5. Transistor trường (FET)
5.2.1Cấu tạo và hoạt động của MOSFET kênh cĩ sẵn
Từ phiến Si loại P, người ta tạo ra trên bề mặt một lớp loại N dùng làm kênh dẫn. Ở hai đầu khuếch tán 2 miền N+ dùng làm cực nguồn (S) và cực máng (D). Trên mặt phiến Si được phủ màng SiO2 bảo vệ. Phía trên màng này, đối diện kênh dẫn, gắn một băng kim loại,
S và cực D. Đáy của phiến Si đơi khi cũng được gắn với sợi kim loại, dùng làm cực đế SUB. Thơng thường cực đế được nối với cực nguồn. Ký hiệu của MOSFET kênh dẫn cĩ sẵn loại N như hình 2.32 (b).
Nếu phiến Si ban đầu loại P thì ta cĩ MOSFET kênh P như hình 2.32 (c).
Xét hoạt động của MOSFET loại N trong mạch như hình 2.33. Ban đầu dưới tác dụng của điện áp VDS (do nguồn ED tạo ra), qua kênh dẫn và cực máng cĩ dịng điện ID, tạo bởi hạt dẫn đa số của kênh. Nếu cĩ thêm điện áp VGS (do EG tạo nên) với cực tính như hình vẽ thì cũng giống như 1 tụ điện, các điện tích âm sẽ tích tụ trên cực G, các điện tích dương sẽ tích tụ ở cực đối diện, tức là trong kênh dẫn (lớp SiO2 đĩng vai trị điện mơi của tụ. Các điện tích dương này sẽ tái hợp với điện tử, làm giảm nồng độ hạt dẫn vốn cĩ trong kênh, khiến điện trở của kênh tăng và dịng máng ID giảm. Càng tăng trị số VGS; ID càng giảm. Chế độ làm việc này được gọi là chế độ làm nghèo hạt dẫn. Nếu đổi cực tính nguồn EG (VGS trở thành điện áp dương) thì tình hình diễn ra trái lại: càng tăng trị số VGS, nồng độ hạt dẫn trong kênh càng tăng, Chế độ làm việc với cực tính VGS như thế gọi là chế độ giàu.
Như vậy ngay khi VGS = 0, MOSFET kênh cĩ sẵn đã cĩ dịng máng ban đầu ID ≠ 0.
Tuỳ cực tính của VGS mà MOSFET này hoạt động ở chế độ giàu hay chế độ nghèo, dùng giá
trị VGS để điều khiển dịng ID tăng hay giảm. Trên cơ sở đĩ, nếu cĩ tín hiệu xoay chiều es
đưa đến ngõ vào thì hiển nhiên dịng ID sẽ biến đổi theo es và trên tải ngõ ra sẽ nhận được tín hiệu khuếch đại.
Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của MOSFET kênh cĩ sẵn loại N hồn tồn phản ánh quá trình trên đây. Mỗi đặc tuyến ra vẫn bao gồm 3 phần, tương tự như của JFET: đoạn ID tuyến tính theo VDS, đoạn ID bão hồ (trạng thái thắt kênh) và đoạn đánh thủng. Ở đây
chuyển tiếp P – N hình thành giữa kênh dẫn và phiến Si ban đầu. Do VDS gây ra phân bố
điện thế dọc theo chiều dài kênh dẫn, tình trạng phân cực nghịch của P – N khơng đồng đều, dẫn tới hậu quả tiết diện kênh dẫn giảm dần về phía cực máng. Điểm uốn trên đặc tuyến ra tương ứng với trạng thái bắt đầu thắt kênh. Vùng thắt kênh là miền làm việc chủ yếu của MOSFET khi khuếch đại tín hiệu.
Mạch hoạt động và đặc tuyến của MOSFET kênh cĩ sẵn loại P giới thiệu như hình 2.35.