Chương 5 - Transistor Hiệu ứng trường FET. Chương này trình bày những nội dung chính: Cấu tạo, đặc tính JFET; phân cực JFET; cấu tạo, đặc tính và phân cực MOSFET kênh liên tục; cấu tạo, đặc tính và phân cực MOSFET kênh gián đoạn.
CÁC THIẾT BỊ VÀ MẠCH ĐIỆN TỬ Chương Transistor Hiệu ứng trường FET Cấu tạo, đặc tính JFET Phân cực JFET Cấu tạo, đặc tính phân cực MOSFET kênh liên tục Cấu tạo, đặc tính phân cực MOSFET kênh gián đoạn TRỊNH LÊ HUY Transistor hiệu ứng trường JFET ➢ 1930: Julius Lilienfeld cấp sáng chế cho ý tưởng transistor thay đổi khả dẫn nhờ vào hiệu ứng trường Tuy nhiên, thời điểm này, vật liệu để biến ý tưởng J Lilienfeld thành thực tế chưa tồn Do ý tưởng nằm giấy! ➢ 1959: Khi vật liệu bán dẫn nghiên cứu chế tạo, transistor FET đời Dawon Kahng Martin Atalla TRỊNH LÊ HUY Transistor hiệu ứng trường JFET ➢ Ý tưởng transistor hiệu ứng trường TRỊNH LÊ HUY Transistor hiệu ứng trường JFET ➢ Transistor hiêu ứng trường FET switch đóng trạng thái bình thường (cho dòng điện chạy qua) ➢ Khi phân cực cho transistor FET, switch chuyển dần từ đóng sang mở (cường độ dòng điện giảm dần không) ➢ FET cấu tạo gồm vật liệu bán dẫn loại N P ➢ Cực Drain (máng) Source (nguồn) nối với kênh N ➢ Cực Gate (cổng) nối vào kênh P FET TRỊNH LÊ HUY Transistor hiệu ứng trường JFET ➢ Cách thức hoạt động VGG < VGG TRỊNH LÊ HUY Transistor hiệu ứng trường JFET ➢ Kí hiệu TRỊNH LÊ HUY Đặc tính JFET ➢Đồ thị đặc trưng cực Drain (máng) TRỊNH LÊ HUY Đặc tính JFET ➢Đồ thị đặc trưng cực Drain (máng) TRỊNH LÊ HUY Đặc tính JFET TRỊNH LÊ HUY Đặc tính JFET VP Thông thường, |Vpinch-off| = |Vcut-off| TRỊNH LÊ HUY 10 Cách phân cực JFET ➢ Tự phân cực (self-bias) ➢ Phân cực nhờ nguồn chia áp (voltage-divider bias) ➢ Phân cực nhờ nguồn dòng (current-source bias) TRỊNH LÊ HUY 11 Cách phân cực JFET ➢ Tự phân cực ▪ Thường xuyên sử dụng để phân cực cho transistor JFET ▪ Để JFET hoạt động, ta cần phải phân cực nghịch mối nối Gate-Source ▪ Cực Gate nối đất thông qua điện trở RG ▪ Điện trở RG có tác dụng cách ly dòng xoay chiều AC rò từ GND ảnh hưởng đến JFET 𝑽𝑮𝑺 = 𝑽𝑮 – 𝑽𝑺 = 𝟎 – 𝑰𝑺𝑹𝑺 = −𝑰𝑫𝑹𝑺 TRỊNH LÊ HUY 12 Cách phân cực JFET ➢ Phân cực cầu chia áp ▪ Hoạt động ổn định phương pháp tự phân cực ▪ Sử dụng cầu phân áp để cấp nguồn cho cực Gate JFET ▪ Để JFET hoạt động, ta cần phải phân cực nghịch mối nối Gate-Source Tức VG < VS Do đó, việc lựa chọn giá trị R1, R2 RS cần tính tốn thật xác 𝑉𝐺 = 𝑅2 𝑉 𝑅1 + 𝑅2 𝐷𝐷 𝑉𝑆 = IDRS 𝑽𝑮𝑺 = 𝑽𝑮 – 𝑽𝑺 < 𝟎 (𝑽) TRỊNH LÊ HUY 13 MOSFET ➢ MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ➢ Khác với JFET, cực Gate MOSFET không kết nối trực tiếp với phần vật liệu bán dẫn mà cách ly nhờ vào lớp Silicon Oxide (SiO2) ➢ Có hai