Kĩ thuật điện tử FET

1
Tranzito tr êng
Field Effect Transistor - FET

2
Néi dung
1.
Kh¸i niÖm, ph©n lo¹i
2.
JFET
3.
MOSFET
4.
Ph©n cùc cho JFET vµ MOSFET
5.
Mô hình tương đương của FET

6.
Chế độ chuyển mạch của FET


3
FET

Tranzito tr ờng - FET (Field Effect Transistor) là một cấu kiện điện tử gồm 3 cực, trong đó
có một cực điều khiển.

Khác với BJT sử dụng hai loại hạt dẫn đồng thời (n và p) và điều khiển bằng dòng thì
FET chỉ dùng một loại hạt dẫn (hoặc n hoặc p) và điều khiển bằng điện áp.

FET đặc biệt có nhiều u điểm nh tiêu thụ rất ít năng l ợng, trở kháng vào lớn, thuận tiện
trong công nghệ chế tạo.

4

5
Tranzito tr êng dïng chuyÓn tiÕp pn
(JFET)

6

7
Nguyªn lý lµm viÖc

8
U
GS
= 0, U
DS
= Var > 0

9

10
§Æc tuyÕn

11
Đặc tuyến
Trên đặc tuyến, ta thấy có 3 vùng rõ rệt:

Vùng U
DS
< U
P
: Dòng tăng nhanh, khá tuyến tính. Kênh dẫn điện giống nh một điện trở nên vùng này
đ ợc gọi là vùng tuyến tính hay vùng điện trở thuần.

Vùng U
P
< U
DS
< U
DS thủng
: Là vùng bão hoà, dòng điện cực máng gần nh không tăng và bằng I
DSS

do hiện t ợng thắt kênh.

Vùng U
DS


U
DS thủng
: Nếu U
DS
tăng quá giá trị U
DS thủng
thì tiếp giáp PN bị đánh thủng, dòng I
D

tăng vọt. Vùng này gọi là vùng đánh thủng.

Giá trị dòng bão hòa với tr ờng hợp U
GS
= 0 đ ợc ký hiệu là I
DSS
.

12
Tr ờng hợp 2: U
GS
< 0 ; U
DS
> 0

Nếu U
GS
có giá trị âm, thì điện áp ng ợc chênh lệch giữa kênh và cực G sẽ lớn hơn tr ờng hợp xét ở trên
khi U
GS
= 0. Điều này làm cho tiếp xúc PN mở rộng mạnh hơn và điểm thắt kênh đến sớm hơn, có nghĩa
là giá trị U
P
sẽ nhỏ đi:

Viết giá trị tuyệt đối của U
P
vì ở đây nói chung cho cả tr ờng hợp kênh N và kênh P (Đối với JFET kênh P
điện áp cấp sẽ ng ợc chiều lại với JFET kênh N).

U
GS
càng âm thì giá trị

U
P

càng nhỏ, và dòng bão hoà I
D
cũng giảm theo.
)0()0( =<
<
GSGS
U
P
U
P
UU

13

Tr ờng hợp 3: U
GS
> 0; U
DS
> 0

Nếu U
GS

> 0, tiếp giáp PN giữa cực G và kênh sẽ phân cực thuận. Khi đó dòng I
G
sẽ
tăng đột ngột, khả năng điều khiển kênh sẽ không còn.

Vì vậy JFET chỉ làm việc ở chế độ tiếp giáp PN giữa cực G và cực S phân cực ng ợc.

Chế độ này gọi là chế độ nghèo (Depletion mode - hay gọi tắt là D mode).

Chế độ nghèo ứng với loại JFET kênh N là U
GS
< 0, còn đối với JFET kênh P sẽ là U
GS

> 0.

14
Hä ®Æc tuyÕn ra
vµ ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña JFET

15
Ph ơng trình Shockley

Vùng điện trở thuần

Tại vùng bão hòa :

I
D
= 0 khi: |U

GS
| = |U
GS off
|= |U
P
|

16
Ph ¬ng tr×nh Shockley (2)

17
øng dông cña JFET

18
§iÓm hÖ sè nhiÖt b»ng kh«ng

19
C¸c tham sè cña JFET
C¸c tham sè giíi h¹n:
•
Dßng I
Dmax
: Lµ dßng m¸ng cùc ®¹i cho phÐp. I
Dmax
= I
DSS
•
§iÖn ¸p m¸ng - nguån cùc ®¹i: Lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cho phÐp gi÷a cùc D vµ cùc S ®Ó JFET
ch a bÞ ®¸nh thñng.
Th«ng th êng chän U

DSmax
= 80%U
DS Thñng
.
•
§iÖn ¸p ®¸nh thñng U
DS Thñng
•
§iÖn ¸p D-G cùc ®¹i U
DGmax
•
§iÖn ¸p G-S cùc ®¹i U
GSmax
: §Ó giíi h¹n tr¸nh ®¸nh thñng tiÕp gi¸p PN

20
C¸c tham sè cña JFET (2)
•
§iÖn ¸p ®¸nh thñng G-S U
GS Thñng
: §iÖn ¸p ®¸nh thñng tiÕp gi¸p PN (gi÷a cùc G vµ S)
•
§iÖn ¸p khãa U
GS off
: ®iÖn ¸p gi÷a G vµ S ®Ó I
D
= 0
•
Dßng ®iÖn cùc m¸ng b·o hßa I
DSS

: Lµ dßng cùc m¸ng b·o hßa khi U
GS
= 0
•
NhiÖt ®é tiÕp gi¸p tèi ®a cho phÐp T
j
•
NhiÖt ®é cÊt gi÷ T
stg
•
C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i cho phÐp t¹i cùc m¸ng P
Dmax
:
P
Dmax
= U
DS
I
D

21
Các tham số làm việc

Điện trở vào : r
v
= dU
GS
/dI
G
, khoảng 109

Điện trở ra : r
r
= dU
DS
/dI
D

Hỗ dẫn của đặc tuyến truyền đạt S (g
m
):

S= 7
ữ
50 mA/V
constU
U
I
m
DS
GS
D
g
=
==


S

22
So s¸nh JFET vµ BJT

23
Tranzito tr ờng MOSFET

Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor

IGFET (Isolated Gate FET)

MOSFET kênh đặt sẵn: Còn đ ợc gọi là loại D-MOSFET (viết tắt từ tiếng Anh: Depletion type MOSFET - tức là
MOSFET loại nghèo).
- Đây là loại có kênh đ ợc hình thành sẵn trong quá trình chế tạo.
- Nó làm việc đ ợc cả trong chế độ làm nghèo và chế độ làm giầu hạt dẫn.

MOSFET kênh cảm ứng: Còn đ ợc gọi là E-MOSFET (viết tắt từ tiếng Anh: Enhancement type MOSFET - tức là
MOSFET loại giầu hoặc loại tăng c ờng).
- Trong E-MOSFET kênh không đ ợc chế tạo tr ớc mà hình thành khi đặt một điện áp nhất định lên cực G. Quá
trình hình thành kênh chính là quá trình làm giầu hạt dẫn nhờ hiện t ợng cảm ứng tĩnh điện từ cực G.
- Loại này chỉ làm việc đ ợc ở chế độ làm giầu (E-mode).

24
D-MOSFET

25
D-MOSFET