5. ỨNG DỤNG CỦA SẢN PHẨM
2.1.3. Transistor trƣờng MOSFET
Effect Tranzitor).
Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động.
Khỏc với cấu trỳc BJT, MOSFET cú cấu trỳc bỏn dẫn cho phộp điều khiển bằng điện ỏp với dũng điều khiển cực nhỏ. Hỡnh 1.12 a, b thể hiện cấu trỳc và ký hiệu của một MOSFET kờnh dẫn kiểu n. Trong đú G là cực điều khiển đƣợc cỏch ly hoàn toàn với cấu trỳc bỏn dẫn cũn lại bởi lớp điện mụi cực mỏng nhƣng cú độ cỏch điện cực lớn Dioxit Silic (SiO2). Hai cực cũn lại là cực nguồn (S) và cực mỏng (D). Cực mỏng đún cỏc hạt mang điện. Nếu kờnh dẫn là n thỡ cỏc hạt mang điện sẽ là cỏc điện tử ( electron , do đú cực tớnh điện ỏp của cực mỏng sẽ là dƣơng so với cực nguồn. Trờn ký hiệu, phần chấm gạch giữa D và S thể hiện trong điều kiện chƣa cú tớn hiệu điều khiển thỡ khụng cú một kờnh dẫn thực sự nối giữa D và S.
Cấu trỳc bỏn dẫn của MOSFET kờnh dẫn kiểu p cũng tƣơng tự nhƣng cỏc lớp bỏn dẫn sẽ cú kiểu dẫn điện ngƣợc lại. Tuy nhiờn đa số cỏc MOSFET cụng suất là loại cú kờnh dẫn kiểu n.
Hỡnh 2.6: a. Cấu trỳc MOSFET kờnh n b. Ký hiệu MOSFET kờnh n
Hỡnh 2.7 mụ tả sự tạo thành kờnh dẫn trong cấu trỳc bỏn dẫn của MOSFET. Trong chế độ làm việc bỡnh thƣờng uDS > 0, giả sử điện ỏp giữa cực điều khiển và cực nguồn bằng khụng uGS = 0, khi đú kờnh dẫn sẽ khụng hoàn toàn xuất hiện. Giữa cực nguồn và cực mỏng sẽ là tiếp giỏp p – n- phõn cực ngƣợc. Điện ỏp uDS sẽ hoàn toàn rơi trờn vựng nghốo điện tớch của tiếp giỏp này ( hỡnh 2.7a).
Nếu điện ỏp điều khiển õm uGS < 0, thỡ vựng bề mặt giỏp cực điều khiển sẽ tớch tụ cỏc lỗ p , do đú dũng điện giữa cực nguồn và cực mỏng sẽ khụng xuất hiện. Khi điện ỏp điều khiển dƣơng uGS > 0, và đủ lớn, bề mặt tiếp giỏp cực điều khiển sẽ tớch tụ cỏc điện tử, và một kờnh dẫn thực sự đó hỡnh thành ( hỡnh 2.7b ). Nhƣ vậy trong cấu trỳc bỏn dẫn của MOSFET, cỏc phần tử mang điện là cỏc điện tử, giống nhƣ của lớp n tạo nờn cực mỏng, nờn MOSFET đƣợc gọi là phần tử với cỏc hạt mang điện cơ bản, khỏc với cấu trỳc của BJT, IGBT, TIRISTOR là cỏc phần tử với cỏc hạt mang điện phi cơ bản. Dũng điện giữa cực mỏng và cực nguồn bõy giờ phụ thuộc vào điện ỏp uDS.
Từ cấu trỳc bỏn dẫn của MOSFET ( hỡnh 2.7c ), cú thể thấy rằng giữa cực mỏng và cực nguồn tồn tại một tiếp giỏp p – n-
, tƣơng đƣơng với một DIODE ngƣợc nối giữa D và S. Trong cỏc sơ đồ của cỏc bộ biến đổi, để trao đổi năng lƣợng giữa tải và nguồn thƣờng cần cú cỏc DIODE mắc song song với cỏc van bỏn dẫn. Nhƣ vậy, ƣu điểm của MOSFET là đó cú sẵn một DIODE nội tại.
Hỡnh 2.7. Sự tạo thành kờnh dẫn trong cấu trỳc MOSFET kờnh n.
Đặc tớnh V-A.
Khi UGS < 3V MOSFET ở trạng thỏi khúa. Khi UGS cỡ 5-7V MOSFET ở trạng thỏi dẫn.
Để hoạt động ở chế độ đúng cắt MOSFET đƣợc mở bằng điện ỏp cỡ 12-15V.
Quỏ trỡnh chuyển trạng thỏi
Hỡnh 2.9. Quỏ trỡnh chuyển trạng thỏi.