BÀI GIẢNG SỐ 4tiết
I. TÊN BÀI GIẢNG
Transistor hiệu ứng trường
MỤC TIÊU:
• Nắm được cấu tạo nguyên lý của Transistor hiệu ứng trường
• Ứng dụng của transistor vào thực tế
ĐỒ DÙNG VÀ PHƯƠNG TIỆN GIẢNG DẠY:
-Giáo trình điện tử cơ bản( Trường ĐH Công Nghiệp TP.HCM)
-Tài liệu tham khảo: Điện tử cơ bản của Nguyễn Phi Yến
NỘI DUNG BÀI GIẢNG:
I) ỔN ĐỊNH LỚP: Thời gian: 5 phút
Số học sinh vắng:
Họ tên học sinh vắng:
II) Mở đầu
Khác với BJT- cấu tạo bởi hai lớp tiếp giáp p-n, dùng cả hai loại hạt dẫn đa số và thiểu số,
FET làm việc theo nguyên lí điều khiển độ dẫn điện của phiến bán dẫn bởi điện trường ngoài
và chỉ dùng một loại hạt dẫn đa số. FET có các tính năng ưu việt hơn: điện trở vào lớn, hệ số
khuếch đại cao, ít tiêu thụ năng lượng, thích hợp cho công nghệ vi điện tử
Có hai loại transistor trường:
- J-FET (junction field effect transistor) dùng
tiếp giáp n-p
- IG-FET (isolated gate field effect transistor)
có cực cửa cách li, còn có cách gọi theo công nghệ
chế tạo là MOS-FET (metal – oxide – semiconductor
FET).
III) Transistor trường dùng tiếp giáp n-p (J-
FET)
1. Cấu tạo
J-FET kênh n (H. 5.1) gồm một thỏi bán dẫn Si
loại n hình trụ, có điện trở suất khá lớn (mật độ tạp
donor thấp), gắn hai sợi kim loại ở đáy trên và đáy

và cực nguồn, làm cho tiếp giáp n-p (hình thành
giữa cửa và kênh dẫn) phân cực ngược, bề dày vùng nghèo tăng lên và tiết diện của kênh dẫn bị
thu hẹp. Nếu giữ E
D
không đổi, khi tăng E
G
vùng nghèo mở rộng, điện trở kênh dẫn tăng do bị thu
hẹp và dòng máng I
D
giảm. Trong khi dòng I
G
giữa cực G và cực S chỉ là dòng ngược của tiếp
giáp n-p và rất nhỏ (≈ 0).
Nếu ngoài E
G
đặt giữa G và S một tín hiệu xoay chiều e
S
, thì điện trở kênh dẫn biến đổi và
dòng máng cũng biến đổi theo qui luật của e
S
. Dòng I
D
tạo một điện áp trên điện trở R
D
có cùng
dạng với e
S
nhưng với biên độ lớn hơn, ta nói J-FET đã khuếch đại tín hiệu.
H. 5.2 Mạch khuếch đại
dùng J-FET kênh p

dần V
DS
, vùng nghèo càng mở rộng làm hẹp
thiết diện kênh dẫn, điện trở kênh tăng và
dòng I
D
tăng chậm lại.
- Khi V
DS
= V
P
(điểm A – H.
5.3) vùng nghèo mở rộng tới mức
choán hết thiết diện kênh tại vùng
gần cực máng – kênh dẫn bị thắt
lại ở phía cực máng (H. 5.4). V
P
được gọi là điện áp thắt, A gọi là
điểm bắt đầu thắt kênh hay điểm
bắt đầu bão hoà. Vùng đặc tuyến ở
bên trái OA gọi là vùng điện trở
(kênh dẫn thể hiện như một điện
trở).
- Khi V
DS
> V
P
(đoạn AB), đặc tuyến gần như ngang; vùng nghèo tiếp tục mở rộng, miền
kênh bị thắt lan dần về phía cực nguồn, điện trở kênh dẫn càng tăng và dù V
DS

= const
(5-2)
H. 5.3 Đặc tuyến V-A
của J-FET kênh n
H. 5.4 Quá trình thắt kênh
khi tăng dần V
DS
V
GS
càng âm, vùng nghèo càng mở rộng, điện trở kênh dẫn càng tăng do đó dòng máng càng
giảm. Khi V
GS
đạt tới giá trị điện áp thắt thì dòng máng giảm tới = 0.
5. Các tham số đặc trưng
6. Điện trở vi phân lối ra (điện trở kênh dẫn)

constV
D
DS
D
DS
I
V
r
=
∂
∂
=
` (5-3)
cũng là nghịch đảo độ dốc đặc tuyến ra. Trong vùng bão hoà r

