giao trinh linh kien dien tu TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG (FIELD EFFECT TRANSISTOR = FET)

giao trinh linh kien dien tu

Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Chương 5: TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG (FIELD EFFECT TRANSISTOR = FET) 5.1 Khái niệm Transistor trình bày trước gọi transistor mối nối lưỡng cực (BJT = Bipolar Junction Transistor) BJT có điện trở ngõ vào nhỏ cách mắc thông thường CE, dòng IC = IB, muốn cho IC lớn ta phải tăng IB (thúc dòng lối vào) Đối với transistor hiệu ứng trường có tổng trở vào lớn Dòng điện lối tăng cách tăng điện áp lối vào mà không đòi hỏi dòng điện Vậy loại điện áp tạo trường trường tạo dòng điện lối Field Effect Transistor (FET) FET có hai loại: JFET MOSFET 5.2 JFET (Junction Field Effect Transistor): 5.2.1 Cấu tạo – ký hiệu JFET gọi FET nối hay thường gọi FET Trên bán dẫn loại N đầu cho tiếp xúc với kim loại đưa hai chân gọi D, S Người ta tạo mối nối P - N với bán dẫn Kim loại tiếp xúc bán dẫn loại P đưa gọi chân G - Cực thoát (còn gọi cực máng): Drain = D - Cực nguồn: Source = S - Cực cổng: Gate = G Vùng bán dẫn D S gọi thông lộ (kênh) Tuỳ theo vùng bán dẫn D S, người ta phân biệt JFET làm hai loại: JFET kênh N JFET kênh P D G D P P G N N N S FET kenh N P 65 S FET kenh P Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Hình 5.1 Cấu tạo JFET D D G G JFET N JFET P S S Hình 5.2 Ký hiệu JFET 5.2.3 Nguyên lý vận chuyển Giữa D S đặt điện áp VDS tạo điện trường mạnh có tác dụng đẩy hạt tải đa số bán dẫn kênh chạy từ S sang D hình thành dòng I D Dòng ID tăng lên theo điện áp VDS đạt giá trị bão hoà IDSS ( Saturation) điện áp VDS tương ứng gọi điện áp nghẽn tắt (pinch off) VP0 Giữa cực G S đặt điện áp VGS cho phân cực nghịch mối nối P-N Sự phân cực nghịch làm cho vùng tiếp xúc thay đổi điện tích Điện áp phân cực nghịch VGS lớn vùng tiếp xúc mở rộng ra, làm cho tiết diện kênh dẫn điện bị thu hẹp lại, điện trở kênh tăng lên, làm cho dòng điện qua kênh I D giảm xuống ngược lại VGS nhỏ dòng ID tăng lên 5.2.4 Đặc tuyến Khảo sát thay đổi dòng thoát ID theo điện VGS VDS, từ người ta đưa hai đặc tuyến JFET RD VCC VDC RS Hình 5.3 5.2.4.1 Đặc tuyến chuyển ID(VGS) VDS=const 66 Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Giữ VDS không đổi, thay đổi VGS khảo sát biến thiên ID ID IDSS VP0 VGS Hình 5.4 - Khi VGS = 0V, dòng điện ID lớn nhất, có giá trị bão hòa, ký hiệu IDSS - ID thay đổi giảm xuống tuỳ VGS âm hay nhiều Đến lúc VGS âm ID = gọi điện cắt JFET ký hiệu : VPO 5.2.4.2 Đặc tuyến ngõ ID(VDS) VGS const Giữ nguyên VGS trị số không đổi định, thay đổi VDS khảo sát biến thiên dòng thoát ID ID VGS = 0V IDSS VGS = -1V VGS = -2V VGS = -3V VGS = -4V VPO VDS (v) Hình 5.5 67 Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Khi VGG =0V tức VGS=0V, mối nối P-N G S không phân cực, mối nối P-N G D phân cực nghịch Tăng nguồn VDD để tăng điện VDS từ 0V lên dòng ID tăng lên nhanh sau đến trị giới hạn dòng điện I D không tăng gọi dòng điện bão hoà IDSS (Staturation) Điện VDS có IDSS gọi điện nghẽn VP0 Khi VGG 0V điện tích dương cực G hút điện tử P phía hai vùng bán dẫn N+ lực hút đủ lớn số điện tử bị hút nhiều hơn, đủ để nối liền hai vùng bán dẫn N+ kênh N nối liền hai vùng bán dẫn N+ hình thành khiến có dòng ID chạy từ D sang S Điện cực G tăng ID lớn Điện VGS đủ lớn để hình thành kênh từ dòng điện bắt đầu chạy gọi điện ngưỡng V, thông thường V vài volt.ID (mA) V VGS (V) Hình 5.15 Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) ID (mA) VGS = 5V VGS = 4V VGS = 3V VGS = 2V VGS = 1V VDS (v) Hình 5.16 Đặc tuyến ngõ ID(VGS) +V cc b Phân cực RG2 RD ID D G S 73 RG1 R ID Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Hình 5.16 Mạch phân cực MOSFET kênh gián đoạn loại N Đối với MOSFET, cực G cách điện so với kênh P nên dòng IG từ cực G vào MOSFET VD = VCC - IDRD VS = ID.RS VDS = VCC - ID(RD + RS) VG = R G1 VCC R G1  R G VGS = VG -VS *Phường trình đường tải tónh: ID = - VDS VCC  RD  RS RD  RS Cách xác định đường tải tónh cho MOSFET tương tự BJT 74 Chương 5: Transistor hiệu ứng trường BÀI TẬP Cho mạch hình 5.17 Với VGS = -2V +Vcc RG = 1M RD RS = 1k RD = 2,5k VCC = 12V a) Xác định toạ độ diểm phân cực Q RG b) Viết phương trình đường tải tónh c) Cho biết điện cực JFET Nêu nhận xét chung JFET MOSFET 75 RS Hình 5.17 ... Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) ID (mA) VGS = 5V VGS = 4V VGS = 3V VGS = 2V VGS = 1V VDS (v) Hình 5.16 Đặc tuyến ngõ ID(VGS) +V cc b Phân cực RG2 RD ID D G S 73 RG1 R ID Chương 5: Transistor hiệu ứng. .. dòng thoát ID ID VGS = 0V IDSS VGS = -1V VGS = -2V VGS = -3V VGS = -4V VPO VDS (v) Hình 5.5 67 Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Khi VGG =0 V tức VGS=0V, mối nối P-N G S không phân cực, mối nối... IDsat Trường hợp ID lớn dễ làm hư MOSFET nên ID(mA) dùng IDsat 70 -V Chương 5: Transistor hiệu ứng trường Hình 5.10 Đặc tuyến chuyển ID(VGS) MOSFET kênh liên tục loại N: ID VGS = 2V IDSS VGS = 1V