TRANSISTOR TRƯỜNG FET

Transistor trường FET Khác với transistor lưỡng cực ñã xét ở phần trên mà ñặc ñiểm chủ yếu là dòng ñiện trong chúng do cả hai loại hạt dẫn ñiện tử và lỗ trống tự do tạo nên, qua một hệ t

Trang 1

SVTH: Trần Lê Hoàng Anh & Hoàng Tuấn Bình Page 45

CHƯƠNG 3 TRANSISTOR TRƯỜNG FET

3.1 Transistor trường (FET)

Khác với transistor lưỡng cực ñã xét ở phần trên mà ñặc ñiểm chủ yếu là dòng ñiện trong chúng do cả hai loại hạt dẫn (ñiện tử và lỗ trống tự do) tạo nên, qua một hệ thống gồm hai mặt ghép p-n rất gần nhau ñiều khiển thích hợp, transistor trường (còn gọi

là transistor ñơn cực FET) hoạt ñộng dựa trên nguyên lý ứng trường, ñiều khiển ñộ dẫn ñiện của ñơn tinh thể bán dẫn nhờ tác dụng của 1 ñiện trường ngoài Dòng ñiện trong FET chỉ do một laọi hạt dẫn tạo ra Công nghệ bán dẫn, vi ñiện tử càng tiến bộ, FET càng

tỏ rõ nhiều ưu ñiểm quang trọng trên hai mặt xử lý gia công tín hiệu với ñộ tin cậy cao và mức tiêu hao năng lượng cực bé Phần này sẽ trình bày tóm tắt những ñặc ñiểm quang trọng nhất cảu FET về cấu tạo, ngyuên lý hoạt ñộng và các tham số ñặc trưng ñối với hai nhóm chủng loại: FET có cực cửa là tiếp giáp p-n (JFET) và FET có cực cửa cách li (MOSFET hay IGFET)

3.1.1 Transistor trường có cực cửa tiếp giáp (JFET)

- Cấu tạo và ký hiệu qui ước:

Hình 3.1: Cấu tạp JFET và ký hiệu quy ước

Nguyên lý hoạt ñộng: ðể phân cực JFET, người ta dùng hai nguồn ñiện áp ngoài là UDS > 0 và UGS < 0 như hình vẽ (với kênh P, các chiều ñiện áp phân cực sẽ ngược lại, sao cho tiếp giáp p-n bao quanh kênh dẫn luôn ñược phân cực ngược) Do tác dụng của các ñiện trường này, trên kênh dẫn xuất hiện 1 dòng ñiện (là dòng ñiện tử với kênh n) hướng từ cực D tới cực S gọi là dòng ñiện cực máng ID Dòng ID có ñộ lớn tuỳ thuộc vào các giá trị UDS và UGS vì ñộ dẫn ñiện của kênh phụ thuộc mạnh cả hai ñiện trường này Nếu xét riêng sự phụ thuộc của ID vào từng ñiện áp khi giữ cho ñiện áp còn lại không ñổi (coi là một tham số) ta nhận ñược hai hệ hàm quan trọng nhât của JFET là :

Trang 2

- Các tham số chủ yếu của JFET gồm hai nhóm:

Tham số giới hạn gồm có:

- Dòng cực máng cực ñại cho phép IDmax là dòng ñiện ứng với ñiểm B trên ñặc tuyến ra (ñường ứng với giá trị UGS = 0) ; Giá trị IDmax khoảng 50mA;

- ðiện áp máng - nguồn cực ñại cho phép và ñiện áp của nguồn UGSmax

UDSmax = UB/(1,2 ÷ l,5) (cỡ vài chục Vôn)

ở ñây UB là ñiện áp máng nguồn ứng với ñiểm B

- ðiện áp khóa UGSO (hay Up) (bằng giá trị UDSO ứng với ñường UGS = 0)

Tham số làm việc gồm có:

