Bài giảng Electronic devices and circuit - Chapter 3: Field-Effect Transistor

dce

2016

ELECTRONIC DEVICES AND

CIRCUIT

Faculty of Computer Science and Engineering

Department of Computer Engineering

BK

TP.HCM

Vo Tan Phuong

http://www.cse.hcmut.edu.vn/~vtphuong

dce

2016

Chapter 3

Field-Effect Transistor

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

2

dce

2016

Nội dung trình bày

• Phân loại FET

• Cấu tạo và hoạt động của JFET

• Cấu tạo và hoạt động của MOSFET

• Phân cực cho FET

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

3

dce

2016

Phân loại Field-Effect Transistor (FET)

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

4

dce

2016

Phân loại Field-Effect Transistor (tt)

kênh p

kênh n

JFET

không cầu nối (E)

• Phân loại FET

kênh p

kênh n

có cầu nối (D)

không cầu nối (E)

MOSFET

có cầu nối (D)

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

5

dce

2016

Cấu tạo JFET

• Có hai loại, kênh n và kênh p

• Gồm khối bán dẫn chính nối hai cực D và S và hai khối

bán dẫn khác loại bên hông nối lại với nhau và nối với

cực G

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

6

dce

2016

Nguyên lý hoạt động JFET

• G và S luôn phân cực ngược

– V_GScàng âm làm vùng nghèo càng mở rộng

sâu  càng tăng điện trở giữa D và S

– V_GSgiảm âm làm vùng nghèo thu hẹp lại 

giảm điện trở giữa D và S

• V_DDlà điện thế cấp nguồn cho dòng điện I_D

từ D đến S, điện trở R_DSthay đổi dẫn đến

I_Dthay đổi

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

7

dce

2016

Đặc tuyến của JFET khi V_GS= 0

• V_GS= 0, tăng từ từ V_DD:

– Đoạn AB tuyến tính V_DS= RI_D

(điện trở gần như không đổi)

– Đoạn BC (V_DS> V_P), dòng điện

I_Dkhông đổi (V_DScàng tăng,

vùng nghèo càng bịt kín, làm R_DS

tăng theo)

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

8

dce

2016

Họ đặc tuyến của n JFET

• Càng phân cực ngược, 0 < V_GS< V_GS(off)

– Càng mở rộng vùng nghèo  càng dễ đạt trạng thái bịt kín

– Các điểm trạng thái bịt kín nằm trên một đường cong parapol

• Khi V_GSâm đủ lớn (V_GS= V_GS(off)), vùng nghèo tự bịt kín,

JFET ngưng dẫn

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

9

dce

2016

Phương trình truyền tải của JFET

• Thể hiện mối quan hệ giữa V_GSvà I_Dlớn nhất

• JFET kênh n có 0 ≥ V_GS≥ V_GS(off)(hình dưới); kênh p

ngược lại V_GS(off)≥ V_GS≥ 0

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

10

dce

2016

So sánh giữa JFET và BJT

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

11

dce

2016

Nội dung trình bày

• Phân loại FET

• Cấu tạo và hoạt động của JFET

• Cấu tạo và hoạt động của MOSFET

• Phân cực cho FET

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

12

dce

2016

MOSFET có cầu nối (D-MOSFET)

• Cực D và S là hai khối bán dẫn được

nối với nhau bằng một kênh nhỏ (cầu

nối), tất cả nằm trong một khối bán dẫn

nền (substrate) khác loại

• Cực G áp trên kênh nhỏ bằng lớp cách

điện SiO₂

• Cực SS nối vào khối bán dẫn nền;

thông thường SS được nối vào S

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

13

dce

2016

Nguyên lý hoạt động của D-MOSFET

• Gần giống JFET, điểm khác:

– V_GScó thể dương (chế độ hỗ

trợ - enhancement)

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

14

dce

2016

Đồ thị của p D-MOSFET

• Ngược V_GSso với loại n

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

15

dce

2016

MOSFET không cầu nối (E-MOSFET)

• Cấu tạo gần giống D-MOSFET,

khác là không có kênh nhỏ nối D-S

• Kênh nhỏ được tạo ra khi đặt một

điện thế V_GSdương vào cực G và S

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

16

dce

2016

Hoạt động của E-MOSFET

• Khi V_GSdương đủ lớn (V_GS≥ V_T), kênh dẫn được tạo ra

cho phép dòng electron di chuyển từ S sang D

• Khi V_DStăng đến ngưỡng sẽ làm kênh dẫn bị bịt kín

• V_GScàng dương kênh dẫn càng rộng  khó bị bịt kín

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

17

dce

2016

Phương trình truyền tải của E-MOSFET

• I_Dquan hệ với

V_GStheo biểu

thức:

• Hệ số k được

tính dựa vào

thông số trong

datasheet

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

18

dce

2016

Datasheet của E-MOSFET

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

19

dce

2016

Nội dung trình bày

• Phân loại FET

• Cấu tạo và hoạt động của JFET

• Cấu tạo và hoạt động của MOSFET

• Phân cực cho FET

ELECTRONIC DEVICES AND CIRCUIT– Chapter 3

20

Bài giảng Electronic devices and circuit - Chapter 3: Field-Effect Transistor - Võ Tấn Phương