Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 6: Transistor trường FET

Nhập môn Điện tử Chương 6 TRANSISTOR TRƯỜNG FET 1 Chương 6: FET Nhập môn Điện tử FET JFET MOSFET D-MOSFET E-MOSFET N P N P N P 2 Chương 6: FET Nhập môn Điện tử I. JFET I.1 Cấu trúc cơ bản JFET là thiết bị có 3 cực : • cực máng D (drain) • cực nguồn S (source) • cực cổng G (gate). JFET có hai loại là JFET kênh n và JFET kênh p. Chương 6: FET 3 Nhập môn Điện tử I.2 Nguyên tắc hoạt động JFET hoạt động khi được phân cực. VDD cung cấp một điện thế từ cực D tới S, tạo ra dòng từ D tới S. V DS VGG tạo nên một điện thế phân cực nghịch từ G tới S. Trong chế độ hoạt động của JFET, VGG(VGS ) luôn được phân cực nghịch. JFET loại n được phân cực Chương 6: FET 4 Nhập môn Điện tử I.3 Kí hiệu Chương 6: FET 5 Nhập môn Điện tử I.4 Các đại lượng đặc trưng và thông số của JFET I.4.1)Đặc tuyến ngõ ra ID (VDS ). Vp : Khi VGS =0, giá trị V mà tại đó I Vùng thuần DS D trở =0 được gọi là thế ngắt V (pinch –off voltage). VGS = 0 p IDSS :Giá trị ID cực đại ứng VGS =0 mà tại đó JFET vẫn chưa bị đánh thủng gọi là IDSS . Vùng hoạt Vùng đánh động thủng Chương 6: FET 6 Nhập môn Điện tử I.4.1)Đặc tuyến ngõ ra ID (VDS ). Vùng thuần trở: Là vùng tại đó điện trở kênh duy trì không đổi, VDS và ID liên hệ với nhau theo định luật Ohm. Vùng hoạt động: Là vùng tại đó điện trở tăng nhanh theo VDS , dòng ID duy trì giá trị không đổi. Vùng đánh thủng:Là vùng mà dòng ID tăng rất nhanh ứng với một sự tăng nhẹ của VDS . Tại vùng này JFET sẽ bị hỏng nhanh, nên chỉ được phép để JFET hoạt động ở vùng thuần trở và vùng hoạt động. Chương 6: FET 7 Nhập môn Điện tử I.4.1)Đặc tuyến ngõ ra ID (VDS ). Chương 6: FET 8 Nhập môn Điện tử I.4.1)Đặc tuyến ngõ ra ID (VDS ). Ví dụ: Cho JFET như hình vẽ. VGS (off) =-4V, IDSS =12mA. Tìm giá trị VDD để FET hoạt động trong vùng bão hòa khi VGS = 0V. Chương 6: FET 9 Nhập môn Điện tử I.4.2)Đặc tuyến truyền đạt ID (VGS ). a) Phương trình xác định đặc tuyến truyền: Ví dụ: JFET 2N5459 có VGS(off) =-8V, IDSS = 9mA. Xác định dòng ID khi VGS =0v, -1V, -4V. ĐS: 9mA, 6,89mA, 2,25mA Chương 6: FET 10 Nhập môn Điện tử I.4.2)Đặc tuyến truyền đạt ID (VGS ). b) Hệ số truyền dẫn gm Chương 6: FET 11 Nhập môn Điện tử I.4.2)Đặc tuyến truyền đạt ID (VGS ). Ví dụ: Cho JFET 2N5457 có IDSS =3mA, VGS(off) =-6V, gfs(max) =5000µS. Sử dụng những giá trị này, xác định hệ số truyền dẫn tại VGS =-4V, và tìm ID ở vị trí này. ĐS Chương 6: FET 12 Nhập môn Điện tử I.4.2)Đặc tuyến truyền đạt ID (VGS ). b) Độ lợi thế AV V0 AVm g Z0 Vi Chương 6: FET 13 Nhập môn Điện tử II. MOSFET II.1 Cấu trúc cơ bản Mosfet loại liên tục (D-Mosfet) Chương 6: FET 14 Nhập môn Điện tử II.2 Nguyên tắc hoạt động Mosfet hoạt động khi được phân cực. Mosfet loại liên tục có thể hoạt động ở 2 chế độ: chế độ tăng cường và chế độ hiếm Chương 6: FET 15 Nhập môn Điện tử II.3 Kí hiệu D-Mosfet (Mosfet kênh liên tục) Chương 