Mosfet là gì? Cấu tạo,nguyên lý hoạt động và chức năng của Mosfet

Mosfet là transistor loại hiệu ứng trường. Vậy chúng ta cùng tìm hiểu transistor là gì? có mấy loại? MoSFET khác gì với FET

Transistor(BJT) có 3 chế độ làm việc là khuếch đại, dẫn bão hòa, chế độ đóng mở. Đây là một linh kiện điều khiển bằng dòng. Người ta dùng dòng bé tại chân B để điều khiển dòng lớn hơn tại C E, việc điều khiển dòng điện trong mạch là một vấn đề cốt lõi của tất cả các mạch điện tử, vì vậy trong kĩ thuật điện tử không thể thiếu phần tử này.

Cho dù vậy transistor vẫn có một số nhược điểm sau: do điều khiển bằng dòng Ib dù Ib rất bé nhưng nếu số lượng nhiều thì tổng công suất điều khiển cũng sẽ đáng kể. Đây là điều không mong muốn vì người ta luôn mong muốn công suất điều khiển vô cùng nhỏ. Một nhược điểm lớn hơn nữa là tốc độ đóng cắt chậm nguyên nhân do xuất hiện dòng tái hợp ở miền bazo để hình thành dòng Ib.

Vì thế nó không đáp ứng được những đòi hỏi trong kĩ thuật số, kĩ thuật vi điều khiển,vi xử lý. Về sau để khắc phục nhược điểm này người ta đã chế tạo ra transistor trường (FET).

Transistor trường (FET) có ưu điểm của BJT và khắc phục được những nhược điểm nêu trên. Cụ thể là FET điều khiển bằng điện trường, nghĩa là tín hiệu đưa vào chân điều khiển nhằm điều khiển dòng, ở mạch chính là chân DS là điện áp.

Dòng điện ở cực điều khiển này vô cùng bé có thể coi bằng 0 do vậy công suất điều khiển đầu vào cũng coi như xấp xỉ bằng 0 và không có dòng tái tạo Ib nên tốc độ đóng cắt cao do đó FET được dùng phổ biến hiện nay và đặc biệt là Mosfet. Mosfet là transistor loại hiệu ứng trường tức là nó điều khiển bằng điện trường chứ không phải là dòng điện như BJT.

Cấu tạo, kí hiệu và phân loại

Có 2 loại Mosfet kênh cảm ứng là:

+ Mosfet kênh N.

+ Mosfet kênh P.

Cấu tạo

G (Gate) được gọi là cực cổng được cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn nhờ chất cách điện SiO2 (đây là chân điều khiển).

S (Source) được gọi là cực nguồn.

D (Drain) được gọi là cực máng.

Kí hiệu bản vẽ

Ở các kí hiệu trên ta nhận thấy Mosfet có chân tương đương với BJT cụ thể:

• Chân G tương đương với chân B.
• Chân D tương đương với chân C.
• Chân S tương đương với chân E.

Nguyên lí hoạt động của Mosfet kênh cảm ứng

 

Ta xét kênh N

Ban đầu khi cấp nguồn VDS như hình vẽ thì sẽ không có dòng chảy từ S qua D do bị ngăn cách bởi lớp bán dẫn P.

Sau đó ta sẽ cấp thêm một nguồn nữa là VGG như hình trên thì lúc đó ở chân G sẽ xuất hiện một điện trường dương có xu hướng hút các hạt e ở lớp bán dẫn P về phía cực G và tích lũy tạo thành một vùng mang điện tích âm gần bề mặt lớp SiO2, hình thành lên trên kênh N trong bán dẫn P.

Lúc đó các hạt e từ S sẽ chảy sang D vì thông dòng nên xuất hiện dòng ID.

Dựa vào  nguyên lí hoạt động của Mosfet như trên thì ta xác định được nếu muốn nó làm việc được thì ta phải cấp nguồn UDS > 0 và UGS  >0  đối với kênh N còn kênh P thì chỉ cần đảo nguồn là được.

Lưu ý: Như mô tả ở phần nguyên lí hoạt động thì các bạn sẽ nhận thấy khi hình thành kênh N trong bán dẫn P vô tình tạo ra một tụ điện không mong muốn ở chân G vs D và S nên khi lắp ráp thực tế cần chú ý xả con tụ này tránh mạch hoạt động không theo ý muốn.

Những thông số cần quan tâm khi sử dụng Mosfet cần lưu ý

-UDS max: là điện áp chịu đựng lớn nhất đặt vào chân D và S .

-UGS: là điện áp để đóng mở Mosfet.

-ID max: là dòng điện tối đa mà Mosfet có thể chịu đựng được .

-Pmax: là công suất tiêu tán của Mosfet khi làm việc.

-F cắt max: là tần số cắt của Mosfet .

Chức năng của Mosfet

Trong mạch điện cũng giống như BJT Mosfet làm việc ở 3 chế độ là khuếch đại, đóng cắt và dẫn bão hòa nhưng chủ yếu là nó làm việc ở chế độ đóng cắt. Một ví dụ điển hình là trong mạch nguồn xung.

Qua hình trên Mosfet làm việc ở chế độ đóng mở đồng thời cũng là phần tử tạo dao động trong mạch.

Lời kết

Trên đây là những thông tin cơ bản nhất Baotriso1 có thể giúp bạn hiểu rõ về Mosfet, từ đó áp dụng vào thực tế trong quá trình sửa chữa và thiết kế của mình.