2

Динамични параметри на транзистора. В Таблица 3 са дадени динамичните параметри на транзистора при температура на околната среда 25 С.

Таблица 3


1.2 Надеждни параметри.

Тези параметри дават информация за поведението на даден елемент или устройство за един дълъг период от време. Иначе казано това представлява броят откази за единица време. Графичната характеристика натези показатели носи името „Крива на ваната”. В случая информация за този вид параметри няма да бъде упомената, защото липсва такава в техническата документация на изследвания елемент IRF540.

1.3 Икономически показатели.

Тези показатели се отразяват в конструктивно-технологичната документация. Те подлежат на проверка върху опитни образци и производствена продукция. Икономическите показатели, сами по себе си, отразяват фабричната цена на продукта, такава, каквато е и след това на пазара. Тук няма се разглеждат тези показатели, защото се определят на базата на голям обем статистически данни.

2. Избор на характеристиките и параметрите, които ще бъдат обект на изследване.

Невъзможно е с една тестова постановка да се изследват всички каталожни параметри на даден елемент или готово изделие. Ако постановката го позволява от хардуерна гледна точка, то непременно ще се наложи да се променя софтуера, с чиято помощ помощ се извършва автоматичното изследване на даден параметър.

Параметрите и характеристиките, които ще бъдат изследвани в курсовия проект са:

Прагово напрежение; Изходни характеристики; Проходни характеристики;


3. Дефиниране на измерваните параметри и характеристики.3.1 Прагово напрежение на MOS транзистора.

Напрежението върху гейта, при което в полупроводниковата подрожка се създава инверсен слой, наричаме прагово напражение на идеалната MOS структура. Означава се с UT0. Праговото напрежение на реалната MOS структура UT се определя от сбора от праговото напрежение на идеалната MOS структура UT0 и напрежението на изправяне на зоните UFB. Праговото напрежение на MOS транзистори с индуциран канал се дефинира като напрежението, подадено между гейта и сорса (сорсът е свръзан накъсо с подложката), при което в подложката се индуцира канал и във веригата дрейн-сорс протича определен минимален ток IDS.

3.2 Семейство изходни статични характеристики на MOS транзистора.

Представляват зависимостите ID0=f(UDS) при UGS=const.

3.3 Семейство проходни характеристики на MOS транзистор.

Представляват зависимостите ID=f(UGS) при UDS=const.

На фигурата по-долу са показани двете характеристики, взети от каталога на изследвания транзистор IRF540.

Фигура 1


4. Избор на методи за измерване на параметрите и снемане на характеристиките.

В повечето случай има различни методи, чрез които се изследва конкретен параметър на дадено устройство или полупроводников елемент. В тази точка трябва да се проучат възможните методи и средства за измерване така, че да се избере оптимален вариант по отношение на точност, икономичност и налична апаратура.

Поради липса на апаратура в настоящия проект ще използвам симулационния продукт OrCAD за снемане и определяне на параметрите и характеристиките на изследвания MOS транзистор IRF 540.

5. Проектиране на опитните постановки.

5.1 Опитна постановка за определяне на UT.

Фигура 1. Определяне на праговото напрежение


5.2 Опитна постановка за определяне на семейство изходни характеристики.

Фигура 2. Схема за получаване на семейство изходни х-ки

5.3 Опитна постановка за определяне на семейство проходни характеристики.

Фигура 3. Схема за получаване на проходни х-ки


6. Документиране на резултатите от симулациите.

6.1 Резултати от симулацията за определяне на UT

Фигура 4. Параметри на симулацията

Фигура 5. Резултати от симулацията


Фигура 6. Резултати от симулацията

6.2 Резултати от симулацията за семейство изходни характеристики ID0=f(UDS) при UGS=const.

Фигура 7. Параметри на симулацията за изходни х-ки


Фигура 8. Семейство изходни характеристики

6.3 Резултати от симулацията за семейство проходни характеристики ID=f(UGS) при UDS=const.

Фигура 9. Параметри на симулацията за проходни х-ки


Фигура 10. Проходни характеристики на IRF 540

7. Анализ на получените резултати.

От направените симулации в точка 6.1 стойността на праговото напрежение е приблизетелно равна на UT = 3.2V. При анализ на резултатите от симулациите в точка 6.2 и 6.3 се стига до извода, че те са идентични с тези, дадени в техническата документация от фирмата производител. И като обобщение може да се заключи, че симулационният модел на изследвания MOS транзистор е добре проектиран.


8. Използвана литература.

1. Datasheet IRF 540.2. Материали за лабораторни упражнения по АСИК.3. Измервания в електрониката, И. Стоянов, Техника, 2000 г.4. Аналогови интегрални схеми, Е. Манолов, ТУ-София, 2002 г.5. Материали за лабораторни упражнения по СИС.6. Компютърно симулиране на електронни схеми и устройства с

OrCAD, Е. Гаджева.


АСИК-КП

Documents

mos irf540 st

ugs const

uds const

irf540

mos

uds

ugs