Trong hình H3.24 trình bày mạch phân cực JFET kinh n dùng cầu phân áp. Điện thế tại cực nguồn (S) phải dương hơn điện thế tại cực cổng (G) để duy trì điều kiện phân cực nghịch cho mối nối GS.
Điện thế tại cực nguồn S (so với điểm Gnd) là:
S S D
V R .I (3.13)
Điện thế tại cực cổng (G) được xác định bởi các điện trở R1 và R2 của cầu phân áp theo quan hệ sau:
2 DD G
1 2
V R .V
R R
(3.14) Điện áp giữa cực cổng và cực nguồn là:
GS G S
V V V (3.15)
Dòng qua cực thoát là:
S G GS
D
S S
V V V
I R R
(3.16)
THÍ DỤ 3.10: Định dòng ID và áp VGS cho mạch phân cực JFET dùng cầu phân áp theo hình H3.25. Cho áp VD 7V .
GIẢI:
Dòng qua cực thoát (D) xác định theo quan hệ:
DD D
D
D
V V 12 V 7 V 5V
I 1,515 1,52mA
R 3,3k 3,3k
Điện thế tại cực nguồn (S):
S S D
V R .I 1,515 mA . 2,2k 3,333 V
Điện thế tại cực cổng (G) xác định theo cầu phân áp:
2 DD G
1 2
1M . 12 V
V R .V 1,53846 1,54 V
R R 1M 6,8 M
Điện áp giữa cực cổng và cực nguồn là:
GS G S
V V V 1,54 V3,33 V 1,79 V
CHÚ Ý: Nếu trong thí dụ này không cho giá trị áp VD ; điểm làm việc Q sẽ không xác định được nếu không có đặc tuyến chuyển.
GIẢI TÍCH DÙNG ĐỒ THỊ CHO MẠCH TỰ PHÂN CỰC JFET DÙNG CẦU PHÂN ÁP:
Tương tự như trường hợp đã thực hiện khi áp dụng mạch tự phân cực cho JFET, chúng ta có thể áp dụng phương pháp đồ thị xác định điểm làm việc Q cho JFET trong mạch phân cực dùng cầu phân áp.
Trong mạch phân cực dùng cầu phân áp, khi ID 0 áp VGS không bằng 0 như trong trường hợp tự phân cực, vì cầu phân áp tạo điện áp tại cực cổng độc lập đối với dòng qua cực thoát. Đường tải điện DC khi dùng cầu phân áp được xác định theo phương pháp sau:
Khi ID0 , VS R .IS D R .0S 0 . Suy ra VGS VG VS VG 0 VG HÌNH H3.24
HÌNH H3.25
Tóm lại điểm
ID 0 ; VGS VG là điểm nằm trên đường tải điện DC.
Khi VGS 0 ,
G GS G
D
S S
V V V
I R R
Tóm lại điểm thứ hai nằm trên đường tải điện DC là
G
D GS
S
I V ; V 0
R
.
Vẽ đường tải điện DC trên cùng đồ thị với đặc tuyến chuyển, tọa độ giao điểm của các đường biểu diễn chính là thông số của điểm làm việc Q , xem hình H3.26.
THÍ DỤ 3.11: Định điểm làm việc Q của JFET trong mạch phân cực dùng cầu phân áp theo hình H3.27. Cho đặc tuyến chuyển của JFET cho trong hình H3.28.
GIẢI:
Đầu tiên xác định các điểm trên đường tải điện tỉnh DC.
Với ID0 .
2 DD
GS G
1 2
2,2 M .8 V
V V R .V 4 V
R R 2,2 M 2,2 M
Với VGS 0
G GS G
D
S S
V V V 4 V
I 1,2mA
R R 3,3k
HÌNH H3.26
HÌNH H3.27
HÌNH H3.28: Đặc tuyến chuyển của JFET
STU – KHOA CƠ KHÍ – TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ – BIÊN SOẠN: NGUYỄN THẾ KIỆT – 2010
Vẽ đường tải điện tỉnh qua hai điểm: ID0 ; VGS 4V và ID 1,2mA ; VGS 0 trên đồ thịđặc tuyến chuyển, suy ra giao điểm của các đường biểu diễn, xem hình H3.28.
Điểm làm việc Q có các thông số ID 1,8 mA ; VGS 1,8 V
ỔN ĐỊNH ĐIỂM LÀM VIỆC Q :
Đặc tuyến chuyển của JFET có thể khác biệt nhiều trên các linh kiện có cùng mã số. Thí dụ với JFET 2N5459 được thay thế trong mạch đã phân cực sẵn bằng JFET 2N5459 khác, đặc tuyến chuyển có thể thay đổi nhiều, xem hình H3.29.
Trong hình H3.29 cho thấy giá trị dòng IDSS cực đại là 16 mA và giá trị trị dòng IDSS cực tiểu là 4 mA.
Như vậy giá trị áp VGS(OFF) cực đại là 8V và cực tiểu là 2V. Điều này có nghĩa là: nếu ta chọn linh kiện 2N5459 một cách ngẩu nhiên thì giá trị của các thông số sẽ nằm trong vùng giá trị vừa nêu. Nếu vẽđường tải điện DC cho mạch tự phân cực, với cùng mạch điện thì điểm làm việc có thể nằm trên đường tải điện trong vùng từ Q1 (điểm phân cực cực tiểu) đến điểm Q2 (điểm phân cực cực đại) . Như vậy, dòng ID có thểđạt giá trị từ ID1 đến ID2 , xem vùng giới hạn màu xám trên hình H3.29. Điều này cho thấy, áp DC tại cực D (Drain) có thể có một dảy giá trị phụ thuộc vào giá trị của dòng ID . Hơn nữa, áp giữa các cực GS có thể có giá trị bất kỳ trong phạm vi từ VGS1đến VGS2 .
HÌNH H3.30: Phương pháp ổn định điểm làm việc Q bằng cách phân cực dùng cầu phân áp.
HÌNH H3.29: Sự thay đổi đặc tuyến chuyển của JFET cùng mã số.
a.Tự phân cực b. Phân cực dùng cầu phân áp
Trong hình H3.30 trình bày điểm làm việc Q trong các trường hợp phân cực JFET bằng phương pháp tự phân cực và phân cực dùng cầu phân áp. Với phương pháp phân cực dùng cầu phân áp dảy giá trị tha đổi của dòng ID thu hẹp lại do độ dốc của đường tải điện DC giảm thấp hơn so với độ dốc của đường tải điện trong trường hợp tự phân cực.
Mặc dù phạm vi của áp VGS có khác biệt giữa hai phương pháp phân cực, nhưng dòng ID ổn định hơn khi áp dụng phương pháp phân cực dùng cầu phân áp.
3.2MOSFET(METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD-EFFECT TRANSISTOR):
MOSFET là một dạng khác của transistor áp dụng hiệu ứng trường. Khác với JFET, cấu trúc của MOSFET bao gồm hai lớp bán dẫn pn tạo thành mối nối pn, cực cổng của MOSFET được phân cách với kinh p (hay n) bằng lớp silicon oxide (SiO2).
Có hai loại MOSFET cơ bàn : loại D (Depletion) và loại E (Enhancement). Do cực cổng được phân cách với kinh dẫn, các linh kiện này còn được gọi là IGFET (Ignition Gate FET).