Kĩ thuật điện tử FET

Kênh dẫn điện giống nh một điện trở nên vùng này đ ợc gọi là vùng tuyến tính hay vùng điện trở thuần.. • Vùng UP < UDS < UDS thủng: Là vùng bão hoà, dòng điện cực máng gần nh không tăng

Trang 1

http://hqhuy.wordpress.com 1

Tranzito tr êng Field Effect Transistor - FET

Trang 2

4. Ph©n cùc cho JFET vµ MOSFET

5. Mô hình tương đương của FET

6. Chế độ chuyển mạch của FET

Trang 4

Trang 5

Tranzito tr êng dïng chuyÓn tiÕp pn

(JFET)

Trang 6

Trang 7

Nguyªn lý lµm viÖc

Trang 8

Trang 9

Trang 10

§Æc tuyÕn

Trang 11

Đặc tuyến

Trên đặc tuyến, ta thấy có 3 vùng rõ rệt:

• Vùng UDS < UP: Dòng tăng nhanh, khá tuyến tính Kênh dẫn điện giống nh một điện trở nên vùng này

đ ợc gọi là vùng tuyến tính hay vùng điện trở thuần.

• Vùng UP < UDS < UDS thủng: Là vùng bão hoà, dòng điện cực máng gần nh không tăng và bằng IDSS

Trang 12

Tr ờng hợp 2: UGS < 0 ; UDS > 0

• Nếu UGS có giá trị âm, thì điện áp ng ợc chênh lệch giữa kênh và cực G sẽ lớn hơn tr ờng hợp xét ở trên

khi UGS = 0 Điều này làm cho tiếp xúc PN mở rộng mạnh hơn và điểm thắt kênh đến sớm hơn, có nghĩa

là giá trị UP sẽ nhỏ đi:

• Viết giá trị tuyệt đối của UP vì ở đây nói chung cho cả tr ờng hợp kênh N và kênh P (Đối với JFET kênh P

điện áp cấp sẽ ng ợc chiều lại với JFET kênh N)

• UGS càng âm thì giá trị UP càng nhỏ, và dòng bão hoà ID cũng giảm theo.

) 0 (

) 0 ( < < =

Trang 13

• Tr ờng hợp 3: UGS > 0; UDS > 0

• Nếu UGS > 0, tiếp giáp PN giữa cực G và kênh sẽ phân cực thuận Khi đó dòng IG sẽ

tăng đột ngột, khả năng điều khiển kênh sẽ không còn.

• Vì vậy JFET chỉ làm việc ở chế độ tiếp giáp PN giữa cực G và cực S phân cực ng ợc

• Chế độ này gọi là chế độ nghèo (Depletion mode - hay gọi tắt là D mode)

• Chế độ nghèo ứng với loại JFET kênh N là UGS < 0, còn đối với JFET kênh P sẽ là UGS

> 0.

Trang 14

Họ đặc tuyến ra

và đặc tuyến truyền đạt của JFET

Trang 15

Ph ¬ng tr×nh Shockley

• Vïng ®iÖn trë thuÇn

• T¹i vïng b·o hßa :

• ID = 0 khi: |UGS| = |UGS off|= |UP|

Trang 16

Ph ¬ng tr×nh Shockley (2)

Trang 17

øng dông cña JFET

Trang 18

§iÓm hÖ sè nhiÖt b»ng kh«ng

Trang 19

Các tham số của JFET

Các tham số giới hạn:

• Dòng IDmax : Là dòng máng cực đại cho phép IDmax = IDSS

• Điện áp máng - nguồn cực đại : Là điện áp cực đại cho phép giữa cực D và cực S để JFET

ch a bị đánh thủng

Thông th ờng chọn UDSmax = 80%UDS Thủng.

