Tranzito tr−êng

Field Effect Transistor -

FET

http://hqhuy.wordpress.com

1

Néi dung

MOSFET

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Kh¸i niÖm, ph©n lo¹i JFET MOSFET Ph©n cùc cho JFET vµ Mô hình tương đương của FET chuyển mạch của FET Chế độ

http://hqhuy.wordpress.com

2

FET

mét FET (Field Effect Transistor) lµ gåm 3 cùc, trong ®ã cã mét cùc ®iÒu

®iÒu khiÓn b»ng dßng th×

FET chØ p) vµ dông hai lo¹i h¹t dÉn ®ång thêi (n dïng mét ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn

tiªu thô rÊt Ýt n¨ng kh¸ng vµo lín, thuËn tiÖn trong c«ng nghÖ

http://hqhuy.wordpress.com

3

Tranzito tr−êng - cÊu kiÖn ®iÖn tö khiÓn. Kh¸c víi BJT sö vµ lo¹i h¹t dÉn (hoÆc n hoÆc p) vµ ¸p. FET ®Æc biÖt cã nhiÒu −u ®iÓm nh− l−îng, trë chÕ t¹o.

http://hqhuy.wordpress.com

4

Tranzito tr−êng dïng chuyÓn tiÕp pn (JFET)

http://hqhuy.wordpress.com

5

http://hqhuy.wordpress.com

6

Nguyªn lý lµm viÖc

http://hqhuy.wordpress.com

7

= Var > 0

UGS

= 0, UDS

http://hqhuy.wordpress.com

8

http://hqhuy.wordpress.com

9

§Æc tuyÕn

http://hqhuy.wordpress.com

10

§Æc tuyÕn

nªn vïng nµy ®−îc gäi lµ

tuyÕn tÝnh. Kªnh dÉn vïng vïng b·o hoµ, dßng ®iÖn cùc do hiÖn t−îng th¾t b»ng IDSS

gi¸

th× t¨ng qu¸ t¨ng vät. Vïng nµy gäi lµ

trÞ UDS thñng

tiÕp vïng

= 0 ®−îc ký hiÖu lµ

trÞ dßng b·o hßa víi tr−êng hîp UGS

Trªn ®Æc tuyÕn, ta thÊy cã 3 vïng râ rÖt: < UP : Vïng UDS Dßng t¨ng nhanh, kh¸ • ®iÖn gièng nh− mét ®iÖn trë thuÇn. tuyÕn tÝnh hay vïng ®iÖn trë Vïng UP < UDS thñng : < UDS Lµ kh«ng t¨ng vµ m¸ng gÇn nh− kªnh. Vïng UDS : ≥UDS thñng NÕu UDS gi¸p PN bÞ ®¸nh thñng, dßng ID ®¸nh thñng. Gi¸ IDSS .

http://hqhuy.wordpress.com

11

§Æc tuyÕn (2)

UGS cã gi¸

cùc G sÏ

lín h¬n tr−êng hîp xÐt ë

< 0 ; UDS trÞ ©m, th×

Tr−êng hîp 2: NÕu UGS • vµ nµy lµm cho tiÕp xóc PN më ®Õn sím h¬n, cã nghÜa lµ gi¸

nhá

> 0 ®iÖn ¸p ng−îc chªnh lÖch gi÷a kªnh trªn khi UGS = 0. §iÒu ®iÓm th¾t kªnh ®i:

U

réng m¹nh h¬n vµ trÞ UP sÏ U <

UP (

)0

UP (

)0

=

<

GS

GS

®©y nãi chung cho c¶

ë

trÞ tuyÖt ®èi cña UP

tr−êng kªnh P (§èi víi JFET kªnh P ®iÖn ¸p cÊp sÏ

gi¸

dßng b·o hoµ

ID

ViÕt gi¸ hîp kªnh N vµ ng−îc chiÒu l¹i víi JFET kªnh N). UGS cµng ©m th× còng gi¶m theo.

trÞ ⏐UP

cµng nhá, vµ

http://hqhuy.wordpress.com

12

§Æc tuyÕn (3)

> 0 UGS

• •

kªnh sÏ t¨ng ®ét ngét, kh¶

sÏ kh«ng cßn. • ph©n n¨ng tiÕp gi¸p PN gi÷a chÕ ®é

lµm viÖc ë chÕ ®é • (Depletion mode -

nghÌo

• nghÌo øng víi lo¹i JFET kªnh N lµ UGS

< 0, Tr−êng hîp 3: > 0; UDS > 0, tiÕp gi¸p PN gi÷a cùc G vµ NÕu UGS cùc thuËn. Khi ®ã dßng IG ®iÒu khiÓn kªnh sÏ vËy JFET chØ V× cùc S ph©n cùc ng−îc. cùc G vµ nµy gäi lµ ChÕ ®é D mode). hay gäi t¾t lµ ChÕ ®é cßn ®èi víi JFET kªnh P sÏ lµ

http://hqhuy.wordpress.com

13

UGS > 0.