6: FET 16 Nhập môn Điện tử II.4 Các đại lượng đặc trưng và thông số của MOSFET kênh liên tục (D-MOSFET) Các đại lượng đặc trưng cho JFET và D-Mosfet hoàn toàn tương tự nhau. Riêng đặc tuyến truyền dẫn của D-Mosfet có thêm 2 vùng ở hai chế độ tăng cường và chế độ hiếm. a. Đặc tuyến truyền dẫn b. Đặc tuyến ngõ ra Chương 6: FET 17 Nhập môn Điện tử III. Phân cực FET Phân cực JFET và D-Mosfet tương tự cách tính toán, xác định công thức tính điện thế, dòng điện của mạch phân cực BJT. Điểm phân cực của FET cần xác định các đại lượng VGS , ID , VDS hay Q(VDS ; ID ). Các điểm này có thể được xác định dựa trên các công thức Chương 6: FET 18 Nhập môn Điện tử III. Phân cực FET Chương 6: FET 19 Nhập môn Điện tử III. Phân cực FET III.1 Phân cực cố định Sơ đồ phân cực cố định JFET Chương 6: FET 20 Nhập môn Điện tử III. Phân cực FET III.1 Phân cực cố định Cho JFET phân cực như hình vẽ. Xác định các giá trị sau: Chương 6: FET 21 Nhập môn Điện tử III. Phân cực FET III.1 Phân cực cố định Giải: Chương 6: FET 22 Nhập môn Điện tử III. Phân cực FET III.1 Phân cực cố định Đặc tuyến truyền đạt và điểm tĩnh Q. Chương 6: FET 23 Nhập môn Điện tử III.2 Tự phân cực Chương 6: FET 24 Nhập môn Điện tử III.2 Tự phân cực Ví dụ: Cho JFET phân cực như hình vẽ. Xác định các giá trị sau: IDSS =8mA VP =-6V Chương 6: FET 25 Nhập môn Điện tử III.2 Tự phân cực Giải: Áp dụng Chương 6: FET 26 Nhập môn Điện tử III.2 Tự phân cực Đặc tuyến truyền đạt và điểm tĩnh Q. Chương 6: FET 27 Nhập môn Điện tử III.3 Phân cực bằng cầu chia thế JFET phân cực bằng cầu Vẽ lại mạch phân tích chia thế Chương 6: FET 28 Nhập môn Điện tử III.3 Phân cực bằng cầu chia thế Chương 6: FET 29 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực bằng cầu chia thế Ví dụ: Chương 6: FET 30 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực bằng cầu chia thế Giải: Chương 6: FET 31 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực bằng cầu chia thế Đặc tuyến truyền đạt và đường tải một chiều. Chương 6: FET 32 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực cho D-MOSFET Mạch phân cực cho D-Mosfet cũng có cách giải hoàn toàn tương tự như J-MOSFET, chỉ lưu ý đặc tuyến truyền đạt của D-Mosfet có cả vùng tăng cường và vùng hiếm, do đó: VGS(off) 0) Chương 6: FET 33 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực cho D-MOSFET Ví dụ: Cho mạch phân cực D-Mosfet như hình vẽ, xác định điểm tĩnh Q, VD . Vẽ đặc tuyến truyền và đường tải một chiều. Đáp Số Chương 6: FET 34 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực cho D-MOSFET Đặc tuyến truyền và đường tải một chiều. Chương 6: FET 35 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực cho D-MOSFET Ví dụ: Đáp Số Chương 6: FET 36 Nhập môn Điện tử III.4 Phân cực cho D-MOSFET Đặc tuyến truyền và đường tải một chiều. Chương 6: FET 37 Nhập môn Điện tử Tóm tắt Chương 6: FET 38 Nhập môn Điện tử Tóm tắt Chương 6: FET 39