4.396 Điện tử tương tự 1 Bài giảng: Transistor trường
Slide 1
Nội dung
• 5.1 Cấu trúc và hoạt động của transistor trường
– 5.1.1 Phân loại transistor trường – 5.1.2 Transistor trường có cực cửa tiếp giáp (JFET) – 5.1.3 Transistor trường có cực cửa cách ly (MOSFET)
• 5.2 Các dạng mắc mạch – 5.2.1 Mạch nguồn chung – 5.2.2 Mạch máng chung – 5.2.3 Mạch cửa chung
• 5.3 Các phương pháp phân cực cho trasistor trường
– 5.3.1 PP phân cực cố định – 5.3.2 PP tự phân cực – 5.3.3 PP phân cực bằng mạch phân áp – 5.3.4 PP phân cực kiểu hồi tiếp
• 5.4 Các tham số kỹ thuật quan trọng của FET
Slide 2
5.1 Cấu trúc và hoạt động của FET
• 5.1.1 Phân loại transistor trường • 5.1.2 Tran Transistor trường có cực cửa
tiếp giáp (JFET)
• 5.1.3 Transistor trường có cực cửa cách ly
(MOSFET)
Slide 3
5.1.1 Phân loại FET
• Transistor trường có cực cửa tiếp giáp JFET (Junction Field-Effect Transistor) – Kênh n – Kênh p
• Transistor trường có cực cửa cách ly
MOSTFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) – Kiểu Depletion: kênh n, kênh p – Kiểu Enhancement: kênh n, kênh p
Slide 4
5.1.2 JFET
• Cấu trúc
Slide 5
5.1.2 JFET
• Hoạt động cơ bản: =
– Khi tăng dần tới 1 giá trị dương
S
S
V V 0 , D
V G
pinch-off
Slide 6
5.1.2 JFET
• Hoạt động cơ bản <
– Khi tại một giá trị dương
S
S
V V 0 , D
V G
Slide 7
5.1.2 JFET
• Hoạt động cơ bản
– Điện trở điều khiển bởi điện áp
• JFET có thể được sử dụng như 1 biến trở
r 0
=
r
2
S
V G V P
− 1
Slide 8
5.1.2 JFET
• Ký hiệu
kênh n
kênh p
• Đặc tuyến truyền đạt
S
=
2 −
I
I
D
D
V G V P
Phương trình Schockley SS 1 V=
V P
GS off (
)
Slide 9
5.1.2 JFET
• JFET, BJT
S
2 −
=
I
I
I
Iβ=
D
D
C
B
V G V P
SS 1
I
I≈
C
E
I
I=
D
S
≈
0,7
V
BEV
0A
GI ≈
Slide 10
5.1.3 MOSFET
• Cấu trúc
kênh n cảm ứng
kênh n có sẵn
Slide 11
5.1.3 MOSFET
• Hoạt động
kênh n có sẵn
kênh n cảm ứng
>
>
V> 0,
0
V= 0,
0
V G
S
D
S
V G
S
D
S
Slide 12
5.1.3 MOSFET
• Kí hiệu
kênh cảm ứng
kênh có sẵn
Slide 13
5.1.3 MOSFET
• Đặc tuyến truyền đạt
kênh n có sẵn
S
=
2 −
I
I
D
D
V G V P
SS 1
kênh n cảm ứng
=
−
I
)2
D
( k V G
S
V T
I
D on (
)
=
k
2
−
V T
)
)
S( G on V=
( V V T
GS Th (
)
Slide 14
5.1.3 MOSFET
• Đặc tuyến truyền đạt
kênh p có sẵn
kênh p cảm ứng
Slide 15
CMOS
• CMOS - Complementary MOSFET
– Chế tạo MOSFET kênh n và p trên cùng 1 đế – Trở kháng vào tương đối cao, tốc độ chuyển
mạch nhanh, mức năng lượng hoạt động thấp
– Thiết kế IC số
CMOS inverter
Slide 16
5.2 Các dạng mắc mạch
• Có 3 dạng mắc mạch – Mạch nguồn chung – Mạch máng chung – Mạch cửa chung
Slide 17
5.3 Các phương pháp phân cực cho FET
