II. MOSFET1.2.3.Giới thiệu về MOSFET:Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của MOSFET kênh sẵn:Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của MOSFET kênh cảm ứng: 1. MOSFET[Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor]- Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linhkiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếuTransitor hiệu ứng trường Mosfet - Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet:G: Gate gọi là cực cổngS: Source gọi là cực nguồnD: Drain goi là cực máng 1.1.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của MOSFET kênh sẵn:1.1.1.Cấu tạo:Tranzito trường MOSFET kênh sẵn còn gọi là MOSFET-chế độ nghèo [Depletion-Mode] MOSFET viết tắt là DMOSFET. 1.1.2.Nguyên lý hoạt động:- MOSFET kênh sẵn loại P.MOSFET kênh sẵn loại N- Khi tranzito làm việc, thông thường cực nguồn S được nối với đế và nối đất nên US = 0.- Các điện áp đặt vào các chân cực cửa G và cực máng D là so với chân cực S. Nguyên tắc cung cấp nguồn điện cho các chân cực sao cho hạt dẫn đa sốchạy từ cực nguồn S qua kênh về cực máng D để tạo nên dòng điện ID trong mạch cực máng.- Nguyên lý làm việc của hai loại tranzitor giống nhau chỉ có cực tính cho các chân cực là trái dấu nhau. 2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động MOSFET kênh cảm ứng:2.1.Cấu tạo:Tranzitor trường loại MOS kênh cảm ứng còn gọi là MOSFET chế độ giàu [Enhancement-Mode MOSFET vi ết tắt là E-MOSFET]. Khi chếtạo MOSFET kênh cảm ứng người ta không chế tạo kênh dẫn 2.2.Nguyên lý hoạt động:Nguyên lý làm việc của loại kênh P và kênh N giống hệt nhau chỉ khác nhau về cực tính của nguồn cung cấp đặt lên các chân cực. Trướctiên, nối cực nguồn S với đế và nối đất, sau đó cấp điện áp giữa cực cửa và cực nguồn để tạo kênh dẫn. III. Phân cực cho các loại FET:1. Phân cực cho JFETPhân cực cố địnhPhân cực bằng cầu phân ápPhân cực tự cấp [tự phân áp] Ví dụ Phân cực cố định.Cho mạch như hình vẽ :VDD = 16V , RD = 2 K , I DSS = 10mA,V p = −8V , RG = 1K Ω,VGG = 2VTìm :VD , VGS,VD,VG VS,IDVGS = −VGG2 −2 I D = 10 1 − ÷ = 5,625mA −8 VDS = VD = VDD − I D .RD = 16 − 5,625.2 = 4,75VVG = VGS = −2VVS = 0 Ví dụ Phân cực bằng cầu phân áp.Cho mạch như hình vẽ : Tìm:VGS VDS VS I R1I R2Ta chuyển về dạng tự phân áp để giải:⇒RTheveninR1 R2= RG == 2, 083K ΩR1 + R2R2 .VDDVThevenin = VG == 15,88VR1 + R2 Ta có:VGS = VG − VS = VG − I D .RSmà:2VGS = − I D RS = −1,755V < VP2 VGS I D RS I D = I DSS 1 − ÷ = 8 1 −÷VVP P Ta giải phương trình bậc 2 được: I D = 48,6 I = 1,17D Chọn sao cho :[nhận]VGS < VGVDS = VDD − I D [ RD + RS ] = 11.437VVS = I D RS = 1,755VVDDI R1 = I R2 == 0.06 AR1 + R2
Các bóng bán dẫn BJT và MOSFET đều hữu ích cho các ứng dụng khuếch đại và chuyển mạch. Tuy nhiên, chúng có đặc điểm khác biệt đáng kể.
BJT, như trong tranzito Junction Junction, là một thiết bị bán dẫn thay thế các ống chân không của ngày xưa. Contraption là một thiết bị kiểm soát hiện tại nơi mà các bộ thu hoặc emitter đầu ra là một chức năng của hiện tại trong cơ sở. Về cơ bản, các chế độ hoạt động của một bóng bán dẫn BJT được điều khiển bởi dòng điện tại chân đế. Ba đầu cuối của bóng bán dẫn BJT được gọi là Emitter, Collector và Base.
BJT thực sự là một mảnh silicon với ba vùng. Có hai nút giao trong đó mỗi vùng được đặt tên khác nhau là "P và N. Có hai loại BJT, transistor NPN và bóng bán dẫn PNP. Các loại khác nhau trong các tàu sân bay tính phí, trong đó, NPN có lỗ như tàu sân bay chính của nó, trong khi PNP có điện tử.
