Giáo trình phân tích cấu tạo căn bản của Mosfet với tín hiệu xoay chiều và mạch tương đương với tín hiệu nhỏ p5 pdf

Giáo trình Linh Kiện Điện Tử

Cấu trúc CMOS được dùng rất nhiều trong IC tuyến tính và IC số
+ Bây giờ ta x hư trên, đáp ứng c tín hiệu
vào có dạng xung vuông như hình vẽ. Mạch ợc ứng dụng làm cổng đảo và là tẩng
cuối của OP-AMP (IC thuật toán).
v
GS
(t)=5V nên điện thế ngõ ra v
o
(t)=0V.
0V (t ≥ t
1
), E-MOSFET kênh P dẫn điện mạnh (vì v
GS
(t) = -5V) trong lúc
E-MOSFET kênh N không dẫn điện (vì v
GS
(t) = 0V) nên điện thế ngõ ra v
o
(t)=V
DD
=5V.

ét mạch căn bản n ta thử xem ủa CMOS khi
này đư
- Khi v
i
= 5V (0 ≤ t ≤ t
1
); E-MOSFET kênh P ngưng vì v

GS
(t)=0V, trong lúc đó E-
MOSFET kênh N dẫn mạnh vì
- Khi v
i
(t)=




n+
n+
S
2
p-
G
2

D
2
SiO
2
Hình 47
Thân n-
p+
p+

D
1
S

1
G
1
G
S
1
D
1
V
DD
= 15V
1
G
2
D
2
S
2
v
i
(t) v
0
(t)
Q
1
Q
2
v
i
(t)

t
0
5V
t
1
v
o
(t)
t
0
5V
t
1
Hình 48
Trang 121 Biên soạn: Trương Văn Tám
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử

Như vậy, tác dụng của CMOS là một mạch đảo (inverter)
Ta xem một mạch khuếch đại đơn giản dùng CMOS tuyến tính:


G
1
S
1
D
1
G
2
D

2
V




S
2

v
i
(t) v
0
(t)
Q
1
P
Q
2
N
Hình 49

V
V
V
DD
GG
5,7
2
==

- Khi v
i
(t) dư OSFET kênh N dẫn điện mạnh hơn và E-MOSFET kênh P
bắt đầu dẫn điện yế o đó v
o
(t) giảm.
- Khi v
i
(t) dương, E-MOSFET kênh P dẫn điện m MOSFET kênh N
bắt đầu dẫn điện yếu hơn, nên v
o
(t) tăng.
Như vây ta thấ u ngõ vào và ngõ ra ngược pha nhau (lệnh pha
III. MOSFET CÔNG SUẤT: V-MOS VÀ D-MOS.
Các transistor trường ứng (JFET và MOSFET) mà ta đã khảo sát ở trên chỉ thích
ợp cho các mạch có biên độ tín hiệu nhỏ như tiền khuếch đại, trộn sóng, khuếch đại cao
n, trung tần, dao động… năm 1976, người ta phát minh ra loại transistor trường có công
uất vừa, đến lớn với khả năng dòng thoát đến vài chục ampere và công suất có thể lên
ến vài chục Watt.
1. V-MOS:
Thật ra đây là một loại E-MOSFET cải tiến, cũng là không có sẵn thông lộ và điều
ành theo kiểu tăng. sự khác nhau về cấu trúc E-MOSFET và V-MOS được trình bày
ằng hình vẽ sau:

ơng, E-M
u hơn. D
ạnh hơn và E-
y tín hiệ 180
)
o

X
h
tầ
s
đ
h
b
DD
= +15V
V5,7
2
V
DD
GG
==
v
i
(t)
t
0
v
o
(t)
0
t
V
Trang 122 Biên soạn: Trương Văn Tám
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử

Khi V

GS
dương và lớn hơn V
GS(th)
, thông lộ được hình thành dọc theo rãnh V và
òng electron sẽ chạy thẳng từ hai nguồn S đến cực thoát D. Vì lý do này nên được gọi là
-MOS (Vertical MOSFET).
2. D-MOS:
khu









Các đặc tính hoạt động của V-MOS và D-MOS cũng giống như E-MOSFET. Ngoài
ra, các đặc điểm riêng của V-MOS và D-MOS là:
Thông lộ sẽ
hình thành
p- thân
n+
n+
Nguồn Cổng Thoát
SiO
2
d
V
Cũng là một loại E-MOSFET hoạt động theo kiểu tăng, ứng dụng hiện tượng

ếch tán đôi (double-diffused) nên được gọi là D-MOS. Có cấu trúc như sau:
S G D
Hình 50
E-MOSFET kênh N
Thông lộ sẽ
hình thành
Nguồn
S
Cổng
G
SiO
2
Nguồn
S
n+
n-
n+ n+
p p
Thoát
D
V-MOS kênh N
n+n+
Thân n+
n-
p+ p+
Nguồn
S
Cổng
G
Nguồn

S
Thoát D
DMOS kênh N
Thông
lộ sẽ
hình
thành
Hình 51
Trang 123 Biên soạn: Trương Văn Tám
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
- Điện trở động r
ds
khi ho
- Có thể khuếch đại công
- Dải thông của mạch khu
ạt động rất nhỏ (thường nhỏ hơn 1Ω)
suất ở tần số rất cao
ếch đại công suất có thể lên đến vài chục MHz

- V-MOS và D-MOS cũng có kênh N và kênh P, nhưng kênh N thông dụng hơn
- V-MOS và D-MOS cũng có ký hiệu như E-MOSFET
Họ FET có thể tóm tắt như sau
FET
JFET
MOSFET
JFET
kênh N
JFET
Kênh P
DE-MOSFET
Kiểu hiếm + tăng
E-MOSFET
Kiểu tăng
DE-MOSFET
Kênh N
DE-MOSFET
Kênh P
E-MOSFET
ênh N K
E-MOSFET
Kênh P
V-MOS
nh N Kê

D-MOS
Kênh N
CMOS
V-MOS
Kênh P
D-MOS
Kênh P
Trang 124 Biên soạn: Trương Văn Tám
Giáo trình Linh Kiện Điện Tử
Bài tập cuối chương








2.
Trong m iện sau, tính điện thế phân cực V và điện dẫn truyền g
m
.

3.
Trong mạch điện sau, tính điện thế phân cực V
D
, V
G
. Cho biết E-MOSFET có hệ số
1. Tính V
D
, và điện dẫn truyền g
m
trong mạch:





+12V
R
G
5K
E
D
ạch đ
D
1K R
1M
R
I

DSS
= 4mA
V
GS(off)
= -4V
V
D
D
+12V
R
G
5K
2V
V
D
1M
R
I
DSS
= 4mA
V
GS(off)
= -4V

⎟
⎠
⎜
⎝
=
2

V
1k
và
V
⎞⎛
mA



GS(th)
= 3V.

24V






G
D
5K


2M
V
V
D
R
10M

24V
Trang 125 Biên soạn: Trương Văn Tám