Linh kiện điện tử chương 5 transistor hiệu ứng trường (FET)

Chương Transistor hiệu ứng trường (FET) NHATRANG UNIVERSITY • Cấu tạo, nguyên lý hoạt động FET (Field-Effect Transistor) • Các tham số đặc tính FET • Phân cực cho FET • Sơ đồ tương đương FET chế độ tín hiệu nhỏ, tần số thấp Transistor trường (Field-Effect Transistor) NHATRANG UNIVERSITY • Là loại linh kiện hoạt động dựa hiệu ứng trường để điều khiển độ dẫn điện bán dẫn đơn tinh thể • Dòng điện loại hạt mang điện sinh nên cịn gọi linh kiện đơn cực (unipolar device) • Transistor trường gồm có hai loại: – Nếu cực cửa cách ly với kênh tiếp giáp p-n transistor trường cực cửa tiếp giáp JFET – Nếu cực cửa cách ly với kênh lớp oxit kim loại transistor trường cực cửa cách ly oxit kim loại (MOSFET); MOSFET lại có hai loại MOSFET kênh đặt sẵn MOSFET kênh cảm ứng • Ưu điểm transistor trường là: mức độ tiêu hao lượng thấp, hoạt động tin cậy, nhiễu, trở kháng vào lớn, trở kháng nhỏ,… Transistor trường có cực cửa tiếp giáp (JFET) NHATRANG UNIVERSITY • Cấu tạo – Trên đế bán dẫn loại n (hoặc p) ta pha tạp hai lớp bán dẫn loại p (hoặc n) có nồng độ cao; lớp bán dẫn loại n (hoặc p) gọi kênh dẫn – Hai đầu kênh dẫn đưa hai chân cực Máng D (Drain) cực Nguồn S (Source); thường JFET có cấu trúc đối xứng, nên cực D cực S đổi lẫn cho – Hai miếng bán dẫn hai bên nối với đưa chân cực cửa G (Gate) Nguyên lý hoạt động JFET NHATRANG UNIVERSITY • Để JFET hoạt động chế độ khuếch đại phải phân cực cho theo ngun tắc tiếp giáp p-n ln phân cực ngược • Xét nguyên lý làm việc JFET kênh n: – Để tiếp giáp p-n phân cực ngược UGS0 có tác dụng tạo dịng điện qua kênh – Dòng điện qua kênh (dòng cực máng I D) phụ thuộc vào UGS UDS Nguyên lý hoạt động JFET NHATRANG UNIVERSITY • Nếu giữ UGS giá trị cố định, xét phụ thuộc dịng cực máng ID vào UDS, ta có đặc tuyến ra: ID=f(UDS)|Ugs=const Nguyên lý hoạt động JFET NHATRANG UNIVERSITY • Khi UGS=0 – Nếu UDS=0, chưa có điện trường electron từ S→D, nên ID=0 – Tăng dần UDS>0, tiếp giáp p-n bị phân cực ngược mạnh dần, khơng đồng đều: phân cực mạnh phía D giảm dần phía S Nếu chưa có “thắt” kênh, điện trở kênh khơng đổi dòng ID tăng dần – Tiếp tục tăng UDS, đến hai lơp tiếp giáp p-n gặp điểm, “thắt” kênh→UDS=UDSS (pinch off) – Tiếp tục tăng UDS điểm “thắt” dịch chuyển phía S, điện trở kênh tăng dần, nên ID=IDSS≈const – Tiếp tục tăng UDS tiếp giáp p-n bị đánh thủng, JFET không hoạt động • Khi UGS0 – Nếu UGS=0, lúc tiếp giáp p-n bị phân cực ngược yếu nhất, nên độ rộng kênh lớn nhất, dòng ID lớn – Nếu giảm UGS0, kênh dẫn hình thành điện trường UGS gây kéo electron từ đế kênh; điện áp UGS bắt đầu hình thành kênh gọi điện áp ngưỡng UGSth – Người ta tính dịng ID: I D = K (U GS − U GSth ) K: số, đơn vị A/V2; thường xác định nhờ thông số datasheet nhà sản xuất NHATRANG UNIVERSITY Nguyên lý hoạt động EMOSFET