Malvino EP 14 MOSFETs

Chương 14 MOSFET Từ Vựng • • • • • • • • • • • • Active-load resistors = điện trở tải (loại) tích cực Active-load switching = chuyển mạch tải tích cực CMOS = Complementary Metal-Oxide Semiconductor CMOS inverter = cổng đảo CMOS Depletion-mode MOSFET = MOSFET chế độ nghèo = D-MOS Enhancement-mode MOSFET = MOSFET chế độ giàu = E-MOS Insulated-gate FET (IGFET) = FET cổng cách điện Metal-Oxide Semiconductor FET = MOSFET Passive-load switching = chuyển mạch tải thụ động Substrate = Threshold voltage = điện áp ngưỡng Uninterruptible Power Supply (UPS) = nguồn cấp điện liên tục Giới thiệu • MOSFET có cực S, D, G Nhưng MOSFET khác với JFET chỗ G cách điện với kênh dẫn Do dòng điện cổng nhỏ nhiều so với JFET đơi người ta gọi MOSFET IGFET • Có loại MOSFET: D-MOS E-MOS • E-MOS sử dụng rộng rãi mạch rời (trong chuyển mạch công suất) IC (trong chuyển mạch số) Nội dung chương 14 D-MOS E-MOS Miền Ohm Chuyển mạch số CMOS FET công suất 14-1 MOSFET loại nghèo (D-MOSFET) MOSFET chế độ nghèo Drain n Gate VDD p VGG Source (depletion mode) Metal oxide insulator Drain n Gate VDD p VGG Source (enhancement mode) Vì cổng cách điện với kênh dẫn, dụng cụ làm việc chế độ giàu (enhancement mode) MOSFETs • Dòng điện chạy qua kênh hẹp cổng (substrate) • SiO2 tạo cách điện cổng kênh dẫn • Chế độ nghèo (Depletion mode) đẩy hạt dẫn khỏi kênh dẫn • Chế độ giàu (Enhancement mode) hút hạt dẫn vào kênh dẫn • E-MOSFET dụng cụ bình thường tắt (normally-off device) 14-2 MOSFET loại giàu (E-MOSFET) E-MOSFET kênh N Drain n Gate p VGG n D VDD G S Source Phân cực cổng làm giàu kênh dẫn làm dụng cụ ON (dẫn) E-MOSFET kênh N • Nền P trải rộng đến lớp cách điện SiO2 • Khơng có kênh dẫn S D • E-MOS bình thường tắt (OFF) điện áp cổng không (0V) • Điện áp cổng dương hút điện tử vào miền P tạo lớp đảo (ngược) loại N làm dụng cụ mở (ON) Điện trở dẫn máng-nguồn RDS(ON) VGS = VGS(on) ID(on) Qtest RDS(on) = VDS(on) VDS(on) ID(on) Phân cực miền Ohm VGS = VGS(on) ID(on) ID(sat) +VDD Qtest RD Q VGS VDD ID(sat) < ID(on) VGS = VGS(on) bảo đãm bão hòa Thí dụ: Chuyển mạch tắt bão hòa 14-4 Chuyển mạch số Tải thụ động tích cực +VDD +VDD RD Q1 vout vin vout vin Tải thụ động Q2 Tải tích cực (Với Q1, VGS = VDS) VGS = VDS tạo đường cong (dụng cụ) cực +15 V +10 V ID VGS +5 V 5V VDS 10 V 15 V Gánh tải tích cực cổng đảo số RDQ1 = VDS(active) ID(active) +VDD Q1 vout +VDD 0V vin Q2 +VDD 0V Ta mong muốn RDSQ2(on) VDD VDD vin 14-6 MOSFET cơng suất EMOS cơng suất cao • Sử dụng dạng hình học khác để mở rộng định mức • Có loại như: VMOS, TMOS hexFET • Khơng có tăng nhiệt q mức (thermal runaway) • Có thể hoạt động song song mà khơng bị nhiễu loạn dòng điện (current hogging) • Chuyển mạch nhanh khơng có hạt dẫn thiểu số Một số liệu MOSFET công suất Mạch chuyển đổi DC sang AC vac +VGS(on) 0V Power FET Mạch chuyển đổi DC sang DC vdc +VGS(on) 0V Power FET ... mạch số) Nội dung chương 14 D-MOS E-MOS Miền Ohm Chuyển mạch số CMOS FET công suất 14- 1 MOSFET loại nghèo (D-MOSFET) MOSFET chế độ nghèo Drain n Gate VDD p VGG Source (depletion mode) Metal oxide... cụ làm việc chế độ giàu (enhancement mode) MOSFETs • Dòng điện chạy qua kênh hẹp cổng (substrate) • SiO2 tạo cách điện cổng kênh dẫn • Chế độ nghèo (Depletion mode) đẩy hạt dẫn khỏi kênh dẫn •... +VDD.) 14- 5 CMOS Cổng đảo CMOS +VDD +VDD 0V Q1 (p-channel) vin +VDD vout 0V Q2 (n-channel) PD(static) ≅ Đặc tuyến vào-ra cổng đảo CMOS vout VDD VDD điểm crossover PD(dynamic) > VDD VDD vin 14- 6