Các nguyên tắc hoạt động của hai bóng bán dẫn BJT, PNP và NPN, là thực tế giống nhau; sự khác biệt duy nhất là biasing, và cực của nguồn điện cho mỗi loại. Nhiều người thích BJTs cho các ứng dụng hiện tại thấp, ví dụ như để chuyển đổi mục đích, đơn giản bởi vì chúng rẻ hơn.
Các bóng bán dẫn hiệu ứng bán dẫn kim loại oxide, hoặc đơn giản là MOSFET, và đôi khi là bóng bán dẫn MOS, là một thiết bị điều khiển điện áp. Không giống như BJT, không có hiện tại cơ sở. Tuy nhiên, có một trường sản xuất bởi một điện áp trên cổng. Điều này cho phép dòng chảy giữa nguồn và cống. Luồng hiện tại này có thể bị pinched-off, hoặc mở ra, bởi điện áp trên cổng.Trong bóng bán dẫn này, điện áp trên điện cực cổng oxit cách điện có thể tạo ra một kênh dẫn giữa các tiếp điểm khác "nguồn và rãnh. Điều tuyệt vời về MOSFETs là họ xử lý điện hiệu quả hơn. MOSFET, ngày nay, là bóng bán dẫn phổ biến nhất được sử dụng trong các mạch số và tương tự, thay thế các BJTs rất phổ biến sau đó.
Tóm tắt:1. BJT là một tranzip Junction Junction, trong khi MOSFET là một bán dẫn hiệu ứng trường bán dẫn bán dẫn kim loại ôxit kim loại.
2. Một BJT có một emitter, bộ sưu tập và cơ sở, trong khi một MOSFET có một cổng, nguồn và cống.
3. BJTs được ưa thích cho các ứng dụng hiện tại thấp, trong khi MOSFETs cho các chức năng năng lượng cao.
4. Trong các mạch số và tương tự, các MOSFET được coi là thường được sử dụng hơn BJTs những ngày này.
5. Hoạt động của MOSFET phụ thuộc vào điện áp tại điện cực cổng oxit cách điện, trong khi hoạt động của BJT phụ thuộc vào dòng điện tại chân đế.
Các bóng bán dẫn có thể được phân loại theo cấu trúc của chúng, và hai trong số các cấu trúc transistor phổ biến hơn, là BJT và FET .
BJT, hay Bipolar Junction Transistor, là loại đầu tiên được sản xuất hàng loạt trên thị trường. BJTs tiến hành sử dụng cả hai tàu sân bay thiểu số và đa số, và ba thiết bị đầu cuối của nó có tên tương ứng "cơ sở, emitter, và người thu gom. Nó về cơ bản bao gồm hai nút nối P-N - bộ thu cơ sở và các nút nối căn-emitter. Một vật liệu gọi là vùng cơ sở, là một chất bán dẫn xen kẽ mỏng, tách hai nút này.
-1->Bộ khuếch đại nối cực lưỡng cực rất hữu ích trong các thiết bị khuếch đại, bởi vì các dòng bộ thu và phát được kiểm soát hiệu quả bởi dòng điện nhỏ tại chân đế. Chúng được đặt tên như vậy, bởi vì dòng điện được kiểm soát, đi qua hai loại vật liệu bán dẫn "" P và N. Dòng, về cơ bản, bao gồm cả dòng lỗ và electron, trong các phần riêng biệt của bóng bán dẫn lưỡng cực.
BJTs cơ bản hoạt động như bộ điều chỉnh dòng. Một dòng điện nhỏ đang điều chỉnh dòng điện lớn hơn. Tuy nhiên, để chúng hoạt động đúng như các bộ điều chỉnh dòng điện, dòng cơ bản và dòng bộ thu phải di chuyển đúng hướng.
FET, hoặc hiệu ứng trường Transistor, cũng kiểm soát hiện tại giữa hai điểm, nhưng nó sử dụng một phương pháp khác nhau để BJT. Như tên gọi cho thấy, chức năng của FETs phụ thuộc vào hiệu ứng của điện trường, dòng chảy, hoặc chuyển động, của các electron trong một loại vật liệu bán dẫn cụ thể. FETs đôi khi được gọi là bóng bán dẫn đơn cực, dựa trên thực tế này.
FET sử dụng một trong hai lỗ [P kênh], hoặc điện tử [N kênh], dẫn, và nó có ba thiết bị đầu cuối - nguồn, cống, và cửa khẩu - với cơ thể kết nối với nguồn trong hầu hết các trường hợp. Trong nhiều ứng dụng, FET về cơ bản là một thiết bị điều khiển điện áp, do thực tế là các thuộc tính đầu ra của nó được thiết lập bởi trường phụ thuộc vào điện áp được áp dụng.
