Bài giảng Cấu kiện điện tử và quang điện tử: Chương 6 - Ths. Trần Thục Linh

Chương 6 FET (Transistor hiệu ứng trường), cùng tìm hiểu chương học này với các nội dung sau: Giới thiệu chung về FET; Transistor trường loại tiếp giáp – JFET; Cấu trúc MOS; Transistor trường loại cực cửa cách ly-IGFET.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cấu kiện điện tử và quang điện tử: Chương 6 - Ths. Trần Thục Linh CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ & QUANG ĐIỆN TỬ Chương 6- FET (Transistor hiệu ứng trường)1. Giới thiệu chung về FET2. Transistor trường loại tiếp giáp – JFET3. Cấu trúc MOS4. Transistor trường loại cực cửa cách ly – IGFETwww.ptit.edu.vn Giảng viên: ThS. Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT Trang 1 1. Giới thiệu chung về FET Transistor hiệu ứng trường FET (Field Effect Transistor) là một dạnglinh kiện bán dẫn ứng dụng hiệu ứng điện trở suất của bán dẫn được điềukhiển bằng điện trường,đây là một loại cấu kiện điều khiển bằng điện thế. Nguyên lý hoạt động cơ bản của Transistor trường là dòng điện đi quamột môi trường bán dẫn có tiết diện dẫn điện, điện trở suất hoặc nồng độhạt dẫn thay đổi dưới tác dụng của điện trường vuông góc với lớp bándẫn đó, do đó điều khiển được dòng điện đi qua nó. Lớp bán dẫn nàyđược gọi là kênh dẫn điện. Khác với BJT, FET chỉ có một loại hạt dẫn cơ bản tham gia dẫn điện. FET có ba chân cực là cực. FET BJT Cực nguồn: các hạt dẫn đa số đi vào kênh tạo ra dòng điện S Source E nguồn IS. B G Gate Cực cửa: cực điều khiển dòng điện chạy qua kênh C D Drain Cực máng: các hạt dẫn đa số rời khỏi kênh tạo ra dòng ID www.ptit.edu.vn Giảng viên: ThS. Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT Trang 2 Phân loại chung về FET FET chia thành các loại theo cấu trúc của cực cửa và của kênh dẫn nhưsau:JFET (Junction FET) : Transistor hiệu ứng trường điều khiển bằngchuyển tiếp PN, cực điều khiển G ngăn cách với kênh dẫn bằng vùngnghèo của chuyển tiếp PN phân cực ngược.IGFET (Isolated Gate FET) : Transistor hiệu ứng trường cực cửa cáchly với kênh dẫn, điển hình là linh kiện MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET) và MESFET (Metal-Semiconductor FET).* MESFET: cực điều khiển ngăn cách với kênh dẫn bằng vùng nghèocủa chuyển tiếp kim loại-bán dẫn.* MOSFET cực điều khiển cách ly hẳn với kênh dẫn thông qua mộtlớp điện môi (SiO2). Đây mới đúng là Transistor trường theo đúngnghĩa của thuật ngữ này, vì chỉ có loại này dòng chảy qua kênh dẫn mớiđược điều khiển hoàn toàn bằng điện trường, dòng điều khiển hầu nhưbằng không tuyệt đối, trong khi đó dòng rò của chuyển tiếp PN hoặcSchottky phân cực ngược, chưa hoàn toàn bằng không). Mỗi loại FET còn được chia thành loại kênh N và kênh P.www.ptit.edu.vn Giảng viên: ThS. Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT Trang 3 Đặc điểm của FET Một số ưu điểm của FET:FET là loại linh kiện một loại hạt dẫn (unipolar device).FET có trở kháng vào rất cao.Nhiễu trong FET ít hơn nhiều so với Transistor lưỡng cực.FET không bù điện áp tại dòng ID = 0, do đó nó là linh kiện chuyểnmạch tuyệt vời.Có độ ổn định về nhiệt cao.Tần số làm việc cao.Kích thước của FET nhỏ hơn của BJT nên có nhiều ưu điểm trong IC. Một số nhược điểm:Nhược điểm chính của FET là hệ số khuếch đại điện áp thấp hơnnhiều so với BJTwww.ptit.edu.vn Giảng viên: ThS. Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT Trang 4 2. Transistor trường loại tiếp giáp - JFET2.1. Cấu tạo của JFET2.2. Nguyên lý hoạt động của JFET2.3. Các cách mắc và họ đặc tuyến của JFET2.4. Phân cực cho JFET2.5. Các mô hình tương đương của JFET2.6. Một số ứng dụng của JFET www.ptit.edu.vn Giảng viên: ThS. Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT Trang 5 2.1 Cấu tạo của JFET (1) D D G G G G P+ N+D S S S D S Kênh dẫn N Kênh N Kênh P Kênh dẫn P P+ N+ Chuyển tiếp P-N JFET cấu tạo gồm:Một kênh dẫn được làm từ bán dẫn N (JFET kênh dẫn N) hoặc P (JFET kênhdẫn P), có 2 điện cực 2 đầu là cực nguồn S và cực máng D.Điện cực thứ 3 là cực cổng G, giữa cực này và kênh dẫn có một chuyển tiếpPN, trong đó miền bán dẫn cực cổng được pha tạp mạnh hơn nhiều so vớikênh dẫn để vùng điện tích không gian (vùng nghèo) của chuyển tiếp PN lanchủ yếu về phía kênh dẫn. JFET hầu hết đều là loại đối xứng, có nghĩa là khi đấu trong mạch ta có thểđổi chỗ hai chân cực S và D cho nhau thì các tính chất và tham số của JFETkhông hề thay đổi www.ptit.edu.vn Giảng viên: ThS. Trần Thục Linh – Bộ môn KTĐT Trang 6 2.1 Cấu tạo của JFET (2) JFET công suất thấp JFET vỏ kim loại ...