- ðiện trở trong hay ñiện trở vi phần ñầu ra ri = ∂UDS/∂ID |UGS = const (cỡ 0,5 MQ) ri thể hiện ñộ dốc của ñặc tuyến ra trong vùng bão hòa

- Hỗ dẫn của ñặc tuyến truyền ñạt:

cho biết tác dụng ñiều khiển của ñiện áp cực cửa tới dòng cực máng, giá trị ñiển hình với JFET hiện nay là S = (7 - 10)mA/V

Các ưu ñiểm của FET:

- Fet ổn ñịnh hơn BJT

- Có kích thước nhỏ hơn BJT nên khả năng thích hợp cao hơn Nên FET ngày càng ñược sử dụng rộng rãi

Có nhiều loại FET ñóng vai trò quan trọng trong kỹ thuật hiện ñại trong ñó có hai loại cơ bản sau:

- Loại nối : JFET (Junction Field Effect Transistor) :

- Loại có cực cửa cách ly: MOSFET (Metal-Oxitde-Semiconductor Field Effect Transistor) Khi nói FET ý chỉ loại JFET

3.2 PHÂN LOẠI

Trang 3

3.2.1 Loại nối ( JFET: Junction Fet):

Hình 5-1: Ký hiệu JFET

3.2.2 Loại có cửa cách ñiện MOSSFET ( Metal- Oxide-Semiconductor Fet) : gồm 2 loại

- MOSFET kênh có sẵn

MOSFET kênh có sẵn loại N MOSFET kênh có sẵn loại P

Hình 5-2: Ký hiệu MOSFET kênh có sẵn

- MOSFET kênh gián ñoạn:

MOSFET kênh gián ñoạn loại N MOSFET kênh gián ñoạn loại

Hình 5-3: Ký hiệu MOSFET kênh có sẵn 3.3 PHÂN CỰC FET:

3.3.1 Phân cực tự ñộng: Trong thực tế, ñể tránh dùng 2 nguồn ñiện thế bất tiện, người ta dùng kiểu phân cực tự ñộng (self- bias) do ñiện trở Rs trong mạch cực nguồn tạo ra

Trang 4

Thật vậy, nối G xuống mass 0v qua ñiện trở lớn RG = 100K → 1M, thêm Rs ta có mạch sau:

VGS = VG - VS = - ID Rs (1)

(VG = 0 do G nối mass)

⇒ VGS = - Rs ID : gọi là PT ñường tự ñộng phân cực cho Fet N

Từ (1) và (2) ta suy ra: IDQ (0 < IDQ < IDSS) và VGS (VP < VGS < 0)

PT ngõ ra VDD = ID (Rs + RD) + VDS => VDSQ = VDD - IDQ (Rs + RD)

3.3.2 Phân cực kiểu cầu phân áp:

Cách xác ñịnh Q:

Ta có : VGS = VGG –RS.ID (1)

ID = IDSS (1-VGS/VP)2 (2)

Từ (1) và (2) => IDQ

Phương trình ngõ ra : VDD =VDS + ID(RS + RD) (3)

=> VDSQ

3.4 PHÂN CỰC MOSFET:

3.4.1 Phân cực kiểu cầu phân áp:

Ta có: RG = R1//R2 , VGG = VDD.R1/(R1+R2)

Trang 5

Với VGS = VGG – RS ID

(1)

3.4.2 Phân cực kiểu hồi tiếp:

3.5 Khuếch ñại dùng transistor trường FET

3.5.1 Mạch nguồn chung (source) :

Trang 6

v

ri : ñược thêm vào ñể kiểm soát dòng ñiện ngõ vào từ nguồn v1

RL : biểu diễn tải ñược nhìn bởi bộ khuếch ñại

Rg, Rd, Rs : cung cấp phân cực DC ñể FET hoạt ñộng

3.5.2 Mạch máng chung (DRAIN) :

Trang 7

Hệ số khuếch ñại :

Trang 8

Định dạng
Số trang	8
Dung lượng	307,66 KB