26 MOSFET kênh sẵn cịn gọi là MOSFET chế độ nghèo (Depletion-Mode MOSFET, viết tắt là DMOSFET).Khi chế tạo ng−ời ta chế tạo sẵn kênh dẫn,kênh dẫn loại P hoặc kênh dẫn loại N.
Hình 1.47 : Cấu tạo của MOSFET kênh sẵn loại P
* Nguyên lý làm việc :
Khi làm việc,thơng th−ờng cực nguồn S đ−ợc nối với đế và nối đất nên US = 0.Các điện áp đặt vào các chân cực cửa G và 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 dịng điện ID trong mạch cực máng.Cịn điện áp đặt trên cực cửa cĩ chiều sao cho MOSFET làm việc ở chế độ giàu hạt dẫn hoặc ở chế độ nghèo hạt dẫn.
Nguyên lý làm việc của hai loại kênh P và kênh N giống nhau chỉ cĩ cực tính của nguồn điện cung cấp cho các chân cực là trái dấu nhau.
Hình 1.48 : Sơ đồ nguyên lý của MOSFET kênh sẵn - Xét khả năng điều khiển của DMOSFET loại P :
Khả năng điều khiển dịng điện ID của điện áp trên cực cửa UGS chính là mối quan hệ giữa dịng điện ID với điện áp UGS khi UDS cố định.
Để các hạt dẫn lỗ trống chuyển động từ cực nguồn S về cực máng D,ta đặt một điện áp trên cực máng UDS1 < 0 và giữ khơng đổi.Sau đĩ thay đổi điện áp trên cực cửa UGS
27 theo chiều d−ơng hoặc theo chiều âm.Khi UGS = 0 thì d−ới tác dụng của điện áp UDS các lỗ trống chuyển động từ cực nguồn về cực máng tạo nên dịng điện ID.
Nếu UGS < 0,nhiều lỗ trống đ−ợc hút về kênh làm nồng độ hạt dẫn trong kênh tăng lên,độ dẫn điện của kênh tăng và dịng điện chạy trong kênh tăng lên.Chế độ làm việc này gọi là chế độ giàu hạt dẫn.
Nếu UGS > 0,các lỗ trống bị đẩy ra xa kênh làm nồng độ hạt dẫn trong kênh giảm xuống,độ dẫn điện của của kênh giảm và dịng điện chạy qua kênh ID giảm xuống.Chế độ làm việc này gọi là chế độ nghèo hạt dẫn
Hình 1.49 : Đặc tính truyền đạt của MOSFET kênh sẵn loại P - Xét họ đặc tuyến ra :
Đặc tuyến ra chỉ mối quan hệ giữa ID và điện áp UDS khi UGS khơng đổi.
Hình 1.50 : Đặc tính ra của MOSFET kênh sẵn loại P
Trên họ đặc tuyến ra,khi điện áp UDS = 0 V thì dịng điện qua kênh ID = 0,do đĩ đặc tuyến xuất phát từ gốc toạ độ.Điều chỉnh cho UDS âm dần,với trị số nhỏ thì dịng điện ID tăng tuyến tính với sự tăng của điện áp UDS và mối quan hệ này đ−ợc tính theo định luật Ơm.Ta cĩ vùng thuần trở của đặc tuyến.
28 Khi điện áp UDS đạt tới trị số bão hồ UDSbh thì dịng điện cực máng cũng đạt tới trị số bão hồ IDbh.Trong tr−ờng hợp này,lớp tiếp xúc P-N chạm vào đáy của lớp oxit và kênh cĩ điểm thắt tại cực máng,nên UDSbh cịn đ−ợc gọi là điện áp “thắt“.
Nếu cho | UDS | > | UDSbh | thì dịng điện khơng thay đổi và giữ nguyên trị số bão hồ IDbh.Đồng thời,tiếp xúc P-N bị phân cực ng−ợc càng mạnh về phía cực máng,làm cho chiều dài của phần kênh bị “thắt“ tăng lên.Độ chênh lệch của điện áp ∆UDS = | UDS | - | UDSbh | đ−ợc đặt lên đoạn kênh bị “thắt“ và làm cho c−ờng độ điện tr−ờng ở đây
tăng,giúp cho số các lỗ trống v−ợt qua đoạn kênh bị “thắt“ khơng thay đổi,do vậy dịng IDbh giữ khơng đổi.
Tr−ờng hợp nếu đặt UDS quá lớn sẽ dẫn đến hiện t−ợng đánh thủng tiếp xúc P-N ở phía cực máng,dịng điện ID tăng vọt.Lúc này tranzito chuyển sang vùng đánh thủng.
Qua các họ đặc tuyến của DMOSFET ta thấy nĩ làm việc ở cả hai chế độ nghèo và giàu hạt dẫn.DMOSFET cĩ mức ồn nhỏ nên nĩ đ−ợc dùng trong các tầng khuếch đại đầu tiên của thiết bị cao tần.Độ hỗ dẫn của nĩ phụ thuộc vào điện áp UGS nên hệ số khuếch đại điện áp th−ờng đ−ợc tự động điều khiển.