5.3 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
5.3.3MOSFET kênh gián đoạn (Enhancement – mode MOSFET)
MOSFET kênh gián đoạn hay eMOSFET, là loại ngược lại với loại liên tục. Vì vậy kênh dẫn điện được pha tạp chất nhẹ hoặc thậm chí khơng pha tạp cấp làm cho nĩ khơng dẫn điện. Kết quả là khi khơng cĩ điện áp phân cực tại cực G với VGS thì linh kiện khơng dẫn điện và được xem là thiết bị thường mở (khơng dẫn điện)
Đối với MOSFET kênh gián đoạn loại n-channel một dịng điện cực máng sẽ chỉ xuất hiện khi cĩ điện áp VGS đặt vào cực cổng lớn hơn điện áp ngưỡng VTH, với ngưỡng này linh kiện sẽ dẫn điện
Việc đưa vào cực G của MOSFET kênh gián đoạn loại n-channel một điện áp +Ve sẽ thu hút nhiều electron hơn về phía lớp oxit quanh cực cổng, do đĩ làm tăng độ dày của kênh cho phép dịng điện lớn hơn chạy qua. Đây là lý do tại sao loại MOSFET này được gọi với tên là thiết bị gián đoạn và áp dụng điện áp tại cực cổng để tăng độ dẫn của kênh.
Tăng điện áp dương đặt vào cực cổng sẽ làm cho điện trở của kênh dẫn giảm để tăng dịng điện ID qua kênh. Hay nĩi một cách khác. Đối với kênh N ở MOSFET kênh gián đoạn: +VGS sẽ bật (ON) transistor, trong khi bằng khơng hay -VGS sẽ tắt (OFF) transistor. Vì vì MOSFET ở chế độ gián đoạn tương ứng với cơng tắc thường mở (normaly-open)
Đối với kênh P thì điều này ngược lại. Khi VGS=0 thì linh kiện ngắt “OFF” và kênh mở. Áp dụng 1 điện áp âm (-ve) vào cực cổng của MOSFET kênh gián
2019 TRANG 76
đoạn loại N sẽ nâng độ dẫn điện và nĩ ở chế độ bật “ON”. Tĩm lại: +VGS se tắt transistor “OFF” và -VGS sẽ bật transistor “ON”.
MOSFET kênh gián đoạn N-Channel và ký hiệu
Hình 5.9: Ký hiệu và đặc tuyến MOSFET kênh gián đoạn
MOSFET kênh gián đoạn tạo ra các cơng tắc điện tử tuyệt với nhở vào trỡ kháng thấp khi ở chế độ bật “ON” và trở kháng rất cao khi ở chế độ ngắt “OFF” cũng như khả năng tổng trở kháng đầu vào cao với cực cổng bị cách ly. MOSFET kênh gián đoạn thường được sử dụng trong mạch tích hợp (IC) để tạo ra các cổng logic CMOS và cơng tắc chuyển mạch như dạng cỗng PMOS (kênh P) và NMOS (kênh N). CMOS thực ra là viết tắc của MOS cĩ nghĩa rằng thiết bị logic cĩ cả PMOS và NMOS trong thiết kế của nĩ
2019 TRANG 77
Tĩm tắt về MOSFET
MOSFET hay cịn gọi là Transistor hiệu ứng trường Oxit Kim loại - Bán
dẫn (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) cĩ trở kháng ngõ vào tại cực cổng rất cao với dịng điện di chuyển giữa cực nguồn và cực máng và được điều khiển bằng điện áp tại cực cổng. Bổi vì trở cĩ trở kháng đầu vào và độ khuếch đại cao. MOSTFET cĩ thể dàng bị sốc tĩnh điện và dễ hư hỏng nếu khơng cĩ các bảo vệ phù hợp
MOSFET type VGS = +ve VGS = 0 VGS = -ve
N-Channel Depletion ON ON OFF N-Channel Enhancement ON OFF OFF P-Channel Depletion OFF ON ON P-Channel Enhancement OFF OFF ON
MOSFET rất lý tưởng được sử dụng làm cơng tắc điện tử hay các bộ khuếch đại cực nguồn chung với cơng suất tiêu tán rất thấp. Ứng dụng điển hình của MOSFET là trong vi điều khiển, bỗ nhớ, máy tính và cổng logic CMOS…
Và chú ý rằng các đường nét đứt bên trong ký hiệu chỉ ra rắng là thiết bị đĩng “OFF” đối với loại gián đoạn và khơng cĩ dịng điện chạy bên kênh dẫn khi VGS=0 được đưa vào cực cổng
Các đường nét liên tục trong ký hiệu của MOSFET chỉ ra rằng là thiết bị thường mở “ON” đối với loại liên tục và dịng điện cĩ thể chạy trong kênh dẫn khi VGS=0. Đối với ký hiệu loại kênh p các ký hiệu đề giống nhau chỉ khác chiều mũi tên.
2019 TRANG 78
Đối với MOSFET gián đoạn loại n, khi đặt một điện áp dương tại cực cổng của transistor sẽ làm cho transistor bật “ON” và với điện áp tại cực cổng bằng khơng, transistor sẽ đĩng “OFF”. Đối với MOSFET gián đoạn loại p. Điện áp âm đặt vào cực cổng sẽ bật transistor và với điện áp bằng khơng transistor sẽ đĩng “OFF”. Mức điện áp để MOSFET bắt đầu cho dịng điện chạy qua kênh được xác định bằng điện áp ngưỡng VTH của thiết bị.