loại transistor MOSFET: ➢ MOSFET kênh liên tục (D-MOSFET) ➢ MOSFET kênh gián đoạn (E-MOSFET) D-MOSFET Thường sử dụng thực tế E-MOSFET TRỊNH LÊ HUY 14 Cấu tạo D-MOSFET ➢ Cấu tạo D-MOSFET bao gồm phần, phần vật liệu bán dẫn loại N vật liệu bán dẫn loại P nối với ➢ Cực Drain Source nối trực tiếp với đầu vật liệu bán dẫn loại N ➢ Cực Gate nối gián tiếp với vật liệu bán dẫn loại N thông qua lớp SiO2 Depletion Mode Enhancement Mode TRỊNH LÊ HUY 15 Đặc tính D-MOSFET ➢ Sự biến thiên dòng điện ID phụ thuộc vào hiệu điện VGS n channel Depletion Mode Enhancement Mode TRỊNH LÊ HUY 16 Cách phân cực cho D-MOSFET ➢ Để E-MOSFET hoạt động, ta phải cấp cho VGS giá trị lớn VGS(off) ➢ Vì D-MOSFET hoạt động VGS < VGS > Do đó, thực tế, để đơn giản hóa, người ta phân cực cho D-MOSFET cách nối cực Gate xuống GND để đảm bảo VGS = ID = IDSS TRỊNH LÊ HUY 17 Cấu tạo E-MOSFET ➢ Cấu tạo D-MOSFET bao gồm phần, phần vật liệu bán dẫn loại N vật liệu bán dẫn loại P nối với ➢ Cực Drain Source nối trực tiếp với đầu vật liệu bán dẫn loại N ➢ Cực Gate nối gián tiếp với vật liệu bán dẫn loại N thông qua lớp SiO2 Enhancement Mode TRỊNH LÊ HUY 18 Đặc tính E-MOSFET ➢ Sự biến thiên dòng điện ID phụ thuộc vào hiệu điện VGS TRỊNH LÊ HUY 19 Cách phân cực cho E-MOSFET ➢ Để E-MOSFET hoạt động, ta phải cấp cho VGS giá trị lớn VGS(th) ➢ Có cách phân cực cho E-MOSFET: ➢ Cầu phân áp ➢ Drain-feedback TRỊNH LÊ HUY 20 Cách phân cực cho E-MOSFET ➢ Tính hiệu điện phân cực VGS VDS E-MOSFET bên dưới? Biết ID(on) = 200mA, VGS = 4V, VGS(th) = 2V VGS = ? K=? ID = ? VDS = ? TRỊNH LÊ HUY 21 Cách phân cực cho E-MOSFET ➢ Tính hiệu điện phân cực VGS, VDS ID E-MOSFET bên dưới? Biết giá trị đo voltmeter 5V VGS = ? VDS = ? ID = ? TRỊNH LÊ HUY 22 Câu hỏi ➢ Tên cực JFET? ➢ Để JFET kênh N hoạt động, giá trị VGS dương hay âm? ➢ Dòng cực Drain thay đổi ta thay đổi VGS? ➢ Khi JFET kênh n tự phân cực, ID=8mA, RS=1kOhm, Tính VGS? ➢ Tên loại MOSFET bản? ➢ Đối với E-MOSFET, VGS tăng dòng ID tăng hay giảm? ➢ Đối với D-MOSFET, VGS giảm dòng ID tăng hay giảm? TRỊNH LÊ HUY 23 Thank you! TRỊNH LÊ HUY 24 ... TRỊNH LÊ HUY 15 Đặc tính D-MOSFET ➢ Sự biến thiên dòng điện ID phụ thuộc vào hiệu điện VGS n channel Depletion Mode Enhancement Mode TRỊNH LÊ HUY 16 Cách phân cực cho D-MOSFET ➢ Để E-MOSFET hoạt... tính E-MOSFET ➢ Sự biến thiên dòng điện ID phụ thuộc vào hiệu điện VGS TRỊNH LÊ HUY 19 Cách phân cực cho E-MOSFET ➢ Để E-MOSFET hoạt động, ta phải cấp cho VGS giá trị lớn VGS(th) ➢ Có cách phân... thường, |Vpinch-off| = |Vcut-off| TRỊNH LÊ HUY 10 Cách phân cực JFET ➢ Tự phân cực (self-bias) ➢ Phân cực nhờ nguồn chia áp (voltage-divider bias) ➢ Phân cực nhờ nguồn dòng (current-source bias)