zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Điện - Điện tử

Cấu kiện điện tử - Chương 6

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

116
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

TRANSISTOR TRƯỜNG (FET – Field Effect Transistor): BJT ( Trans lưỡng cực, lưỡng hạt) sử dụng cả 2 loại hạt dẫn đa số và thiểu số, điều khiển bằng dòng, có tổng số trở ngõ vào rất nhỏ (? 2k?) nên có tiếng ồn thường lớn và bất lợi ở các mạch khuếch đại dùng nguồn tín hiệu có tổng trở ra lớn. Xuất hiện FET ( hay còn gọi là transistor trường ứng) là linh kiện hoạt động dựa trên sự điều khiển độ dẫn điện của phiến bán dẫn bằng điện trường ngoài, chỉ dùng 1 loại hạt...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cấu kiện điện tử - Chương 6

Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET CHÖÔNG VI: TRANSISTOR TRÖÔØNG (FET – Field Effect Transistor): BJT ( Trans löôõng cöïc, löôõng haït) söû duïng caû 2 loaïi haït daãn ña soá vaø thieåu soá, ñieàu khieån baèng doøng, coù toång soá trôû ngoõ vaøo raát nhoû (≈ 2kΩ) neân coù tieáng oàn thöôøng lôùn vaø baát lôïi ôû caùc maïch khueách ñaïi duøng nguoàn tín hieäu coù toång trôû ra lôùn. Xuaát hieän FET ( hay coøn goïi laø transistor tröôøng öùng) laø linh kieän hoaït ñoäng döïa treân söï ñieàu khieån ñoä daãn ñieän cuûa phieán baùn daãn baèng ñieän tröôøng ngoaøi, chæ duøng 1 loaïi haït daãn (haït ña soá) do ñoù thuoäc loaïi ñôn cöïc tính (unipolar). Caùc öu ñieåm cuûa FET: Coù toång trôû ngoõ vaøo lôùn ( ≈ 100M) Coù ñoä oàn thaáp (ivaøo ≈ 0), thích hôïp caùc taàng khueách ñaïi tín hieäu nhoû. Fet oån ñònh hôn BJT. Coù kích thöôùc nhoû hôn BJT neân khaû naêng thích hôïp cao hôn => Ngaøy caøng ñöôïc söû duïng roäng raõi. Transistor tröôøng goàm 2 nhoùm: Loaïi noái ( JFET: Junction Fet); Loaïi coù cöûa caùch ñieän MOSFET ( Metal- Oxide-Semiconductor field effect transistor). Khi noùi FET yù chæ loaïi JFET. 1. JFET: a. Caáu taïo JFET: Loaïi FET noái goàm 1 thoûi Si loaïi N hay P coù 2 vuøng baùn daãn khaùc loaïi ñaët ôû 2 beân taïo thaønh 1 thoâng loä hay keânh (Channel) vaø hình thaønh lôùp tieáp xuùc P-N . S: Soure (cöïc nguoàn) D: Drain (cöïc thoaùt) G: Gate (cöïc cöûa ) vuøng khieám khuyeát Kyù hieäu D ////Drain) ( Thoâng loä G D (Gate) /p p/ FET N G N //// S S JFEN keânhSN (daãn = ñ.töû) ( ource) JFET keânh N 1 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET D ////Drain) ( Thoâng D loä G (Gate) /N N/ FET P G P S //// S JFET keânh P JFEN keânh P Source)loã troáng) ( (daãn = 2 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET b. Ñaëc tuyeán kyõ thuaät cuûa JFET: Xeùt JFET keânh N, vôùi caùc nguoàn phaân cöïc nhö hình veõ ID +D //// RD G p p / / + N VDD RG //// - S VGS 0 Nguyeân lyù hoaït ñoäng: xeùt JFET keânh N. Nguoàn VDD thoâng qua ñieän trôû RD ñaët ñieän aùp VDS leân giöõa cöïc maùng vaø cöïc nguoàn, gaây ra doøng chuyeån ñoäng cuûa caùc ñieän töû ( chính laø haït taûi ña soá cuûa thoûi baùn daãn N) qua keânh daãn, taïo thaønh doøng ñieän maùng ID. Maët khaùc , nguoàn VG taïo ñieän aùp giöõa cöïc cöûa vaø cöïc nguoàn. Xeùt caùc giaù trò cuûa VGS Neáu VGS = 0 : ID = IDSS (ñgl doøng baûo hoøa) G = (+) , neân ñaåy loã troáng Neáu VGS > 0 : S = (-), neân ñaåy e hay: laøm cho lôùp tieáp xuùc P-N phaân cöïc thuaän ð Vuøng ngheøo giaõm taêng roäng thoâng loä, neân ID taêng. Tuy nhieân tröôøng hôïp naøy thöôøng laøm hoûng FET neân khoâng söû duïng. G = (-) , neân huùt loã troáng Neáu VGS < 0 : S = (+), neân huùt e hay: laøm cho lôùp tieáp xuùc P-N (hình thaønh giöõa cöïc cöûa vaø keânh daãn) bò phaân cöïc nghòch. ð Vuøng ngheøo taêng, thu heïp thoâng loä, neân ID giaûm. Coøn doøng giöõa cöïc G vaø S chæ laø doøng ngöôïc cuûa lôùp tieáp xuùc P-N thöôøng raát nhoû ð IG ≈ 0 , chính vì theá FET coù toång trôû ngoõ vaøo lôùn. Ñaëc tuyeán truyeàn ñaït: ID = f (VGS): Xeùt maïch nhö hình veõ: 3 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET ID (mA) IDSS 12 FET N 1 RD RG VDS = ~ const - VGS VDD - VP = - 4V VGS (V) 0 0 • • VP : ñgl ñieän theá ngheõn. Thay ñoåi VGS , ño ID. Laäp baûng keát quaû ta coù: VGS(v) -5 -4 -2 -1,2 0 ID (mA) 0 0 3 6 12 • VGS < 0 maïnh: phaân cöïc nghòch quaù lôùn → vuøng khieám khuyeát giao nhau → laøm ngheõn keânh ⇒ ID= 0 • VGS = 0 doøng ID= IDSS : doøng baûo hoøa. Vaäy IDSS : laø doøng ID luùc VGS = 0 VGS = VP thì ID= 0 Coâng thöùc Shockley: laø coâng thöùc xaây döïng ñaëc tuyeán truyeàn ñaït, noù cho pheùp tính ID khi coù VP, IDSS vaø bieát VGS : VGS 2 ID = IDSS (1- ) Vp Baây giôø neáu ngoaøi ñieän aùp phaân cöïc VGS coøn coù theâm tín hieäu xoay chieàu VS ñaët vaøo giöõa cöïc G vaø S thì tuøy giaù trò vaø daáu cuûa VS maø tình traïng phaân cöïc nghòch cuûa chuyeån tieáp P- N seõ thay ñoåi → vuøng khieám khuyeát cuõng thay ñoåi vaø ID cuõng thay ñoåi. Neáu VS taêng giaûm theo hình sin thì ID seõ taêng giaûm theo hình sin. Doøng ID taïo treân RD moät ñieän aùp bieán thieân cuøng daïng VS nhöng bieân ñoä lôùn hôn → FET khueách ñaïi tín hieäu. Co OUT Ci FET N RD Rs RG RC - VGS VDD Vs 0 4 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa FET keânh P cuõng töông töï, chæ khaùc laø caùc nguoàn VGS vaø VDS coù cöïc tính ngöôïc laïi . Ñaëc tuyeán ngoõ ra cuûa Fet: I D = f (V DS ) V = const GS c. Caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa FET: Ñieän trôû vi phaân ngoõ ra ( ñieän trôû keânh daãn) ∆VDS rd = VGS = const : laø giaù trò nghòch ñaûo cuûa ñoä doác ngoõ ra. ∆I D Ñieän trôû ñoäng cuûa Fet ñöôïc tính treân ñoà thò: ∆VDS 