Bài giảng Cấu kiện điện tử: Chương 5 - Trường ĐH Bách Khoa HN

Trong bối cảnh phát triển không ngừng của ngành công nghiệp điện tử hiện đại, các thiết bị bán dẫn đóng vai trò nền tảng. Trong số đó, Transistor trường (Field Effect Transistor - FET) nổi bật là một linh kiện điện tử quan trọng, với khả năng điều khiển dòng điện đầu ra bằng điện áp đầu vào. Đặc tính tiêu thụ ít năng lượng, trở kháng vào lớn và độ ổn định nhiệt cao giúp FET trở thành lựa chọn ưu việt trong nhiều ứng dụng kỹ thuật số và mạch tổ hợp cỡ lớn, vượt trội so với các loại transistor truyền thống. Chương này sẽ giới thiệu các khái niệm cơ bản, phân loại chính của FET, tập trung vào cấu tạo, nguyên lý hoạt động và đặc tuyến của Junction Field Effect Transistor (JFET) cũng như Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET).

Sinh viên ngành kỹ thuật điện, điện tử, các kỹ sư thiết kế mạch và những người quan tâm đến nguyên lý hoạt động của linh kiện bán dẫn.

Tài liệu này cung cấp một cái nhìn toàn diện về Transistor trường (Field Effect Transistor - FET), một trong những thiết bị bán dẫn quan trọng nhất trong kỹ thuật điện tử. Nội dung bắt đầu bằng việc giới thiệu khái niệm cơ bản, chỉ ra FET là một linh kiện ba cực (G, D, S) với dòng điện đầu ra được điều khiển bởi điện áp đầu vào. Điểm nổi bật của FET bao gồm khả năng tiêu thụ năng lượng thấp, trở kháng vào lớn và độ ổn định nhiệt cao, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các mạch điện tử số và mạch tổ hợp quy mô lớn. Tài liệu phân loại FET thành hai nhóm chính là Junction Field Effect Transistor (JFET) và Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET), đồng thời đi sâu vào các biến thể kênh N và kênh P của từng loại. Phần trọng tâm của tài liệu tập trung vào JFET, trình bày chi tiết về cấu tạo vật lý, các ký hiệu mạch điện và nguyên lý hoạt động dưới các điều kiện phân cực khác nhau. Cụ thể, phân tích các trường hợp UGS=0V, UGS<0V và UGS>0V để làm rõ sự phụ thuộc của dòng ID vào UDS và UGS, đặc biệt là hiện tượng thắt kênh (pinch-off) và điện áp thắt kênh. Các đặc tuyến ra (ID = f(UDS)) và đặc tuyến truyền đạt (ID = f(UGS)) được minh họa rõ ràng, giúp người đọc hiểu được hành vi của JFET trong vùng tuyến tính (ohmic region) và vùng bão hòa (saturation region). Việc hiểu các đặc tính này là thiết yếu để ứng dụng JFET hiệu quả trong vai trò như một điện trở điều khiển bằng điện áp hoặc trong các mạch khuếch đại. Cuối cùng, tài liệu cũng đề cập đến phân cực cho cả JFET và MOSFET, cung cấp nền tảng vững chắc cho việc thiết kế và phân tích các mạch sử dụng những thiết bị bán dẫn tiên tiến này.