Mosfet là gì? Bạn đang cần tìm hiểu về Mosfet? Để tìm hiểu chi tiết về thiết bị Mosfet này? Nó có cấu tạo và nguyên lý hoạt động ra sao? Dùng để làm cái gì? Tất cả những thông tin mà bạn đang thắc mắc sẽ được chúng tôi trả lời trong bài viết dưới đây. Cùng khám phá ngay nhé.

Mosfet là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của Mosfet trong thực tiễn

Khái niệm Mosfet là gì?

Để giúp bạn có thể hiểu rõ hơn thì chúng ta đi tìm hiểu về khái niệm Mosfet là gì, cũng như ký hiệu của thiết bị  Mosfet là gì sau đây:

Mosfet là gì?

Mosfet là gì?

Mosfet là tên viết tắt của cụm từ Tiếng anh Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor là Transistor hiệu ứng trường và là một Transistor đặc biệt. Chúng có cấu tạo và hoạt động khác so với Transistor thông thường mà chúng ta đã biết. Nguyên tắc hoạt động của Mosfet dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện. Nó là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn, rất phù hợp cho khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.

Mosfet có khả năng đóng nhanh với các dòng điện và điện áp khá lớn. Chính vì thế nó được sử dụng phổ biến trong các bộ dao động tạo ra từ trường. Do đóng cắt nhanh làm cho dòng điện biến thiên nên Mosfet thường thấy trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.

Ký hiệu của Mosfet là gì?

Mosfet có chân tương đương với Transistor: Chân G sẽ tương đương với B. Chân D sẽ tương đương với chân C. Và chân S tương đương với E

Các loại Mosfet 

Mosfet được sử dụng rất phổ biến trong cả các mạch kỹ thuật số và các mạch tương tự. Giống như FET thì Mosfet có hai lớp chính bao gồm:

  • N-MOSFET: chỉ hoạt động khi nguồn điện Gate là zero. Các electron bên trong vẫn sẽ tiến hành hoạt động như bình thường cho đến khi bị ảnh hưởng bởi nguồn điện Input.
  • P-MOSFET: các electron sẽ bị cut-off cho đến khi bạn gia tăng nguồn điện thế vào ngõ Gate

Đặc điểm của Mosfet là gì?

Mosfet có khả năng phản ứng nhanh với những dòng điện và có điện áp rất lớn.  Chính vì vậy nó được sử dụng nhiều trong những bộ dao động tạo ra các từ trường. Do đóng cắt nhanh chóng khiến cho điện áp thay đổi nên Mosfet hay thấy trong những bộ nguồn xung hay mạch điều khiển điện áp cao.

Đặc điểm của Mosfet là gì?

Mosfet được dùng rộng rãi trong các mạch kỹ thuật số và các loại mạch cùng loại. Cũng như PET thì Mosfet có 2 lớp chính:

  • N-MOSFET: Điện áp với điều khiển mở Mosfet là Ugs >0. Điện áp với điều khiển đóng là Ugs <=0. Và dòng điện sẽ đi từ D xuống S.
  • P-MOSFET: Điện áp với điều khiển mở Mosfet là Ugs <0. Điện áp điều khiển khóa là Ugs~0. Dòng điện sẽ đi từ S cho đến D.

Do bố trí cực cổng cách ly nên MOSFET còn được gọi là “Transistor hiệu ứng trường cổng cách ly”. Viết tắt là IGFET, có thực thể điều khiển ở cực cổng không phải là kim loại. Mà chúng thường là những kết cấu tích lũy điện tích khác. Ví dụ như dung dịch điện phân trong các FET cảm biến sinh học (Bio-FET), FET cảm biến khí (GAS FET), FET cảm biến enzym (ENFET)…

Chất bán dẫn  thường hay được sử dụng sẽ là Silic. Nhưng có một số hãng vẫn sản xuất các vi mạch bán dẫn từ hỗn hợp của Silic và Germani. Ngoài ra còn có một số loại khác đó là Arsenua. Chất này có đặc tính điện tốt nhưng lại không thể tạo ra được Oxide phù hợp. Vì vậy mà không thể dùng để tạo ra các Transistor Mosfet.

Cấu tạo Mosfet là gì?

Mosfet có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với những dòng điện có điều khiển cực nhỏ.

Cấu tạo Mosfet là gì?

