Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

CHƯƠNG 4
TRANSISTOR TRƯỜNG (FET)
GIỚI THIỆU CHƯƠNG
Chương 4 giới thiệu về một loại transistor có ngun lý làm việc hồn tồn khác
với ngun lý làm việc của BJT, đó là transistor hiệu ứng trường viết tắt là FET. Trong
FET việc điều khiển dòng điện trên mạch ra do điện áp trên mạch vào quyết định. Trong
chương 4 trình bày về cấu tạo và ngun lý làm việc của các loại transistor trường:
JFET, MOSFET. Trong chương này còn trình bày về các cách mắc và phân cực cho
transistor trường, các sơ đồ tương đương của FET trong mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ
và chế độ chuyển mạch của nó.
4.1 Khái Niệm:
Cơ sở vật lý của transistor trường : Là dòng điện chạy qua một môi trường bán
dẫn có tiết diện thay đổi được nhờ sự tác dụng của điện trường thẳng góc với lớp bán
dẫn đó. Điện trường đó làm nhiệm vụ điều khiển dòng điện.
Transistor trường có các đặc điểm sau:
- Điện trở đầu vào rất lớn vì vậy cho phép khuếch đại các tín hiệu có biên độ
rất nhỏ.
- Ít chòu ảnh hưởng của các tác nhân bên ngoài, nên chất lượng làm việc cao.
Transistor trường ứng FET (Field Effect Transistor) có hai loại: JFET và
MOSFET.

4.2 Transistor JFET (Junction FET):

4.2.1. Cấu tạo:
JFET có hai loại: JFET kênh N và JFET kênh P.

Hình 4.1: Cấu tạo, ký hiệu của JFET kênh N và JFET kênh P

Do điện áp âm VGS được nối vào chất bán dẫn loại P, còn chất bán dẫn loại N có
dòng điện IDS chạy qua nên có điện áp dương, làm cho hai mối nối P – N bò phân cực
ngược dẫn đến diện tích hai mối nối tăng lên khiến cho diện tích kênh dẫn N bò thu
hẹp lại. Dòng điện IDS sẽ giảm xuống
Nếu ta càng tăng điện áp âm ở cực G thì dòng IDS sẽ càng giảm nhỏ và khi điện
áp âm VGS đạt đến một trò số giới hạn thì dòng điện IDS gần như không còn.
JFET kênh P cũng có đặc tuyến ngõ ra và đặc tuyến truyền vận giống như JFET
kênh N nhưng có dòng điện và điện áp ngược dấu.

Trang 66


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

4.2.3. Phân cực cho JFET:
Xét mạch phân cực cho JFET kênh N như hình vẽ:

Hình 4.3: Phân cực cho JFET kênh N và JFET kênh P
Ở cực G do mối nối P – N được phân cực ngược, nên không có dòng điện IG
(IG = 0) dẫn đến VG = 0
Điện trở RG có trò số rất lớn, từ 1M đến 10M
Điện áp phân cực ở ngõ vào:
VGS = VG – VS = 0V - IDS . RS = - IDS . RS
Phương trình đường tải tónh:
Ta có:
VD = VCC – IDS . RD
VS = IDS . RS
VDS = VD – VS = VCC – IDS.(RD + RS)

Hình 4.5: Cấu tạo và ký hiệu của MOSFET liên tục kênh N
4.3.2. Đặc tính của MOSFET liên tục:
Xét mạch điện thí nghiệm như trên hình vẽ

Hình 4.6: Khảo sát đặc tuyến của MOSFET liên tục kênh N
a. Khi VGS = 0V:
Trường hợp này kênh dẫn điện có tác dụng như một điện trở, khi tăng điện áp
VDS thì dòng điện ID tăng đén một trò số giới hạn là IDS S ( còn gọi là dòng IDS bảo
hòa). Điện áp VDS ở trò số IDS S cũng được gọi là điện áp nghẽn VPO giống như JFET.
b. Khi VGS < 0V:
Trường hợp này cực G có điện áp âm nên đẩy electron từ kênh N vào vùng nền
P làm thu hẹp tiết diện kênh dẫn điện N và dòng điện ID bò giảm xuống do điện trở
kênh dẫn điện tăng lên.

