Khi tranzito làm việc, thông thường cực nguồn S được nối với đế của linh kiện và được nối đất nên US = 0. Các điện áp đặt vào các chân cực cửa G và chân cực máng D là so với chân cực S. Nguyên tắc cung cấp nguồn điện cho các chân cực sao cho hạt dẫn đa số chạy từ cực nguồn S qua kênh về cực máng D để tạo nên dòng điện ID trong mạch cực
Hình 6.6: Ký hiệu MOSFET D G S SS D G S SS G S D D G S Kênh N Kênh P Nền P Cực máng D (Drain) Cực nguồn S (Source) Kênh N Cực cổng G (Gate) Hình 6.5: MOSFET liên tục kênh N N N N SiO2 Cực đế SS (Substrate) N
111
máng. Còn điện áp đặt trên cực cửa có chiều sao cho MOSFET làm việc ở chế độ giàu hạt dẫn hoặc ở chế độ nghèo hạt dẫn.
- Khi UGS= 0V:
Trường hợp này kênh dẫn điện có tác dụng như một điện trở , khi tăng điện áp UDS thì dòng ID tăng lên đến một trị số giới hạn là IDSS (dòng ID bão hoà ). Điện áp UDS ở trị số IDSS cũng gọi là điện áp ngắt UP giống JFET .
- Khi UGS<0V:
Khi này cực G có điện thế âm nên đẩy các điện tử ở kênh N vào vùng nền P làm thu hẹp tiết diện kênh dẫn điện N và dòng ID bị giảm xuống do điện trở kênh dẫn điện tăng lên. Khi tăng điện thế âm ở cực G thì dòng ID càng nhỏ và đến một trị số giới hạn dòng ID gần như không còn, điện thế này ở cực G gọi là điện thế ngắt UP.
Xét khả năng điều khiển (hay đặc tuyến điều khiển ) của MOSFET kênh sẵn loại N (hình 6.7):
Muốn xem xét khả năng điều khiển dòng điện của điện áp trên cực cửa ta phải giữ điện áp trên cực máng UDS không đổi, sau đó thay đổi điện áp trên cực cửa và theo dõi sự thay đổi dòng ID theo sự thay đổi của UGS. Ta có hàm sau:
ID = f(UGS) khi UDS =const.
Để các hạt dẫn điện tử chuyển động từ cực nguồn S về cực máng D, ta đặt một điện áp trên cực máng UDS > 0 và giữ không đổi. Sau đó thay đổi điện áp trên cực cửa UGS có thể tăng theo chiều dương hoặc tăng theo chiều âm.
112
Nếu UGS <0, nhiều điện tử bị đẩy xa kênh làm mật độ hạt dẫn trong kênh giảm xuống, độ dẫn điện của kênh giảm và dòng điện chạy qua kênh ID giảm xuống. Chế độ làm việc này ta gọi là chế độ nghèo hạt dẫn (hay chế độ tổn hao).
Nếu UGS > 0, nhiều điện tử được hút về kênh làm nồng độ hạt dẫn trong kênh tăng lên, độ dẫn điện của kênh tăng và dòng điện chạy trong kênh ID tăng lên. Chế độ làm việc này ta gọi là chế độ giàu hạt dẫn (chế độ tăng cường).
Hình 6.8. Đặc tuyến ra của MOSFET kênh N
Xét họ đặc tuyến ra (hay quan hệ giữa dòng điện ID và điện áp UDS): ID = f(UDS) khi UGS =const.
Trên họ đặc tuyến ra, khi điện áp trên cực máng UDS = 0V các hạt dẫn điện tử không thể chuyển động từ cực nguồn về cực máng nên dòng điện qua kênh bằng 0 (ID=0). Do đó đặc tuyến xuất phát từ gốc toạ độ. Điều chỉnh cho UDS >0, các điện tử bị đẩy về phía cực máng tăng dần tạo nên dòng điện cực máng ID cũng tăng theo. Đồng thời tiếp xúc P-N cũng bị phân cực ngược mạnh dần về phía cực máng làm cho kênh dẫn bị hẹp dần về phía cực máng còn dòng điện ID thì tăng tuyến tính với sự tăng của điện áp UDS.
Khi điện áp UDS đạt tới trị số bão hoà (UDSbh) thì dòng điện cực máng ID cũng đạt tới trị số bão hoà IDbh. Trong trường hợp này, lớp tiếp xúc P-N chạm vào đáy của ôxit và kênh có điểm “thắt” tại cực máng.
113
Nếu đặt UDS quá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng đánh thủng tiếp xúc P-N ở phía cực máng, lúc đó dòng điện ID sẽ tăng vọt.
Khi thay đổi trị số điện áp trên cực cửa bằng một trị số khác và tiến hành công việc như trình tự trên ta sẽ thu được họ đặc tuyến ra.
6.3.3. Mosfet kênh gián đoạn (cảm ứng).