【導(dǎo)讀】本次實(shí)驗(yàn)的目的是研究將MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管（NMOS和PMOS）連接為二極管時(shí)的正向/反向電流與電壓特性。
材料:
● ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊
● 無(wú)焊面包板
● 一個(gè)100 Ω電阻
● 一個(gè)ZVN2110A NMOS晶體管
● 一個(gè)ZVP2110A PMOS晶體管
NMOS說(shuō)明
增強(qiáng)型NMOS晶體管柵源的電流與電壓特性可以使用ADALM2000實(shí)驗(yàn)室硬件和以下連接來(lái)測(cè)量。使用面包板，將波形發(fā)生器W1連接到電阻R1的一端。將示波器輸入2+也連接到這里。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(fù)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(jié)點(diǎn)。示波器輸入1–最好接地，以降低噪聲影響。構(gòu)建電路時(shí)，確保關(guān)閉電源Vn。確保所有連接都正確之后，接通電源。
圖1.NMOS二極管連接圖。
硬件設(shè)置
波形發(fā)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-）用于測(cè)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(cè)量晶體管兩端的電壓。流過(guò)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(jié)果。
圖2.NMOS二極管面包板電路。
程序步驟
將捕獲的數(shù)據(jù)加載到Excel表格中，計(jì)算電流。計(jì)算并繪制電流與晶體管兩端電壓(VGS)的曲線(xiàn)。應(yīng)沒(méi)有反向流動(dòng)電流。在正向?qū)▍^(qū)域，電壓-電流應(yīng)呈二次函數(shù)關(guān)系。計(jì)算并繪制電流與VGS的平方根曲線(xiàn)。比較兩條曲線(xiàn)的形狀并評(píng)論。VGS的平方根曲線(xiàn)。比較兩條曲線(xiàn)的形狀并評(píng)論。
圖3.NMOS二極管XY曲線(xiàn)。
PMOS說(shuō)明
使用PMOS器件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。連接方法類(lèi)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(fā)生反向。所以，示波器屏幕的電壓和電流方向與NMOS示例中類(lèi)似。M1的源極連接至正電源Vp (+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(jié)點(diǎn)。構(gòu)建電路時(shí)，確保關(guān)閉電源(Vp)。確保所有連接都正確之后，接通電源。
圖4.PMOS二極管連接圖。
硬件設(shè)置
波形發(fā)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-）用于測(cè)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(cè)量晶體管兩端的電壓。流過(guò)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(jié)果。
圖5.PMOS二極管面包板電路。
程序步驟
將捕獲的數(shù)據(jù)加載到Excel表格中，計(jì)算電流。計(jì)算并繪制電流與VGS的曲線(xiàn)。應(yīng)沒(méi)有反向流動(dòng)電流。在正向?qū)▍^(qū)域，電壓和電流應(yīng)呈二次函數(shù)關(guān)系。計(jì)算并繪制電流(ID)與VGS的平方根曲線(xiàn)。比較兩條曲線(xiàn)的形狀并評(píng)論。
圖6.PMOS二極管XY曲線(xiàn)。
問(wèn)題
● 通過(guò)繪制ID和VGS的測(cè)量數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，找到并報(bào)告VTH和K (W/L)的值。比較NMOS和PMOS的VTH和K (W/L)值，有什么區(qū)別？
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