Tóm tắt:
1. BJT là một thiết bị điều khiển hiện tại vì đầu ra của nó được xác định trên dòng điện đầu vào, trong khi FET được coi là một thiết bị điều khiển điện áp, bởi vì nó phụ thuộc vào hiệu ứng trường của điện áp được áp dụng.
2. BJT [Bipolar Junction Transistor] sử dụng cả các tàu sân bay thiểu số và phần lớn [lỗ hổng và điện tử], trong khi FETs, đôi khi được gọi là bóng bán dẫn đơn cực, sử dụng các lỗ hoặc điện tử để dẫn điện.
3. BJT của ba thiết bị đầu cuối được đặt tên cơ sở, emitter, và bộ sưu tập, trong khi FET của được đặt tên là nguồn, cống, và cửa khẩu.
4.BJTs là loại đầu tiên được sản xuất hàng loạt thương mại.
BjT vs FET
Cả BJT [Transitor lưỡng cực] và FET [Transitor hiệu ứng trường] là hai loại bóng bán dẫn. Transitor là một thiết bị bán dẫn điện tử cung cấp tín hiệu đầu ra điện thay đổi lớn cho những thay đổi nhỏ trong tín hiệu đầu vào nhỏ. Do chất lượng này, thiết bị có thể được sử dụng làm bộ khuếch đại hoặc công tắc. Transitor được phát hành vào những năm 1950 và nó có thể được coi là một trong những phát minh quan trọng nhất trong thế kỷ 20 khi xem xét đóng góp của nó cho sự phát triển của CNTT. Các loại kiến trúc khác nhau cho bóng bán dẫn đã được thử nghiệm.
Transitor lưỡng cực [BJT]
BJT bao gồm hai điểm nối PN [một điểm nối được tạo bằng cách kết nối một chất bán dẫn loại p và chất bán dẫn loại n]. Hai điểm nối này được hình thành bằng cách kết nối ba phần bán dẫn theo thứ tự P-N-P hoặc N-P-N. Có hai loại BJT được gọi là PNP và NPN.
Ba điện cực được kết nối với ba phần bán dẫn này và dây dẫn giữa được gọi là 'cơ sở'. Hai nút giao khác là 'bộ phát' và 'bộ thu'.
Trong BJT, dòng phát cực lớn [Ic] được điều khiển bởi dòng phát cực nhỏ [IB] và thuộc tính này được khai thác để thiết kế bộ khuếch đại hoặc công tắc. Ở đó cho nó có thể được coi là một thiết bị điều khiển hiện tại. BJT chủ yếu được sử dụng trong các mạch khuếch đại.
Transitor hiệu ứng trường [FET]
FET được tạo thành từ ba thiết bị đầu cuối được gọi là 'Cổng', 'Nguồn' và 'Thoát nước'. Ở đây cống hiện tại được kiểm soát bởi điện áp cổng. Do đó, FET là thiết bị điều khiển điện áp.
Tùy thuộc vào loại chất bán dẫn được sử dụng cho nguồn và cống [trong FET, cả hai loại này đều được làm cùng loại chất bán dẫn], FET có thể là thiết bị kênh N hoặc kênh P. Nguồn để thoát dòng chảy được kiểm soát bằng cách điều chỉnh độ rộng kênh bằng cách đặt một điện áp phù hợp vào cổng. Cũng có hai cách để kiểm soát độ rộng kênh được gọi là cạn kiệt và tăng cường. Do đó, FET có sẵn ở bốn loại khác nhau, chẳng hạn như kênh N hoặc kênh P với chế độ cạn kiệt hoặc tăng cường.
Có nhiều loại FET như MOSFET [FET bán dẫn oxit kim loại], HEMT [Transitor di động điện tử cao] và IGBT [Transitor lưỡng cực cổng cách điện]. CNTFE [Carbon Nanotube FET] là kết quả của sự phát triển của công nghệ nano là thành viên mới nhất của gia đình FET.
| Sự khác biệt giữa BJT và FET 1. BJT về cơ bản là một thiết bị điều khiển hiện tại, mặc dù FET được coi là một thiết bị kiểm soát điện áp. 2. Thiết bị đầu cuối của BJT được gọi là bộ phát, bộ thu và cơ sở, trong khi FET được làm từ cổng, nguồn và cống. 3. Trong hầu hết các ứng dụng mới, FET được sử dụng hơn so với BJT. 4. BJT sử dụng cả electron và lỗ trống để dẫn, trong khi FET chỉ sử dụng một trong số chúng và do đó được gọi là bóng bán dẫn đơn cực. 5. FET có hiệu suất năng lượng cao hơn so với BJT. |