Chương 5
Transistor hiệu ứng trường (FET)
NHATRANG UNIVERSITY

• Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của FET (Field-Effect
Transistor)
• Các tham số và đặc tính của FET
• Phân cực cho FET
• Sơ đồ tương đương của FET ở chế độ tín hiệu nhỏ, tần
số thấp


Transistor trường
(Field-Effect Transistor)
NHATRANG UNIVERSITY

• Là loại linh kiện hoạt động dựa trên hiệu ứng
trường để điều khiển độ dẫn điện trong bán dẫn
đơn tinh thể
• Dòng điện chỉ do một loại hạt mang điện sinh ra
nên nó còn được gọi là linh kiện đơn cực
(unipolar device)
• Transistor trường gồm có hai loại:
– Nếu cực cửa cách ly với kênh bởi tiếp giáp p-n thì đó
là transistor trường cực cửa tiếp giáp JFET
– Nếu cực cửa cách ly với kênh bởi lớp oxit kim loại thì
đó là transistor trường cực cửa cách ly oxit kim loại
(MOSFET); MOSFET lại có hai loại là MOSFET kênh
đặt sẵn và MOSFET kênh cảm ứng

• Ưu điểm của transistor trường là: mức độ tiêu

– UDS>0 có tác dụng tạo ra dòng điện đi qua kênh
– Dòng điện đi qua kênh (dòng cực máng I D) phụ thuộc
vào cả UGS và UDS


Nguyên lý hoạt động JFET
NHATRANG UNIVERSITY

• Nếu giữ UGS ở một giá trị cố định, và xét sự phụ
thuộc của dòng cực máng ID vào UDS, ta có đặc
tuyến ra: ID=f(UDS)|Ugs=const


Nguyên lý hoạt động JFET
NHATRANG UNIVERSITY

• Khi UGS=0

– Nếu UDS=0, chưa có điện trường cuốn các electron từ
S→D, nên ID=0
– Tăng dần UDS>0, tiếp giáp p-n bị phân cực ngược mạnh
dần, nhưng không đồng đều: phân cực mạnh hơn ở
phía D và giảm dần về phía S. Nếu chưa có sự “thắt”
kênh, thì điện trở của kênh là không đổi và dòng ID tăng
dần
– Tiếp tục tăng UDS, đến khi hai lơp tiếp giáp p-n gặp
nhau tại một điểm, đó là sự “thắt” kênh→UDS=UDSS
(pinch off)
– Tiếp tục tăng UDS thì điểm “thắt” sẽ dịch chuyển về phía
S, khi đó điện trở của kênh tăng dần, nên ID=IDSS≈const



Nguyên lý hoạt động JFET
NHATRANG UNIVERSITY

• Cho UDS=const>0
– Nếu UGS=0, lúc này tiếp giáp p-n bị phân cực ngược
yếu nhất, nên độ rộng của kênh là lớn nhất, do vậy
dòng ID là lớn nhất
– Nếu giảm UGS
JFET là phương pháp tự phân cực (self-bias)


Phân cực cho JFET
NHATRANG UNIVERSITY

• Phân cực cho JFET bằng phương pháp tự phân cực

U GS = − I D RS
U D = VDD − I D RD
Phương trình đường
tải một chiều

U DS = VDD − I D ( RD + RS )


Phân cực cho JFET
NHATRANG UNIVERSITY

• Phân cực cho JFET bằng điện trở phân áp

Tính dòng điện và
điện áp một chiều trên
các cực của JFET?
Biết UD=7V


Các tham số của JFET ở chế độ tín
hiệu nhỏ
NHATRANG UNIVERSITY

2 I DSS
=
U off


Các tham số của JFET ở chế độ tín
hiệu nhỏ
NHATRANG UNIVERSITY

Trở kháng ra: Biểu thị sự ảnh hưởng của điện áp ra
với dòng cực máng.

u DS
ro =
iD

U GS = const

Trở kháng vào: Do tiếp giáp p-n phân cực ngược, nên trở
kháng vào rất lớn, khoảng 10-100MΩ, đây là ưu điểm của
FET so với BJT

uGS
ri =
iG

U DS = const

Điện dung tiếp xúc giữa các cực: Do tiếp giáp p-n phân
cực ngược, nên gữa các cực có điện dung của tiếp giáp p-n,

loại MOSFET kênh đặt sẵn (Depletion MOSFET: DMOSFET);
Nếu kênh hình thành trong quá trình làm việc thì ta có MOSFET
kênh cảm ứng (Enhancement MOSFET: EMOSFET)


Transistor trường có cực cửa cách ly
(MOS-FET)
NHATRANG UNIVERSITY

• MOSFET kênh cảm ứng


MOSFET
NHATRANG UNIVERSITY

MOSFET kênh đặt sẵn

MOSFET kênh cảm ứng


Nguyên lý hoạt động MOSFET
NHATRANG UNIVERSITY

• Để MOSFET hoạt động ở chế độ khuếch đại thì
phải phân cực cho nó băng cách đặt lên các cực
của nó điện áp một chiều thích hợp. Khi làm việc
thì đế và cực S của MOSFET được nối với nhau
• Xét nguyên lý làm việc của DMOSFET kênh n:
– Đặt vào kênh điện áp UDS>0 có tác dụng tạo ra dòng
điện đi qua kênh ID

UGSth
– Người ta tính được dòng ID:

I D = K (U GS − U GSth )

2

K: là hằng số, đơn vị A/V2; thường được xác định
nhờ các thông số trong datasheet của nhà sản xuất


NHATRANG UNIVERSITY

Nguyên lý hoạt động của EMOSFET