›
›

Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 6: FET (Field Effect Transistor) (Phần 1) - Hồ Trung Mỹ

Download
ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT  
BMĐT  
GVPT: Hồ Trung Mỹ  
Môn học: Dụng cụ bán dẫn  
Chương 6  
FET  
(Field Effect Transistor)  
Transistor hiệu ứng trường  
1
Nội dung  
• Giới thiệu  
• Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động  
• Đặc tuyến I-V  
• Các hiệu ứng thứ cấp  
• Mô hình tín hiệu nhỏ - mạch tương đương tín hiệu nhỏ  
• Mô hình tín hiệu nhỏ ở tần số cao  
• Các ứng dụng của JFET: KĐ, KĐ chopper, khóa analog,  
nguồn dòng...  
2
6.1 Giới thiệu  
3
Diode Transistor  
BJT  
FET  
4
History of FET  
5
Other milestones in transistor development:  
6
Shockley’s model of a junction FET  
7
JFET = PN junction FET  
TD: JFET kênh N  
8
MESFET = Metal-semiconductor FET =  
Schottky gate FET  
TD: MESFET kênh N  
9
10  
11  
12  
13  
Giới thiệu  
• FET (Field Effect Transistor=transistor hiệu ứng trường) cũng  
là một trong các dụng cụ điện tử quan trọng nhất trong công  
nghệ bán dẫn hiện đại.  
• Như chúng ta đã xét ở chương BJT thì chúng ta đã thấy những  
thuận lợi và bất lợi của BJT, BJT là dụng cụ lưỡng cực. FET là  
dụng cụ đơn cực (unipolar), dòng điện tạo bởi điện tử hoặc lỗ.  
FET điều khiển dòng điện chảy trong kênh bằng cách giới hạn  
hay mở kênh dẫn (xem hình 1). Việc này được thực hiện bằng  
cách đưa điện áp phân cực vào cực điều khiển được gọi là  
cổng.  
• Do FET là dụng cụ đơn cực nên nó có thể làm việc với các tốc  
độ cao vì sự tái hợp điện tử-lỗ không giới hạn dụng cụ. Bằng  
cách sử dụng vật liệu “nhanh hơn”, tốc độ của dụng cụ trở nên  
rất nhanh, làm cho FET được chọn trong nhiều ứng dụng số và  
vi ba.  
14  
Hình 6.1. Nguyên tắc vật lý của FET dựa trên việc sử  
dụng cổng để thay đổi điện tích trong kênh bằng cách  
làm hẹp kênh dẫn. Điện thế ở cổng thay đổi dẫn đến  
dòng điện qua kênh thay đổi  
15  
• Khái niệm về FET thì hoàn toàn đơn giản và được minh  
họa trong hình 6.1.  
• Dụng cụ gồm có một kênh dẫn tích cực mà các điện tử  
chạy trong kênh này từ nguồn S (source) đến máng D  
(drain).  
• Các tiếp điểm ở nguồn và máng là các tiếp điểm Ohm.  
• Độ rộng của kênh bị điều chế bởi điện thế đưa vào cổng  
G (gate).  
• Sự điều chế độ rộng kênh dẫn đến điều chế dòng điện đi  
qua kênh này.  
• Điểm quan trọng trong quá trình này là cách ly cổng với  
dòng điện chảy qua kênh. Nếu cổng không được cách ly  
tốt với kênh dẫn thì nó kéo nhiều dòng điện và dẫn đến  
dụng cụ có độ lợi kém (nghĩa là tỉ lệ của công suất ra  
(hoặc dòng điện) với công suất vào (hoặc dòng điện)).  
16  
Sự cách ly cổng với kênh dẫn  
Sự cách ly cổng được thực hiện bằng nhiều cách,  
dẫn đến có nhiều dụng cụ khác nhau:  
– Trong MOSFET cổng được cách ly với kênh dẫn bằng  
oxide.  
– Trong FET kim loại-bán dẫn (MESFET) thì cổng tạo thành  
rào Schottky với bán dẫn và dòng điện cổng nhỏ trong tầm  
điện áp hữu dụng ở cổng.  
– Trong FET được pha điều chế (MODFET), cổng cũng tạo  
rào Schottky, và người ta sử dụng các khái niệm cấu trúc  
dị thể (hay không đồng nhất ) (hesterostructure) để giảm  
tán xạ tạp chất ion hóa.  
– Trong FET tiếp xúc (JFET), người ta sử dụng tiếp xúc P-N  
được phân cực ngược để cách ly cổng.  
17  
Phân loại FET  
• Tổng quát, chúng ta có thể chia FET làm 2 nhóm chính:  
1. Các dụng cụ mà sự cách ly cổng đạt được bằng cách sử dụng chất  
cách điện giữa cổng và kênh tích cực mà ở đó có dòng điện tử  
chạy qua. Nếu khe năng lượng của chất cách điện lớn thì các điện  
tử có thể bị “cảm ứng” vào kênh dẫn không cần phải pha tạp chất.  
2. Các dụng cụ trong đó cách ly cổng đạt được bằng cách sử dụng  
rào thế Schottky. Ở đây các chất kích tạp (dopants) được dùng để  
cung cấp các hạt dẫn tự do và cổng dùng để thay đổi sự dẫn điện  
của kênh bằng cách thay đổi bề rộng miền nghèo.  
• Các FET dựa trên Si sử dụng khái niệm MOSFET trong khi  
đó phần lớn các bán dẫn hợp chất III-V dựa trên các khái  
niệm MESFET hoặc MODFET. Trong chương này chúng ta  
chủ yếu sẽ xét JFET và chương kế sẽ khảo sát MOSFET  
18  
6.2 Cấu tạo và  
nguyên tắc hoạt động của JFET  
19  
Cấu tạo của JFET kênh N  
• FET đơn giản nhất là FET tiếp xúc hay JFET. Hình 6.2 cho ta  
thấy cấu trúc JFET đơn giản. Dụng cụ gồm một lớp mỏng  
bán dẫn loại N có pha thêm các tạp chất để tạo các lớp P+ ở  
hai bên. Miền ở giữa 2 miền p+ được gọi là kênh, và các điện  
tử có thể chạy trong kênh này ở giữa 2 tiếp xúc thuần trở gọi  
là cực nguồn S (source) và cực máng D (drain). Hình 6.2 cho  
ta thấy dụng cụ có pha 2 bên, mặc dù thông thường các  
dụng cụ chỉ có một cổng và bề rộng kênh là h.  
• Cực nguồn S được đặt phân cực âm hơn so với máng D để  
các điện tử chạy từ nguồn đến máng. Các miền p+ tạo thành  
cực cổng G của dụng cụ và phân cực âm được áp đặt vào  
chúng. Phân cực ngược này trên các tiếp xúc p+-n làm cho  
tăng thêm bề rộng miền nghèo bên n. Khi các điện tử đi qua  
miền n thì bề rộng hiệu dụng của kênh dẫn co lại. Kết quả là  
tính dẫn điện của kênh dẫn bị điều khiển bởi phân cực tại  
cực cổng.  
20  
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 76 trang myanh 27340 Free
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Dụng cụ bán dẫn - Chương 6: FET (Field Effect Transistor) (Phần 1) - Hồ Trung Mỹ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_dung_cu_ban_dan_chuong_6_fet_field_effect_transist.pdf