Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 5 - Lưu Đức Trung

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 5 - Lưu Đức Trung cung cấp cho học viên các kiến thức về transistor trường, đặc điểm của tụ MOS, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET), Junction Field Effect Transistor (JFET), cấu trúc tụ MOS trên silic kiểu p,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 5 - Lưu Đức Trung BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGBÀI5TRANSISTORTRƯỜNG5.1ĐặcđiểmcủatụMOS5.2MOSFET5.3JFET BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 1 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGBÀI5TRANSISTORTRƯỜNG(CHƯƠNG4TRONGGIÁOTRÌNH)FETđãtrở thànhthiếtbị chủ đạotrongcácmạchtíchhợphiệnđạivàcómặttrongđạiđasốcácmạchbándẫnngàynay.Khả năngthunhỏ kíchthướcđángkinhngạccủaFETđãtạorasứcmạnhtínhtoánnằmtrongbàntaymànhữngnămtrướckhôngthểtưởngtượngra.CáctranzitorbándẫnôxítkimloạiđầutiênhaylàMOSFETđãđượcsảnxuấtvàocuốinhữngnăm1950,nhưngphảimấtgầnmộtthậpkỷ để pháttriểncácquátrìnhsảnxuấtmangtínhthươngmạitincậychocácthiếtbịMOS. BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 2 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGDocónhiềuhạnchế trongsảnxuất,MOSFETcóvùngdẫnkiểup,haycácthiếtbị PMOS,làthiếtbị thươngmạiđầutiên ở dạngIC,vàcácbộ vixử lýđầutiênđượcxâydựngdùngPMOS.Tớinhữngnămcuối1960,trìnhđộcôngnghệsảnxuấtmớiđượcnângcaođếnmứcmàcácthiếtbị vùngdẫnkiểu n,haycáctranzitorNMOS,cóthểsảnxuấtvớisốlượnglớn,vàNMOSnhanhchóngthaythế côngnghệ PMOSdotạođượchiệusuấthoạtđộngcủamạchcaohơn.Chotớigiữanhữngnăm80,côngsuấttiêuhaotrở nêntớihạn,vàcácđặctínhcôngsuấtthấpcủacácthiếtbịbùMOS BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 3 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGhayCMOSđãtạothayđổinhanhchóngvề côngnghệ nàychodùnólàquátrìnhphứctạpvàtốnkémhơn.CôngnghệCMOSngàynay,nódùngcảhaitranzitorNMOSvàPMOS,làcôngnghệchínhtrongngànhcôngnghiệpđiệntử.Tranzitor hiệu ứng trường hay ngắn gọn là tranzitortrường(FET–FieldEffectTransistor).Tranzitoroxitkimloạibándẫnhiệuứngtrường(MOSFET–MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)làthiếtbịtrạngtháirắnthànhcôngnhấtvềmặtthươngmại.NólàthànhphầnchínhtrongcácchípVLSImậtđộcao,baogồmcácbộvixửlývàbộnhớ. BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 4 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGLoạithứ haicủaFET, tranzitortrườngcócựccửatiếpgiáp (JFET–JunctionFieldEffectTransistor),lạidựatrêncấutrúc lớptiếpxúc pn vàcó ứngdụngcụ thể chocácthiếtkếmạchtươngtựvàRF.CáctranzitorMOSkênh p (PMOS– P channelMOS)làcácthiếtbị MOSđầutiênsảnxuấtthànhcông ở dạngcácmạchtíchhợpquymôlớn(LSI–LargeScaleIntegrated).5.1ĐặcđiểmcủatụMOSKiếnthứcvềhoạtđộngđịnhtínhcủatụ MOSlànềntảngđểhiểuvềhoạtđộngcủaMOSFET. BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 5 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGTrungtâmcủaMOSFETlà cấutrúctụ MOS như đượcminhhoạtronghình5.1.1.Tụ MOSđượcdùngđể tíchđiệncảm ứng ở bề mặtgiữalớpbándẫnvàlớpôxít.Cựctrêncủatụ MOSđượctạobởivậtliệuđiệntrở nhỏ,thườnglànhômhoặcpolysilic(silicđatinhthể)phanhiềutạpchất.Cựcnàyđượcgọilàcựccửa(G–Gate).Mộtlớpbọcmỏng,thườnglàôxítsilic,táchcựccửavớinềnhaythân–vùngchấtbándẫnhoạtđộngnhưlàcựcthứhaicủatụ. BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 6 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGÔxítsiliclàlớpcáchđiệnổnđịnh,chấtlượngcaođượctạobởiquátrìnhôxihoánhiệtcủachấtnềnsilic.Vùngbándẫncóthểlàkiểunhoặcp,nhưđượcminhhoạtrênhình5.1.1. BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 7 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNG Hình5.1.1CấutrúctụMOStrênsilickiểup.Chấtbándẫntạothànhcựcdướicủatụ cóđiệntrở đángkểvànguồnhạnchếcáclỗtrốngvàelectron.Dochấtbándẫncóthểbịcạn(hết)cáchạtmangđiệntích,nênđiệndungcủacấutrúcnàylàmộthàmphituyếncủađiệnáp.Hình5.1.2làcácđiềukiệntrongvùngcủachấtnềnngaydướicựccửavớibađiềukiệnphâncựckhácnhau: tíchluỹ,cạnkiệtvàđảo. BÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 8 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGBÀIGIẢNGKỸTHUẬTĐIỆNTỬ 9 BÀI5TRANSISTORTRƯỜNGHình5.1.2TụMOShoạtđộngtrongđiềukiệna)tíchlũy,b)cạnk ...