7v rd = = = 14kΩ ∆I D 0,5mA Hieän nay coù nhieàu Fet coù rd ñaït töø 100kΩ trôû leân. Ñieän trôû vi phaân ngoõ vaøo ( hay ñieän trôû vaøo) ∆VGS ri = VDS = const ∆I G Ngoõ vaøo JFET laø chuyeån tieáp P-N phaân cöïc nghòch, doøng IG thöôøng raát beù (0,1µ A) ⇒ ri thöôøng raát lôùn (10→ 100M ôû 250 C) Ñieän dung lieân cöïc: CGS ,CDS vaø CGD Ñaây laø caùc ñieän dung kyù sinh, hình thaønh giöõa caùc ñieän cöïc vôùi nhau (5→ 10pF). ÔÛ taàng soá thaáp caùc thoâng soá ñieän dung naøy coù theå boû qua . 5 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET Hoã daãn ( hay ñoä doác ñaëc tuyeán truyeàn ñaït) ∆I D gm = VDS = const ∆VGS Trò soá gm phaûn aùnh möùc ñoä aûnh höôûng cuûa ñieän aùp ñieàu khieån VGS ñeán doøng maùng ID. JFET thöôøng coù gm = (7 → 10 mA/V). 2. MOSFET: (hoaëc IGFET : Transistor tröôøng coù cöïc cöûa caùch ly) a. Caáu taïo MOSFET keânh coù saün : Kyù hieäu SiO2 G S D ////// //////////////// ////// N N N MOSFET keânh coù saün loaïi P Neàn P SUB Keânh daãn loaïi N MOSFET keânh coù saün loaïi N MOSFET keânh coù saün loaïi N Töø phieán baùn daãn Si loaïi P ngöôøi ta taïo ra treân beà maët 1 lôùp loaïi N duøng laøm keânh daãn. ÔÛ 2 ñaàu khuyeách taùn 2 mieàn N+ duøng laøm cöïc nguoàn ( S ) vaø cöïc maùng (D) Treân maët phieán Si ñöôïc phuû maøng SiO2 baûo veä. Phía treân maøng naøy, ñoái dieän keânh daãn, gaén 1 baêng kim loaïi duøng laøm cöïc cöûa. Thoâng qua cöûa soå khoeùt xuyeân maøng SiO2 ôû vuøng thích hôïp, ngöôøi ta phun kim loaïi taïo tieáp xuùc tuyeán tính vôùi 2 vuøng N+ duøng laøm ñaàu daãn ra cho cöïc S vaø cöïc D. à Hình thaønh MOSFET keânh coù saün loaïi N. Nguyeân lyù hoaït ñoäng :Xeùt hoaït ñoäng cuûa MOSFET keânh N trong maïch ñieän : + G + D S ////// //////////////// ////// N N N Neàn P Döôùi taùc duïng cuûa ñ.aùp VDS (do nguoàn VDD taïo ra) qua keânh daãn vaø cöïc maùng coù doøng ID ñöôïc taïo ra bôûi haït daãn ña soá cuûa keânh. Neáu coù theâm ñ.aùp VGS : Neáu VGS = 0 : ID = IDSS (ñgl doøng baûo hoøa) Neáu VGS > 0 : G = (+) , neân huùt e thieåu soá ôû neàn P leân keânh daãn 6 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET ð Keânh daãn roäng ra, neân ID taêng cao hôn IDSS , ñgl cheá ñoä giaøu (enhancement) Tuy nhieân tröôøng hôïp naøy thöôøng laøm hoûng FET neân khoâng söû duïng. Neáu VGS < 0 : G = (-) neân ñaåy e- cuûa keânh N taùi hôïp vôùi loã troáng ôû neàn P. ð Keânh daãn thu heïp, neân ID giaûm, ñgl cheá ñoä ngheøo (depletion) Nhö vaäy : Khi VGS = 0, MOSFET keânh coù saün ñaõ coù doøng maùng ban ñaàu ID ≠ 0 ñgl doøng IDSS . Tuyø cöïc tính cuûa VGS maø MOSFET hoaït ñoäng ôû cheá ñoä giaøu hay ngheøo, duøng giaù trò VGS ñeå ñieàu khieån doøng ID taêng hay giaûm. Treân cô sôû ñoù, neáu coù tín hieäu xoay chieàu VS ñöa ñeán ngoõ vaøo thì hieån nhieân doøng ID cuõng thay ñoåi theo VS vaø ngoõ ra seõ nhaän ñöôïc tín hieäu ñaõ ñöôïc khueách ñaïi. Co OUT Ci RD Rs RC RG - VDD VGS Vs 0 b. MOSFET keânh giaùn ñoaïn : Trong MOSFET keânh giaùn ñoaïn cuõng gioáng nhö MOSFET keânh coù saün, nhöng baây giôø 2 vuøng baùn daãn N+ cuûa cöïc nguoàn S vaø cöïc cöûa G khoâng dính lieàn nhau bôûi keânh daãn N – do ñoù noù ñgl keânh giaùn ñoaïn. D D G G S S MOSFET keânh giaùn ñoaïn loaïi P MOSFET keânh giaùn ñoaïn loaïi N Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Do keânh giaùn ñoaïn neân bình thöôøng khoâng coù doøng ID (ID = 0) Khi VGS > 0 : cöïc G mang ñieän tích (+) seõ huùt caùc ñieän töû thieåu soá ôû vuøng P leân phía giöõa cuûa 2 vuøng N+ Khi löïc huùt ñuû lôùn thì soá löôïng ñieän töû taêng leân ñuû noái lieàn 2 vuøng N+ vaø luùc naøy taïo thaønh keânh lieân tuïc. Khi ñoù doøng ñieän ñi töø Dà S. Ñieän theá cuûa cöïc cho G taêng thì doøng ID caøng lôùn . Vaø ñieän aùp VGS khi coù doøng ID ñgl ñieän theá theàm Vγ (Vγ thöôøng = 1V) 7 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Linh kieän ñieän töû Chöông 6: FET Nhaän xeùt chung veà JFET vaø MOSFET: Ø JFET vaø MOSFET hoaït ñoäng döïa treân söï ñieàu khieån keânh daãn bôûi ñieän tröôøng ( ñieän tröôøng naøy do ñieän aùp treân hai ngoõ vaøo sinh ra, coøn doøng ñieän vaøo luoân luoân xaáp xæ baèng khoâng. Do ñaëc ñieåm naøy, ngöôøi ta xeáp transistor tröôøng vaøo loaïi linh kieän ñieàu khieån baèng ñieän aùp. Trong khi BJT ñieàu khieån baèng doøng ñieän. Ø Doøng ñieän maùng ID taïo neân bôûi chæ moät loaïi haït daãn, do ñoù transistor tröôøng ñöôïc xeáp vaøo loaïi ñôn cöïc. Do khoâng coù vai troø haït thieåu soá, khoâng coù quaù trình saûn sinh vaø taùi hôïp cuûa hai loaïi haït daãn cho neân tham soá cuûa FET ít chòu aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä. Taïp aâm noâi boä beù hôn ôû BJT Ø Ngoõ vaøo cuûa FET coù ñieän trôû raát lôùn, doøng ñieän vaøo gaàn nhö baèng khoâng neân maïch haàu nhö khoâng tieâu thuï naêng löôïng. Ñieàu naøy ñaëc bieät thích hôïp cho vieäc khueách ñaïi caùc nguoàn tín hieäu yeáu, hoaëc nguoàn coù noäi trôû lôùn. Ø Vai troø cuûa nguoàn vaø cöïc maùng coù theå thay ñoåi cho nhau maø tham soá cuûa FET thay ñoåi khoâng ñaùng keå. Ø Kích thöôùc cuûa caùc cöïc S, G, D coù theå giaõm xuoáng raát beù ( döïa treân coâng ngheä MOS), thu nhoû kích thöôùc moät caùch ñaùng keå vaø nhôø ñoù FET thöôøng raát thoâng duïng trong caùc vi maïch coù maät ñoä tích hôïp cao. Ø Cuõng nhö BJT, FET coù theå maéc theo 3 sô ñoà cô baûn: o Maïch nguoàn chung (S.C) o Maïch maùng chung (D.C) o Maïch cöûa chung (G.C) 8 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2412 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.