0.5 Transitor trường ứng (field effect transitor)

TRANSISTOR TRƯỜNG ỨNG (FIELD EFFECT TRANSISTOR)

Chúng ta đã khảo sát qua transistor thường, được gọi là transistor lưỡng cực vì sự dẫn điện của nó dựa vào hai loại hạt tải điện: hạt tải điện đa số trong vùng phát và hạt tải điện thiểu số trong vùng nền. Ở transistor NPN, hạt tải điện đa số là điện tử và hạt tải điện thiểu số là lỗ trống trong khi ở transistor PNP, hạt tải điện đa số là lỗ trống và hạt tải điện thiểu số là điện tử.

Điện trở ngõ vào của BJT (nhìn từ cực E hoặc cực B) nhỏ, từ vài trăm  đến vài K, trong lúc điện trở ngõ vào của đèn chân không rất lớn, gần như vô hạn. Lý do là ở BJT, nối nền phát luôn luôn được phân cực thuận trong lúc ở đèn chân không, lưới khiển luôn luôn được phân cực nghịch so với Catod. Do đó, ngay từ lúc transistor BJT mới ra đời, người ta đã nghĩ đến việc phát triển một loại transistor mới. Điều này dẫn đến sự ra đời của transistor trường ứng.

Ta phân biệt hai loại transistor trường ứng:

• Transistor trường ứng loại nối: Junction FET- JFET
• Transistor trường ứng loại có cổng cách điện: Isulated gate FET-IGFET hay metal-oxyt semiconductor FET-MOSFET.

Ngoài ra, ta cũng khảo sát qua loại VMOS (MOSFET công suất-Vertical chanel MOSFET), CMOS và DMOS.

Cấu tạo căn bản của jfet:

Mô hình sau đây mô tả hai loại JFET: kênh N và kênh P.

Hình 1Thông lộ(kênh) N-Thân p- (được nối với cổng)N+N+VùngnguồnVùngthoátVùngcổngPTrong JFET kênh N gồm có hai vùng n+ là hai vùng nguồn và thoát. Một vùng n- pha ít tạp chất dùng làm thông lộ (kênh) nối liền vùng nguồn và vùng thoát. Một vùng p- nằm phía dưới thông lộ là thân và một vùng p nằm phía trên thông lộ. Hai vùng p và p- nối chung với nhau tạo thành cực cổng của JFET.

p+p+n-nSDGTiếp xúc kim loạiKênh p-DSGn+n+p-pSDGTiếp xúc kim loạiKênh n-DSGJFET Kênh PJFET Kênh NKý hiệuHình 2S (Source): cực nguồnD (Drain): cực thoátG (Gate): cưc cổng

Nếu so sánh với BJT, ta thấy: cực thoát D tương đương với cực thu C, cực nguồn S tương đương với cực phát E và cực cổng G tương đương với cực nền B.

• JFET kênh N tương đương với transistor NPN.
• JFET kênh P tương đương với transistor PNP.

DSGDSGCEBCEBJFETKênh NJFETKênh PBJTNPNBJTPNPThoát  ThuNguồn  PhátCổng  NềnHình 3

Cũng giống như transistor NPN được sử dụng thông dụng hơn transistor PNP do dùng tốt hơn ở tần số cao. JFET kênh N cũng thông dụng hơn JFET kênh P với cùng một lý do. Phần sau, ta khảo sát ở JFET kênh N, với JFET kênh P, các tính chất cũng tương tự.

Cơ chế hoạt động của jfet:

n+Sn+DKênh n-GatepThân p-Vùng hiếmHình 4Khi chưa phân cực, do nồng độ chất pha không đồng đều trong JFET kênh N nên ta thấy vùng hiếm rộng ở thông lộ n- và thân p-, vùng hiếm hẹp ở vùng thoát và nguồn n+.

Bây giờ, nếu ta mắc cực nguồn S và cực cổng G xuống mass, nghĩa là điện thế VGS=0V. Điều chỉnh điện thế VDS giữa cực thoát và cực nguồn, chúng ta sẽ khảo sát dòng điện qua JFET khi điện thế VDS thay đổi.

VGS = 0Vn+n+p-SDn-pGVDSNối P-N ở vùng thoát được phân cực nghịchHình 5Vì vùng thoát n+ nối với cực dương và vùng cổng G nối với cực âm của nguồn điện VDS nên nối PN ở vùng thoát được phân cực nghịch, do đó vùng hiếm ở đây rộng ra (xem hình vẽ)