Dựa vào hình ta có thể thấy được cấu tạo của Mosfet, trong đó:

  • G (Gate) là cực cổng.
  • S (Source) là cực nguồn.
  • D (Drain) là cực máng.

Mosfet kênh N có hai miếng bán dẫn là loại P đặt ở trên nền bán dẫn. Ở giữa hai lớp P-N sẽ được trang bị 1 lớp cách điện là SiO2. Và miếng bán dẫn P được nối ra thành cực giữa D và S. Còn nền bán dẫn N được nối với một lớp màng mỏng nằm ở trên. Sau đó tất cả sẽ được đấu ra thành cực G.

Mosfet có điện trở ở giữa cực G với cực S và ở giữa cực G với cực D là vô cùng lớn. Còn đối với điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc nhiều vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S (UGS).

Khi điện áp UGS = 0, nghĩa là điện trở RDS đang ở mức rất lớn. Còn khi điện áp UGS > 0 thì do hiệu ứng từ trường nên sẽ làm cho điện trở RDS giảm đi. Điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS sẽ càng trở nên nhỏ đi.

Nguyên tắc hoạt động của Mosfet là gì?

Thiết bị này hoạt động ở 2 chế độ là đóng và mở. Do là một phần tử của các hạt mang điện nên Mosfet có thể thực hiện đóng cắt với một tần số rất cao. Tuy nhiên cần phải biết điều khiển

Nguyên tắc hoạt động của Mosfet là gì?

Mạch điện tương đương của Mosfet có thể cho ta thấy được cơ chế đóng cắt của chúng phụ thuộc vào các tụ điện ký sinh trên nó.

  • Đối với kênh P : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D
  • Đối với kênh N : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs >0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs<=0. Dòng điện sẽ đi từ D xuống S.

Do đảm bảo thời gian đóng cắt là ngắn nhất: Mosfet kênh N điện áp khóa là Ugs = 0 V còn kênh P thì Ugs=~0.

Ưu điểm và nhược điểm của Mosfet là gì?

Mỗi thiết bị đều có ưu điểm và nhược điểm cho riêng mình và thiết bị Mosfet này cũng vậy. Để bạn có những thông tin chi tiết nhất về thiết bị này chúng tôi sẽ cung cấp đến bạn:

Ưu điểm của Mosfet là gì?

  • MOSFET cung cấp hiệu quả cao hơn trong khi hoạt động ở điện áp thấp hơn.
  • Dòng điện cực gate không có mặt dẫn đến trở kháng đầu vào cao tạo ra tốc độ chuyển mạch cao.
  • Hoạt động với mức công suất thấp hơn và không có dòng điện.
  • Có trở kháng đầu vào cao hơn nhiều so với JFET.
  • Chế tạo, sản xuất MOSFET đơn giản và dễ dàng hơn JFET.
  • Tốc độ hoạt động cao hơn so với JFET.
  • Khả năng tùy biến kích thước rất cao.
  • MOSFET không có diode cổng. Điều này làm cho nó có thể hoạt động với điện áp cổng dương hoặc âm.
  • Nó có mức tiêu thụ điện năng khá  nhỏ để cho phép nhiều thành phần hơn trên diện tích bề mặt Chip.

Nhược điểm của Mosfet là gì?

  • Lớp Oxit mỏng làm cho các MOSFET dễ bị hỏng bởi các điện tích tĩnh điện dẫn đến tuổi thọ thấp, không được lâu bền.
  • Điện áp quá tải làm cho thiết bị này hoạt động không ổn định.
  • Không hoạt động tốt trong môi trường có tần số vô tuyến tín hiệu thấp.

Cách đo và kiểm tra Mosfet

Để nhận biết được Mosfet còn tốt hay không thì bạn tiến hành đo trở kháng giữa G với S và G với D có điện trở bằng vô cùng (kim sẽ không lên ở cả 2 chiều đo) và sau khi G đã được thoát điện thì trở kháng giữa D và S cũng phải là vô cùng.

