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¶
v×
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.
Hä
®Æc tuyÕn ra ®Æc tuyÕn truyÒn ®¹t cña JFET
vµ
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
sè
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