将MOS晶体管连接为二极管

品慧电子讯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(V_GS)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V_GS的平方根曲线。比较两条曲线的形状并评论。V_GS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V_p (+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(V_p)。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V_GS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(I_D)与V_GS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I_D和V_GS的测量数据曲线，找到并报告V_TH和K (W/L)的值。比较NMOS和PMOS的V_TH和K (W/L)值，有什么区别？

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