Đặc điểm của transistor hiệu ứng trường JFET
MỤC LỤC
MOSFET KIỂU NGHÈO
Vỡ sự tăng dòng máng rất nhanh, nên khi sử dụng DMOS, cần phải tránh cho DMOS làm việc có dòng máng lớn nhất, vì dòng máng có thể vượt quá với một điện áp cổng dương., ví dụ như đối với DMOS cho ở hình 3.14, khi đặt một điện áp VGS = +4V sẽ cho dòng máng là 22,2mA, có khả năng vượt quá các thông số làm việc lớn nhất (dòng hoặc công suất) của dụng cụ. K = 2 (3.36) Các biểu thức mô tả quan hệ dòng-áp đều đúng cho cả vùng tăng cường và vùng nghèo, nhưng cần phải xác định dấu thích hợp cho VGS của DMOS hoạt động ở chế độ tăng cường kênh và nghèo kênh. Giải: Để vẽ đặc tuyến truyền đạt với các thông số đã cho ở trên, trước hết ta hãy xác định các điểm đặc biệt trên đặc tuyến như sau:. Trước khi vẽ vùng ứng với VGS dương, ta hãy nhớ rằng ID tăng rất nhanh theo các giá trị dương của VGS, nên ở đây ta sẽ thử chọn VGS = +1V, ta có:. Đặc tuyến truyền đạt được vẽ như ở hình 3.16. b) MOSFET kiểu nghèo kênh-p.
TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG CỔNG TIẾP GIÁP – JFET
Điện áp thắt VP là giá trị (âm) của điện áp cổng-nguồn tương ứng tại thời điểm vùng kênh dẫn biến mất hoàn toàn. Kênh dẫn sẽ trở nên thắt lại khi hai vùng nghèo của hai tiếp giáp pn kết hợp với nhau tại trung tâm của kênh dẫn. Lúc này, điện trở của vùng kênh sẽ trở nên vô cùng lớn. Nếu tăng vGS âm hơn nữa, về thực chất không ảnh hưởng đến bản chất bên trong của JFET ở hình 3.20c, nhưng vGS. phải không được vượt quá điện áp đánh thủng Ζener của tiếp giáp cổng-kênh. b) Trạng thái kênh dẫn của JFET khi có điện áp cung cấp ở cực máng-nguồn. Điện áp thắt VP là giá trị (âm) của điện áp cổng-nguồn tương ứng tại thời điểm vùng kênh dẫn biến mất hoàn toàn. Kênh dẫn sẽ trở nên thắt lại khi hai vùng nghèo của hai tiếp giáp pn kết hợp với nhau tại trung tâm của kênh dẫn. Lúc này, điện trở của vùng kênh sẽ trở nên vô cùng lớn. Nếu tăng vGS âm hơn nữa, về thực chất không ảnh hưởng đến bản chất bên trong của JFET ở hình 3.20c, nhưng vGS. phải không được vượt quá điện áp đánh thủng Ζener của tiếp giáp cổng-kênh. b) Trạng thái kênh dẫn của JFET khi có điện áp cung cấp vào cực máng-nguồn. Khi tăng giá trị của điện áp máng-nguồn và cố định giá trị của vGS, ta thấy rằng: đối với một giá trị nhỏ của điện áp máng-nguồn, như cho ở hình 3.21a, thì vẫn có một kênh điện trở kết nối giữa máng và nguồn, JFET làm việc ở vùng tuyến tính và dòng máng sẽ phụ thuộc vào điện áp máng-nguồn vDS. Với giả thiết iG ≈ 0, chiều dòng điện vào tại cực máng và ra ở cực nguồn như ở MOSFET. Tuy nhiên, hãy lưu ý rằng điện áp phân cực ngược qua các tiếp giáp cổng-kênh tại đầu kênh dẫn phía cực máng sẽ lớn hơn so với điện áp đầu kênh dẫn phía cực nguồn, và như vậy vùng nghèo sẽ rộng hơn tại đầu kênh dẫn phía cực máng của JFET so với đầu kênh dẫn phía cực nguồn. Đối với các giá trị của vDS lớn hơn, thì vùng nghèo tại phía cực máng sẽ trở nên rộng hơn và tiếp tục mở rộng cho đến khi kênh dẫn thắt lại gần cực má. Việ c thắt kênh xảy ra trước hết tại:. Trong đó, vDSP là giá trị của điện áp máng cần có để kênh dẫn vừa được thắt. Khi kênh dẫn của JFET thắt lại, thì dòng máng sẽ bão hòa, vẫn giống như đối với MOSFET. Các điện tử được gia tốc qua kênh dẫn, được phóng thích vào vùng nghèo, và được cuốn vào vùng máng bởi điện trường giữa máng và nguồn. Hình 3.21c, là trạng thái kênh dẫn của JFET đối với các giá trị lớn hơn nữa của vDS. Điểm thắt sẽ di chuyển tiến về phía vùng nguồn, thu ngắn chiều dài của vùng kênh điện trở. Như vậy, JFET chịu sự điều biến độ dài kênh tương tự như ở MOSFET. c) Họ đặc tuyến i-v của JFET kênh-n.
MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA FET
Theo hỡnh 3.27, rừ ràng ở cỏc FET, quan hệ giữa ID và VGS là quan hệ phi tuyến, nờn phương pháp thông dụng để xét mạch tương đương là dùng mô hình tín hiệu nhỏ tức là xét ảnh hưởng của sự thay đổi nhỏ ở lối vào lên lối ra của FET, mô hình này cho phép tạo ra mạch tương đương cho dụng cụ mà có thể được sử dụng để mô tả hoạt động của dụng cụ theo sự thay đổi nhỏ ở lối vào. Như đã xét ở các phần trên, họ đặc tuyến dc của MOSFET và JFET là không giống nhau vì ở chế độ làm việc thông thường của FET, yêu cầu các điện áp phân cực đặt vào cổng khác nhau.
PHÂN CỰC CHO TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG
Ví dụ, giả sử sẽ chọn điểm làm việc tương ứng với điểm A trên hình 3.31, một đường thẳng sẽ được vẽ tiếp theo qua điểm được chọn đến vị trí VDD trên trục ngang và tạo thành đường tải. Nếu tín hiệu vào lớn đáng kể, thì sẽ làm cho hoạt động của mạch chuyển vào vùng ohmic (vùng tuyến tính) hoặc đến giới hạn như điện áp ra đạt tới điện áp nguồn cung cấp. Cả hai trạng thái đó sẽ làm méo dạng tín hiệu ra. b) Các kiểu mạch phân cực. (**) Mạch phân cực kiểu phân áp cho MOSFET kiểu tăng cường. Mạch phân cực thông dụng thứ hai đối với MOSFET kiểu tăng cường cho ở hình 3.40. Với các trị số của IDQ và. V đã biết, ta có thể xác định được toàn bộ các đại lượng còn lại của mạch, như VDS, VD và VS. c) Chọn điểm làm việc.
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG
Lưu ý phần đã xét ở trên (mục 3.7a) thấy rằng: rd thường lớn hơn nhiều so với RD nên ta có thể đơn giản biểu thức trên:. Hệ số khuyếch đại điện áp vi sai ≈ - gmRD. có dạng tương tự biểu thức đơn giản của bộ khuyếch đại FET đã xét ở phần trước. d) FET như một nguồn dòng hằng. FET có thể xem như một nguồn dòng không đổi với điều kiện là điện áp máng-nguồn lớn hơn điện áp thắt, dòng máng của FET sẽ được điều khiển bởi điện áp cổng-nguồn. Do vậy, một nguồn dòng hằng rất đơn giản có thể được tạo thành dễ dàng khi áp dụng một điện áp không đỗi đến cực cổng. Đối với JFET và DE MOSFET, các dạng đơn giản nhất của mạch nguồn dòng hằng cho ở hình 3.46a và 3.46b. Ở các mạch này, chỉ kết nối đơn giản cực cổng với cực nguồn để cho dòng máng bằng IDSS, dòng điện tạo thành bởi các mạch như vậy được xác định bằng các đặc tính của dụng cụ và thường có giá trị trong khoảng 1mA đến 5 mA. Đã xuất hiện các ‘ nguồn dòng hằng ‘ thường là các FET đơn, với chân nguồn và chân cổng của. FET được kết nối bên trong để tạo thành các dụng cụ hai chân, có các mức dòng khác nhau. Người ta cũng chế tạo các nguồn dòng hằng có khả năng thay đổi mức dòng bằng cách sử dụng kỹ thuật phân cực tự động như mạch cho ở hình 3.46c. Dòng điện chảy qua dụng cụ sẽ tạo nên một sụt áp trên điện trở, tức là phát sinh một điện áp phân cực giữa cổng và nguồn. Trị số của điện trở này được hiệu chỉnh để tạo ra dòng điện hằng tùy yêu cầu của người sử dụng. Các nguồn dòng hằng bằng FET thường được dùng để tạo ra nguồn dòng cho các mạch khuyếch đại vi sai, chẳng hạn như mạch ở hình 3.47. e) FET như một điện trở được điều khiển bằng điện áp. Các mạch suy giảm được điều khiển bằng điện áp có thể được sử dụng với các tín hiệu vào DC hay AC, do FET là dụng cụ có tính đối xứng trong nguyên tắc làm việc của nó (mặc dù đặc tính. của các FET đối với các tín hiệu vào có cực tính khác nhau thường rất khác nhau), nhưng để tránh gây méo dạng thì biên độ của tín hiệu vào cần phải được hạn chế ở một vài chục milivolts. g) FET như một chuyển mạch tương tự. Khi điện áp vào gần bằng 0 V, thì MOSFET tăng cường sẽ được chuyển về ngưng dẫn [OFF] (vì. dụng cụ cần phải có điện áp dương đặt trên cổng để tạo ra kênh dẫn giữa vùng máng và vùng nguồn), vì vậy dòng máng là không đáng kể, tức là không có sụt áp trên điện trở R, do đó điện áp ra gần bằng với điện áp nguồn cung cấp VDD (mức logic 1).