 Hướng dẫn các bước đo Mosfet ở ngoài mạch

  • Bước 1 : Chuẩn bị để thang x1KW
  • Bước 2 : Nạp cho G một lượng điện tích ( để que đen vào đầu G và que đỏ vào đầu S hoặc D)
  • Bước 3 : Sau khi nạp cho G một điện tích bạn sẽ tiến hành đo giữa D và S ( que đen vào đầu D que đỏ vào đầu S ). Lúc này  kim sẽ lên.
  • Bước 4 : Chập đầu G vào đầu D hoặc đầu G vào đầu S để thoát điện chân G.
  • Bước 5 : Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên.

Kết quả kiểm tra MOSFET như vậy là Mosfet tốt. Còn xem có bị chập hay không thì bạn có thể đo như sau:

  • Bước 1 : Để đồng hồ thang x 1KW
    Bước 2 : Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập.
    Bước 3 : Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W là chập  D S

Hướng dẫn cách đo kiểm tra Mosfet trong mạch

Khi kiểm tra Mosfet trong mạch, bạn chỉ cần để thang ở mức x1W  và tiến hành đo giữa 2 đầu D và S

  • Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình thường
  • Nếu cả hai chiều kim lên đều = 0 W là Mosfet bị chập DS.

Các vùng hoạt động của Mosfet là gì?

Một MOSFET sẽ có 3 vùng hoạt động. Vậy đó là những vùng nào? Cùng tìm hiểu kỹ hơn về 3 vùng này thông qua các thông tin được cung cấp dưới đây:

Vùng giới hạn của Mosfet là gì?

Vùng này sẽ không có dẫn và MOSFET sẽ tắt, không hoạt động. Khi ở trong vùng này thì thiết bị sẽ hoạt động giống như một công tắc mở.

Vùng Ohmic của Mosfet là gì?

Vùng mà khi dòng điện IDS tăng lên khi  giá trị VDS tăng lên. Thiết bị MOSFET được tạo ra để sử dụng trong môi trường như thế này thì thường được sử dụng làm bộ khuếch đại.

Vùng bão hòa Mosfet là gì?

Trong vùng này các MOSFET có IDS  không đổi mặc dù VDS  tăng và khi xảy ra khi VDS vượt quá giá trị điện ngắt VP Trong điều kiện như thế này thì thiết bị sẽ hoạt động như một chiếc công tắc đóng. Qua đó giá trị bão hòa của IDS chảy qua. Do đó, vùng hoạt động này được chọn bất cứ khi nào MOSFET được yêu cầu để thực hiện các hoạt động chuyển mạch.

Ứng dụng trong thực tiễn của Mosfet là gì?

Hiện nay Mosfet được ứng dụng ngày càng phổ biến. Cụ thể như sau:

Trong sản xuất điện tử ứng dụng Mosfet là gì?

  • Do Mosfet có khả năng đóng nhanh với dòng điện và điện áp khá lớn nên chúng được sử dụng nhiều ở trong các bộ dao động tạo ra từ trường.
  • Dùng để điều chỉnh động cơ DC hay trong các thiết kế mạch Chopper.
  • Được sử dụng làm công tắc điện tử, mạch tích hợp để sản xuất ra các mạch chuyển đổi nguồn, bộ khuếch đại.

Trong đời sống hàng ngày ứng dụng Mosfet là gì?

Trong đời sống hàng ngày thiết bị này cũng được ứng dụng khá nhiều khi được sử dụng để:

  • Điều khiển cường độ ánh sáng đường phố tự động.
  • Ghép nối với bộ vi điều khiển để xây dựng hệ thống điều khiển đèn tự động; thông qua các xung đồng hồ tương ứng. Cụ thể như dùng trong như dùng trong việc bảo vệ quá tải trong các thiết bị điện tử, điều khiển động cơ điện tử như lắp đặt và sửa Tivi Led..
  • Các ứng dụng được điều khiển bằng sóng vô tuyến như tàu thuyền; máy bay trực thăng và máy bay không người lái.
  • Mô-men xoắn động cơ và kiểm soát tốc độ.
  • Môi trường điều khiển công nghiệp và người máy.

Chúng tôi đã cung cấp đến cho bạn toàn bộ những thông tin về Mosfet là gì, cấu tạo Mosfet là gì, nguyên lý hoạt động của Mosfet là gì cũng như ứng dụng trong đời sống. Hy vọng với những gì mà chúng tôi cung cấp có thế giúp ích cho bạn trong quá trình tìm hiểu. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết và đừng quên theo dõi thông tin hữu ích tiếp theo của chúng tôi bạn nhé.