CHƢƠNG III : LINH KIỆN BÁN DẪN
b. Nguyên lý hoạt động
Khi cho điện áp VGS = 0V điện áp cung cấp VDD được đưa đến 2 cực D và S, kết quả các điện tử tự do của kênh N di chuyển tạo nên dòng điện ID giống như JFET.
Tài liệu giảng dạy môn học Kỹ thuật Điện – Điện tử 124 Hình 3.51: Nguyên lý hoạt động MOSFET có sẵn kênh (D-MOSFET)
c. Đặc tuyến của D-MOSFET
Thay đổi các giá trị của VGS ta vẽ được các đường đặc tuyến sau:
Tùy thuộc vào giá trị điện áp âm VGS mà sự tái hợp giữa các điện tử và lỗ trống sẽ xảy ra. Sự tái hợp này sẽ làm giảm các điện tử tự do di chuyển trong kênh dẫn làm ảnh hưởng đến dòng điện chạy trong kênh dẫn. Điện áp phân cực càng âm thì tốc độ tái hợp câng tăng làm cho dòng điện cực máng càng giảm cho đến giá trị điện áp thắt. Khi giá trị điện áp VGS dương sẽ làm tăng thêm số lượng điện tử lấy từ lớp bán dẫn nền loại P làm tiết diện kênh dẫn N tăng điện áp VGS tiếp tục tăng theo chiều dương sẽ làm cho dòng điện cực máng ID tăng theo.
Tài liệu giảng dạy môn học Kỹ thuật Điện – Điện tử 125
MOSFET chƣa có sẵng kênh (E-MOSFET)
a. Cấu tạo và ký hiệu
Hình 3.53: (a) Cấu tạo và ký hiệu Mosfet kênh N, (b) và kênh P Ta thấy cấu tạo của E-MOSFET thì cực D và cực S
không được nối với nhau nên không có kênh dẫn giữa hai cực, đây là điểm khác so với D-MOSFET.
b. Nguyên lý hoạt động
Nếu điện áp VGS = 0V và chỉ có điện áp cung cấp cho hai cực D và S do thiếu kênh dẫn giữa cực D và S nên ID = 0 khác với JFET.
Khi điện áp VGS và VDS được thiết lập ở giá trị dương
lớn hơn 0V dẫn đến có sự chênh lệch điện áp giữa cực D và G so với cực S. Điện áp dương tại cực G sẽ tác động lên các lỗ trống trong lớp bán dẫn nền loại P nằm dọc trong lớp SiO2 các lỗ trống sẽ rời khỏi vùng này và đi sâu vào phía đế
Kết quả tạo nên một vùng nghèo nằm gần lớp ngăn cách điện không có lỗ trống. Tuy nhiên các điện tử trong lớp nền P sẽ bị hút về phía cực G tạo thành một vùng chứa điện tử gần bề mặt của lớp SiO2. Lớp SiO2 với đặc tính cách điện của nó sẽ ngăn chăn các hạt tải mang điện tích âm di chuyển về cực G.Khi điện áp VGS tăng thì số lượng các điện tử tập trung gần mặt phẳng lớp SiO2 cũng tăng cho đến khi nó có thể tạo thành một kênh dẫn nối giữa hai cực D và S. Điện áp VGS đạt
Tài liệu giảng dạy môn học Kỹ thuật Điện – Điện tử 126 đến giá trị này gọi là điện áp ngưỡng VT do kênh dẫn không tồn tại khi điện áp VGS = 0 và nó sẽ xuất hiện khi cung cấp điện áp dương VGS ≥ VT nên người ta còn gọi đây là MOSFET loại tăng.
Khi điện áp VGS tăng vượt quá điện áp ngưỡng thì mật độ các hạt tải tự do chứa trong kênh dẫn sẽ tăng, dẫn đến dòng điện cực máng tăng. Tuy nhiên nếu VGS là hằng số và tăng điện áp VDS thì dòng điện cực máng sẽ tăng đến giá trị bão hòa giống như đã xảy ra giống như đã xảy ra đối với JFET và MOSFET có sẵn kênh.
Dòng điện ID sẽ giảm dần về không khi đi vào vùng thắt do kênh dẫn hẹp tại đầu cực máng. Khi giá trị điện áp VGS nhỏ hơn điện áp ngưỡng thì dòng điện cực máng của MOSFET chưa có sẵn kênh sẽ bằng không. Khi giá trị điện áp VGS lớn hơn điện áp ngưỡng thì dòng điện cực máng quan hệ tuyến tính với điện áp VGS qua biểu thức sau: 2 T GS D k V V I
Trong đó k là hằng số và có thể suy ra giá trị của k từ biểu thức trên với ID(on) và VGS(on) là các giá trị tại các điểm đặc biệt trên đường cong đặc tuyến của E- MOSFET. 2 ) ( ) ( ) ( GS on T on D V V I k