Trang 68


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

Khi tăng điện áp âm ở cực G thì dòng điện ID càng nhỏvà đến một trò số giới hạn
thì dòng điện ID gần như không còn. Điện áp này ở cực G còn gọi là điện áp ngưỡng
- VPO
c. Khi VGS > 0V:
Trường hợp phân cực cho cực G có điện áp dương thì electron thiểu số ở vùng
nền P bò hút vào nền N nên làm tăng tiết diện kênh, điện trở kênh bò giảm xuống và
dòng điện ID tăng cao hơn trò số bảo hòa IDS S.
Trường hợp này ít đư6ợc sử dụng vì ID lớn nên dễ làm hư MOSFET.
Đặc tuyến ngõ ra ID/VDS và đặc tuyến truyền dẫn ID/VGS của MOSFET liên tục


Hình 4.10: Khảo sát đặc tuyến của MOSFET kênh gián đoạn
Theo cấu tạo, do kênh bò gián đoạn cho nên bình thường không có dòng điện qua
kênh, ID = 0 và điện trở giữa cực D và S rất lớn
Khi phân cực cho cực G có có VGS > 0V thì điện tích dương ở cực G sẽ hút các
electron ở nền P về phía giữa ở hai vùng bán dẫn N+ và khi lực hút đủ lớn thì số
electron bò hút sẽ nhiều hơn đủ để nối liền hai vùng bán dẫn N + và kênh được liên
tục. Khi đó có dòng điện ID đi từ D sang S. Điện áp phân cực cho cực G càng tăng thì
dòng điện ID càng lớn.
Đường đặc tuyến ngõ ra ID/VDS và đặc tuyến truyền dẫn ID/VGS của MOSFET
gián đoạn kênh N có dạng như trên hình vẽ.

Hình 4.11: Đặc tuyến ngõ ra và đặc tuyến truyền dẫn của MOSFET kênh gián đoạn

Trang 70


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

Trên hình vẽ, đường đặc tuyến truyền dẫn ID/VGS cho thấy: Khi VGS > V thì có
dòng điện qua transistor. Điện áp V cũng được gọi là điện áp thềm (giống như điện
áp thềm V của transistor lưỡng nối) và trò số khoảng 1V.
4.3.6 Phân cực cho MOSFET gián đoạn kênh N:

Hình 4.12: Phân cực cho MOSFET kênh gián đoạn
Trên hình vẽ, để cung cấp điện áp dương cho cực G ta thường dùng cầu phân áp
RG1, RG2 (tương đương cầu phân áp RB1, RB2 của transistor lưỡng nối). Đối với
MOSFET, cực G cách điện so với kênh và nền P nên không có dòng điện IG đi từ cực

Chương 4

4.4.2. Độ khuếch đại điện áp:
Độ khuếch đại điện áp của FET là tỉ số giữa mức biến thiên điện áp ngõ ra VGS
và mức biến thiên điện áp ngõ vào VGS khi dòng ID là không đổi.
VDS VDS
==
VGS VGS
4.4.3. Tổng trở ngõ ra:
Tổng trở ra của FET là tỉ số giữa điện áp ngõ ra VDS và dòng điện ID
VDS VDS
r0 = =
ID
ID

Trang 72


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

BÀI TẬP CÓ LỜI GIẢI

Baøi 1: Cho mạch điện như ở hình veõ. Biết IDSS = 8mA; UGSK = -4V. Tìm ID, UD.

Giải
U G  E.

R2

2

Trang 73


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

Giải

U GS

1
1
U GS  U GSK  .(2,5)  1, 25V
2
2
 U G  U S  0  U S  U S  U GS  1, 25V
1
1
U DS  E  .20  10V
2
2
2


U 
 1, 25 
I S  I D  I DSS .  1  GS   8.103 1 

 3 
I S  I D  I DSS .  1  GS   8.103 1    2mA
 6 
 U GSK 

URD = ID.RD = 2.10-3.103 = 2V
UD = E - URD = 10 – 2 = 8V

Trang 74

2


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

CÂU HỎI ÔN TẬP
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của JFET?
Nêu các tham số cơ bản của tranzito trường JFET?
Trình bày về các cách mắc cơ bản của JFET trong các sơ đồ mạch khuếch đại?
Trình bày cách phân cực cố định của JFET?

Case
TO - 220
TO - 92

n/p
p
n

a)
Xác định trên đồ thị dòng bảo hòa IDSS và điện áp khóa UGSK.
b)
Tính dòng ID ứng với các giá trị UGS = 0V; UGS = -2V; UGS = -4V; UGS = -6V.
13. Cho mạch điện dùng JFET kênh N như ở hình veõ. Biết dòng IDSS = 15mA; điện
áp khóa UGSK = -8V; nguồn E = 15V; RD = 1kOhm. Yêu cầu:
a)
Xác định trị số Rs.
b)
Xác định thiên áp UGS, UD.

Trang 75


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 4

12. Cho mạch tạo JFET kênh N bằng phương pháp phân áp như hình veõ. Biết
E = 15V; R1 = 600 Ohm; R2 = 150 kOhm; RD = 1,5 kOhm; Rs = 1 kOhm. Yêu cầu:
a) Xác định UGS.
b) Điện áp trên cực máng UD; UDS.