• 5.3.1 PP phân cực cố định • 5.3.2 PP tự phân cực • 5.3.3 PP phân cực bằng điện áp phản hồi • 5.3.4 PP phân cực kiểu hồi tiếp
Slide 18
5.3 Các phương pháp phân cực cho FET
• Cách tính toán
– Quan hệ
I
0A
GI ≈
S
=
2 −
I= S I
I
D
D
• Đối với FET D • Đối với JFET và DMOSFET
V G V P
=
I
V
D
G Th S(
• Đối với EMOSFET
( k V G
SS 1 )2 − )
S I
D on (
)
=
k
2
−
V
G on S(
)
GS Th (
)
( V
)
Slide 19
5.3.1 PP phân cực cố định
0A
GI ≈
V
V= −
SG
S
=
2 −
I
I
D
D
V G V P
GG SS 1
=
V
V
DS
DD
− I R D D
- Cần 2 nguồn DC - Ít dùng với E-MOSFET
Slide 20
5.3.2 PP tự phân cực
= −
V
SG
I R D S
2
2
S
=
=
+
−
1
1
I
I
I
D
D
D
SS
SS
I R D S V P
V
)
V G V P ( + I R D D
DS
= − V DD
R S
- Ít dùng với E-MOSFET
Slide 21
5.3.3 PP phân cực bằng mạch phân áp
=
V
SG
V G
− I R D S
S
=
2 −
I
I
V
)
D
D
DS
= − V DD
( + I R D D
R S
V G V P
SS 1
=
I
V
D
S
G Th S(
)
( k V G
)2 − E-MOSFET
Slide 22
5.3.4 PP phân cực kiểu hồi tiếp
=
−
V
V
V
SG
DS
= DD
I R D D
I
D on (
)
=
=
I
V
k
E-MOSFET
D
S
GS Th (
2
( k V G
)2 − )
−
V
G on S(
)
GS Th (
)
( V
)
S
=
2 −
I
I
JFET và D-MOSFET
D
D
V G V P
SS 1
Slide 23
5.4 Các tham số kỹ thuật quan trọng của FET
• JFET 2N5457 – giá trị tới hạn
Rating Symbol Value Unit
Drain-Source voltage 25 Vdc VDS
Drain-Gate voltage 25 Vdc VDG
Reverse G-S voltage -25 Vdc VGSR
Gate current 10 IG mAdc
PD
310 2.82
Device dissipation 250C Derate above 250C Junction temp range 125 mW mW/0C 0C TJ
0C
Storage channel temp range Tstg
Slide 24
-60 to +150
5.4 Các tham số kỹ thuật quan trọng của FET
• JFET 2N5457 – đặc tuyến
Characteristic Symbol Min Typ Max Unit
-25 Vdc VG-S breakdown V(BR)GSS
-1.0 nAdc Igate reverse(Vgs=-15, Vds=0) IGSS
-0.5 -1.0 Vdc VG-S cutoff VGS(off)
-2.5 -6.0 Vdc VG-S VGS
1.0 3.0 5.0 mAdc ID-zero gate volage IDSS
4.5 7.0 pF Cin Ciss
Slide 25
1.5 3.0 pF Creverse transfer Crss
5.4 Các tham số kỹ thuật quan trọng của FET
• E-MOSFET kênh n 2N4351 – đặc tuyến
Characteristic Symbol Min Max Unit
25 Vdc VDS breakdown V(BR)DSX
IDSS
ID-zero gate volage, Vds=10V,Vgs=0, 25C – 150C nAdc µAdc 10 10
+-10 nAdc Igate reverse(Vgs=+-15, Vds=0) IGSS
V 1.0 VDS on Voltage VDS(on)
pF 5.0 Cin(Vds=10V,Id=2mA,f=140kHz) Ciss
pF 5.0 CDS(Vdsub=10V,f=140KHz) Crss
ohms
Slide 26
300 RDS(Vgs=10V,Id=0,f=1KHz) Rds(on)
Tóm tắt
• Bài giảng tập trung vào
– FET: JFET, MOSFET (D-MOSFET và E-
MOSFET)
– 04 PP phân cực cho FET
Slide 27
Bài tập
• Đọc chương 9 (mô hình của transistor
trường, mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ sử dụng transistor trường) trong tài liệu tham khảo [1] • Bài tập [1]:
– Chapter 5: 3, 5, 6, 9, 26, 34, 37 – Chapter 6: 1, 6, 12, 17, 19, 21, 23
Slide 28