• Điện áp đánh thủng UDS Thủng

• Điện áp D-G cực đại UDGmax

• Điện áp G-S cực đại UGSmax: Để giới hạn tránh đánh thủng tiếp giáp PN

Trang 20

Các tham số của JFET (2)

• Điện áp đánh thủng G-S UGS Thủng: Điện áp đánh thủng tiếp giáp PN (giữa cực G và S)

• Điện áp khóa UGS off : điện áp giữa G và S để ID = 0

• Dòng điện cực máng bão hòa IDSS: Là dòng cực máng bão hòa khi UGS = 0

• Nhiệt độ tiếp giáp tối đa cho phép Tj

• Nhiệt độ cất giữ Tstg

• Công suất tiêu tán cực đại cho phép tại cực máng PDmax:

PDmax = UDSID

Trang 22

So s¸nh JFET vµ BJT

Trang 23

Tranzito tr ờng MOSFET

• Metal Oxyde Semiconductor Field Effect Transistor

• IGFET (Isolated Gate FET)

• MOSFET kênh đặt sẵn: Còn đ ợc gọi là loại D-MOSFET (viết tắt từ tiếng Anh: Depletion type MOSFET - tức là MOSFET loại nghèo)

- Đây là loại có kênh đ ợc hình thành sẵn trong quá trình chế tạo

- Nó làm việc đ ợc cả trong chế độ làm nghèo và chế độ làm giầu hạt dẫn

• MOSFET kênh cảm ứng: Còn đ ợc gọi là E-MOSFET (viết tắt từ tiếng Anh: Enhancement type MOSFET - tức là MOSFET loại giầu hoặc loại tăng c ờng)

- Trong E-MOSFET kênh không đ ợc chế tạo tr ớc mà hình thành khi đặt một điện áp nhất định lên cực G Quá trình hình thành kênh chính là quá trình làm giầu hạt dẫn nhờ hiện t ợng cảm ứng tĩnh điện từ cực G

- Loại này chỉ làm việc đ ợc ở chế độ làm giầu (E-mode).

Trang 24

D-MOSFET

Trang 25

D-MOSFET

Trang 26

Nguyên lý hoạt động

của D-MOSFET

Trang 27

§Æc tuyÕn

Trang 28

E-MOSFET

Trang 29

Trang 30

§Æc tuyÕn cña E-MOSFET

Trang 31

§Æc tuyÕn cña E-MOSFET

Trang 32

Trang 33

Trang 34

Tham số của MOSFET

Tham số giới hạn

• UDS max (điện áp UDS cực đại): 25Vdc

• UGS max (điện áp UGS cực đại): 30Vdc

• UDG max (điện áp máng - cửa cực đại): 30Vdc

• ID max (dòng điện ID cực đại): 30mAdc

• PD max (công suất tiêu tán cực đại trên cực D ở 25oC): 300mW

∀ γ PD max (hệ số giảm công suất tiêu tán cực đại trên cực D khi > 25oC):

1,7mW/oC

Trang 35

Tham số cắt dòng:

• UDS thủng (điện áp đánh thủng D-S khi ID= 10àA, UGS = 10V): 25Vdc

• IGSS (dòng điện cực cửa khi UGS = ± 15V, UDS = 0V): ±10pAdc

• IDSS (dòng điện cực máng khi UGS = 0V, UDS = 10V, t = 25oC): 10nAdc

Tham số làm việc:

• UT (điện áp ng ỡng G-S khi UDS = 10V, ID = 10àA): 5Vdc

• ID (on) (dòng cực máng tại điểm ON, UDS = 10V, UGS = 10V): 3mAdc

• UDS(on) (Điện áp D-S tại điểm ON, UGS = 10V, ID = 2mA): 1Vdc

Trang 37

Ph©n cùc cho JFET vµ MOSFET

• C¸c ph ¬ng ph¸p ph©n cùc cho JFET vµ MOSFET bao gåm:

Trang 38

Trang 39

Phân cực bằng điện áp cố định

Trang 40

• IG = 0 -> UGSQ = EGS

• UDSQ = EDS – IDQRD

• Q (UGSQ, IDQ, UDSQ)