®Æc tuyÕn ra ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña JFET

http://hqhuy.wordpress.com

14

Ph−¬ng tr×nh Shockley

Vïng ®iÖn trë

thuÇn

• •

T¹i vïng b·o hßa : = 0 khi: |UGS ID

| = |UGS off

| |= |UP

http://hqhuy.wordpress.com

15

Ph−¬ng tr×nh Shockley (2)

http://hqhuy.wordpress.com

16

øng dông cña JFET

http://hqhuy.wordpress.com

17

§iÓm hÖ

nhiÖt b»ng kh«ng

http://hqhuy.wordpress.com

18

C¸c tham sè

cña JFET

=

giíi h¹n: dßng m¸ng cùc ®¹i cho phÐp. IDmax : Lµ nguån cùc ®¹i: Lµ •

®iÖn ¸p cùc ®¹i cho JFET ch−a bÞ ®¸nh

C¸c tham sè Dßng IDmax • IDSS §iÖn ¸p m¸ng - phÐp gi÷a cùc D vµ thñng. cùc S ®Ó

. = 80%UDS Thñng Th«ng th−êng chän UDSmax

• • • : §Ó giíi h¹n tr¸nh ®¸nh

http://hqhuy.wordpress.com

19

§iÖn ¸p ®¸nh thñng UDS Thñng §iÖn ¸p D-G cùc ®¹i UDGmax §iÖn ¸p G-S cùc ®¹i UGSmax thñng tiÕp gi¸p PN

C¸c tham sè

cña JFET (2)

• : §iÖn ¸p ®¸nh

S ®Ó ID dßng cùc m¸ng

= 0 • • : ®iÖn ¸p gi÷a G vµ : Lµ

tiÕp gi¸p tèi ®a cho phÐp Tj cÊt gi÷ Tstg

• • •

§iÖn ¸p ®¸nh thñng G-S UGS Thñng S) thñng tiÕp gi¸p PN (gi÷a cùc G vµ §iÖn ¸p khãa UGS off Dßng ®iÖn cùc m¸ng b·o hßa IDSS b·o hßa khi UGS = 0 NhiÖt ®é NhiÖt ®é C«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i cho phÐp t¹i cùc m¸ng PDmax : PDmax ID

http://hqhuy.wordpress.com

20

= UDS

C¸c tham sè

lµm viÖc

, kho¶ng 109Ω /dIG = dUGS

= dUDS /dID

vµo : rv ra : rr • • • ):

D

S

g

=

=

m

Δ I Δ U

U

const

=

GS

DS

§iÖn trë §iÖn trë dÉn cña ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t S (gm Hç

http://hqhuy.wordpress.com

21

• S= 7÷50 mA/V

So s¸nh JFET vµ

BJT

http://hqhuy.wordpress.com

22

Tranzito tr−êng MOSFET

• • •

Cßn ®−îc gäi lµ

lo¹i D-MOSFET (viÕt t¾t MOSFET lo¹i

lµm giÇu

tøc lµ tr×nh chÕ t¹o. chÕ ®é

lo¹i cã kªnh ®−îc h×nh thµnh s½n trong qu¸ lµm nghÌo vµ trong chÕ ®é Cßn ®−îc gäi lµ

tøc lµ

E-MOSFET (viÕt t¾t tõ MOSFET lo¹i giÇu

Trong E-MOSFET kªnh kh«ng ®−îc chÕ t¹o tr−íc mµ

qu¸

h×nh thµnh tr×nh h×nh thµnh kªnh tr×nh lµm giÇu h¹t dÉn nhê hiÖn t−îng c¶m øng tÜnh

lµm viÖc ®−îc ë

lµm giÇu (E-mode).

23

Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor IGFET (Isolated Gate FET) MOSFET kªnh ®Æt s½n: tõ tiÕng Anh: Depletion type MOSFET - nghÌo). §©y lµ - - Nã lµm viÖc ®−îc c¶ h¹t dÉn. MOSFET kªnh c¶m øng: tiÕng Anh: Enhancement type MOSFET - hoÆc lo¹i t¨ng c−êng). - khi ®Æt mét ®iÖn ¸p nhÊt ®Þnh lªn cùc G. Qu¸ chÝnh lµ ®iÖn tõ cùc G. Lo¹i nµy chØ -

chÕ ®é http://hqhuy.wordpress.com

D-MOSFET

http://hqhuy.wordpress.com

24

D-MOSFET

http://hqhuy.wordpress.com

25

Nguyªn lý ho¹t ®éng cña D-MOSFET

http://hqhuy.wordpress.com

26

§Æc tuyÕn

http://hqhuy.wordpress.com

27

E-MOSFET

http://hqhuy.wordpress.com

28

http://hqhuy.wordpress.com

29

§Æc tuyÕn cña E-MOSFET

http://hqhuy.wordpress.com

30

§Æc tuyÕn cña E-MOSFET (2)

http://hqhuy.wordpress.com

31

§Æc tuyÕn cña E-MOSFET (3)

: ®iÖn ¸p th¾t kªnh

: gi¸ trÞ t−¬ng øng t¹i ®iÓm lµm viÖc (on) • • • •

http://hqhuy.wordpress.com

32

VGSsat : ®iÖn ¸p më VT lÖ tØ k : hÖ sè , VGS(on) ID(on)

http://hqhuy.wordpress.com

33

Tham sè

cña MOSFET

cùc ®¹i): cùc ®¹i):

giíi h¹n (®iÖn ¸p UDS (®iÖn ¸p UGS (®iÖn ¸p m¸ng -

cöa cùc ®¹i): cùc ®¹i): 25Vdc 30Vdc 30Vdc 30mAdc

(dßng ®iÖn ID (c«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i trªn cùc D ë

25oC):

• gi¶m c«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i trªn cùc

http://hqhuy.wordpress.com

34

1,7mW/oC Tham sè UDS max • UGS max • UDG max • • ID max PD max • 300mW γPD max sè (hÖ D khi > 25oC):

Tham sè

cña MOSFET (2)

= 10V):

Tham sè UDS •

= ±

= 10μA, UGS = 0V):

IGSS

15V, UDS

= 10V, t = 25oC):

IDSS

thñng (®iÖn ¸p ®¸nh thñng D-S khi ID (dßng ®iÖn cùc cöa khi UGS ±10pAdc (dßng ®iÖn cùc m¸ng khi UGS

= 0V, UDS

c¾t dßng: 25Vdc

10nAdc lµm viÖc:

= 10V):

= 10V, ID (dßng cùc m¸ng t¹i ®iÓm ON, UDS

3mAdc

= 2mA):

(§iÖn ¸p D-S t¹i ®iÓm ON, UGS

1Vdc

= 10μA): 5Vdc = 10V, UGS = 10V, ID

http://hqhuy.wordpress.com

35

Tham sè UT • (®iÖn ¸p ng−ìng G-S khi UDS ID (on) • UDS(on)

Tham sè

cña MOSFET (3)

(lín h¬n JFET)

kh¸ng vµo rÊt lín cì

1010Ω

hîp víi c«ng nghÖ

chÕ t¹o vi m¹ch sè

tuyÕn tÝnh ®iÒu < 1V÷

JFET t¹i vïng tuyÕn tÝnh (UDS

vËy viÖc vËn chuyÓn hay cÊt gi÷

lo¹i tr¸nh cÇm tay kh«ng lµm háng MOSFET do phãng ®iÖn cña c¸c

MOSFET cã cùc cöa c¸ch ly víi kªnh b»ng líp c¸ch ®iÖn SiO2 nªn cã trë MOSFET tiªu thô n¨ng l−îng nhá, thêi gian chuyÓn m¹ch nhanh, nªn rÊt phï cì lín MOSFET còng cã tÝnh chÊt cña mét ®iÖn trë khiÓn b»ng ®iÖn ¸p nh− 1,5V) MOSFET rÊt nh¹y víi t¸c ®éng cña ®iÖn tÝch, ®Æc biÖt lµ E-MOSFET. V× trùc tiÕp ®Ó h¹t tÜnh ®iÖn.

http://hqhuy.wordpress.com

36

http://hqhuy.wordpress.com

37