DS
I
V
r
=
∂
∂
=
(5-5)
Lối vào J-FET là tiếp giáp p-n phân cực ngược, dòng I
G
rất nhỏ (cỡ 0,1μA ở 25
o
C) do vậy r
i
rất
lớn (10 ÷ 100MΩ ở 25
o
C)
9. Hệ số khuếch đại tĩnh

constI
GS
DS
D
V
V
=
∂
∂

GS
(phản ánh khả năng điều khiển dòng điện máng của điện áp
vào v
GS
). Dòng qua tải mắc giữa hai cực ra D, S là:

D
DS
GSmD
r
v
vgi +=
(5-7)
H. 5.5 Sơ đồ tương đương của J-FET
a) dùng nguồn dòng; b) dùng nguồn thế
H. 5.6 Cấu tạo và kí hiệu
của MOS-FET kênh có sẵn
a) loại n; b) loại p
Do đó, khi làm việc với tín hiệu xoay chiều tần số thấp, có thể thay J-FET bằng sơ đồ tương
đương.
IV) Transistor trường có cực cửa cách li (IG-FET hay MOS-FET)
1. Cấu tạo và nguyên lí làm việc của MOS-FET kênh có sẵn loại n (H. 5.6).
Từ phiến bán dẫn Si loại p, tạo trên bề mặt của nó một lớp bán dẫn loại n làm kênh dẫn. Ở hai
đầu kênh dẫn người ta khuếch tán hai vùng n+ dùng làm cực nguồn (S) và cực máng (D), phủ
một màng SiO
2
bảo vệ trên bề mặt phiến Si. Phía trên màng này gắn một băng kim loại dùng làm
cực cửa (G). Đáy của phiến Si gắn sợi dây kim loại dùng làm cực đế SUB (substrate). Nếu phiến
bán dẫn là loại n, ta có MOS-FET loại p.
Xét nguyên lí làm việc của MOS-FET kênh n trong mạch H. 5.7.

GS
, mật độ hạt dẫn trong kênh tăng, điện trở
kênh giảm và dòng I
D
càng tăng. Chế độ này được gọi là
chế độ giàu (enhancement).
Như vậy, ngay khi V
GS
= 0, MOS-FET kênh có sẵn đã
có dòng máng ban đầu I
D
≠ 0. Tuỳ cực tính của V
GS
mà MOS-FET làm việc ở chế độ giàu hay
nghèo (V
S
điều khiển dòng I
D
tăng hay giảm). Dòng I
D
biến đổi theo tín hiệu xoay chiều e
s
ở lối
vào và trên tải ở lối ra sẽ nhận được tín hiệu đã khuếch đại.
2. Đặc tuyến
(H. 5.8) là đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của MOS-FET kênh có sẵn loại n. Mỗi đặc
tuyến cũng có ba đoạn tương ứng: đoạn I
D
tăng gần tuyến tính theo V
DS

điện vào gần bằng 0 nên mạch vào hầu như không tiêu thụ năng lượng. Điều này rất thích
hợp cho việc khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu hoặc có trở nội lớn.
4. Cực nguồn và cực máng có thể đổi lẫn cho nhau mà tham số của FET không thay đổi đáng
kể.
5. Nhờ công nghệ MOS kích thước các điện cực S,G,D được giảm thiểu, thể tích của
transistor thu nhỏ đáng kể do đó FET rất được thông dụng trong công nghệ vi điện tử có
mật độ tích hợp cao.
Cũng như BJT, FET được mắc theo ba sơ đồ cơ bản: mạch nguồn chung (S.C), máng chung
(D.C) và cửa chung (G.C). Mạch máng chung tương tự mạch collector chung của BJT: điện trở
vào rất lớn, trở ra rất nhỏ, điện áp ra đồng pha và xấp xỉ giá trị điện áp vào. Còn mạch cửa
chung ít dùng.
VI) TỔNG KẾT VÀ RÚT KINH NGHIỆM: (chuẩn bị, thời gian, nội dung, phương
pháp)
H. 5.8 Đặc tuyến truyền đạt
và đặc tuyến V-A
của MOS-FET kênh có sẵn loại n
Ngày …… tháng …… năm ……. Ngày …… tháng …… năm …….
Trưởng bộ môn Giáo viên
Nguyễn Đức Toàn