2

) 1

(

P

GS DSS

DQ

U

U I

Trang 41

Xác định điểm làm việc tĩnh Q

Trang 42

Tù ph©n cùc

Trang 43

Tù ph©n cùc (2)

S

GS D

D

U

U I

2

) 1

(

P

GS DSS

S

GS

U

U I

2 1

GS P

U U

I

R

a

ac b

P

DSS S P

DSS S

I R c

U

I R b

U

I R a

21

2

Trang 44

Xác định điểm làm việc tĩnh Q

Trang 45

Ph©n cùc b»ng ph©n ¸p

Trang 46

2 2

R R

R

E R

I

P G

+

=

0 )

( )

2 1

U

I

R

0 )

( )

2 1

, 1

−

±

−

=

Trang 47

Ph©n cùc b»ng håi tiÕp ®iÖn ¸p

Trang 48

E-MOSFET

• UGS = UDS = EDS – IDRD

• NÕu biÕt c¸c gi¸ trÞ IDon, UGon, UT cã thÓ tÝnh ® îc IDQ, UGSQ

• Sö dông ph ¬ng tr×nh Shockley dïng cho E-MOSFET ta cã:

ID = K(UGS - UT)2

2)

Don

U U

I K

−

=

Trang 49

T D

GS GS

R

E KU

KU R

U KU

T D

R

E KU

c

KU R

1 (

, 1

Trang 51

VÝ dô 1 (cont)

Trang 52

§iÓm 2: UGS = UGson = 8V, ID = IDon = 10mA

§iÓm 3: Cho UGS = 4V, ta cã ID = 1,1mA

§iÓm 4: Cho UGS = 10V, ta cã ID = 17,8mA

Trang 53

VÝ dô 2 (cont)

Trang 55

, 1

V U

GS

14 22

, 0 2

8 22 , 0 4 36

, 3 66

, 3

6 ,

2 22

, 0 2

8 22 , 0 4 36

, 3 66

, 3

2 2

2 1

−

=

Trang 56

UGS = - IDRS

• Gi¸ trÞ UDSQ cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc sau (víi gi¶ thiÕt IG = 0 -> ID = IS):

EDS = UDSQ + IDQ(RD + RS) -> UDSQ =8,8V

56

mA V

V mA

U

U I

I

P

GSQ DSS

6

6 ,

2 1

( 8

) 1

V R

U I

= Ω

Trang 57

• Xác định điểm làm việc tĩnh Q của E-MOSFET kênh N với ph ơng pháp phân cực bằng phân áp Cho biết E-MOSFET có các tham số sau: IDon = 3mA, UGson = 10V, UT = 5V, EDS = 40V, RD = 3KΩ, RS = 1KΩ, R1 = 22MΩ, R2 = 18MΩ.

• Với E-MOSFET ta có: ID = K(UGS - UT)2

57

2

) ( GSon T

Don

U U

I K

−

=

Trang 58

a

ac b

) 2

1

(

2

G T

S

T S S

U U

KR c

U KR b

KR a

V

V R

22

10 18

40

6 6

6

2 1

Ω +

Ω

= +

=

Trang 59

• UGSQ = UGS1 = 12V

• Biết UGSQ có thể tính đ ợc IDQ theo biểu thức:

• ID = K(UGS - UT)2 -> IDQ = K(UGSQ - UT)2

• -> IDQ = 0,12.10-3A/V2(12V - 5V)2 = 5,88mA

• Giá trị UDSQ tính từ ph ơng trình ra:

• UDSQ = EDS - IDSQ(RD + RS) = 40V - 5,88mA(3KΩ + 1KΩ) = 16,5V

• Vậy điểm làm việc tĩnh Q của E-MOSFET theo mạch đã xét là: Q(UGSQ = 12V, IDQ =

5,88mA, UDSQ = 16,5V).

Trang 60

Tiêu đề	Tranzito Trường Field Effect Transistor - FET
Chuyên ngành	Kĩ thuật điện tử
Thể loại	Bài viết

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	1,18 MB