Mosfet là gì? Cấu tạo,nguyên lí hoạt động và chức năng của chúng

      Transistor(BJT) như đã biết ở phần trước nó có 3 chế độ làm việc là khuyếch đại , dẫn bão hòa ,chế độ đóng mở  và nó là 1 linh kiện điều khiển bằng dòng.Người ta dùng dòng bé ở chân B để điều khiển dòng lớn hơn ở C E,việc điều khiển dòng điện trong mạch là vấn đề cốt lõi của tất cả các mạch điện tử do vậy trong kĩ thuật điện tử không thể thiếu phần tử này .Mặc dù vậy transistor vẫn có 1 số nhược điểm là do điều khiển bằng dòng Ib mặc dù Ib rất bé nhưng nếu số lượng nhiều thì tổng công suất điều khiển cũng sẽ đáng kể đây là điều không mong muốn,người ta muốn là công suất điều khiển vô cùng bé.Ngoài ra nó còn có nhược điểm rất hơn nữa là tốc độ đóng cắt chậm do xuất hiện dòng tái hợp ở miền bazo để hình thành dòng ib.Vì vậy nó không đáp ứng được những đòi hỏi trong kĩ thuật số,kĩ thuật vi điều khiên,vi xử lý .Sau đó để khắc phục nhược điểm này người ta đã chế tạo ra transistor trường (FET)

   Nó có ưu điểm của BJT và khắc phục được nhược điểm nếu trên.Cụ thể FET điều khiển bằng điện trường  tức là tín hiệu đưa vào chân điều khiển để điều khiển dòng,ở mạch chính là chân DS là điện áp.Dòng điện ở cực điều khiển này vô cùng bé coi bằng 0 do vậy công suấy điều khiển đầu vào coi như xấp xỉ 0 và không có dòng tái tạo Ib nên tốc độ đóng cắt cao do vậy FET được dùng phổ biết hiện nay đặc biệt là Mosfet .Để hiểu rõ hơn về linh kiện này hôm nay Bachkhoadientu.com chúng tôi sẽ giới thiệu với bạn thông tin cơ bản về cấu tạo ,phân loại và nguyên lí hoạt động của Mosfet (cụ thể là Mosfet kênh cảm ứng vì nó dùng rất nhiều trong thực tế) cũng như các đặc điểm nổi bật của linh kiện này.
  Mosfet là transistor loại hiệu ứng trường nghĩa là nó điều khiển bằng điện trường chứ không phải là dòng điện như BJT.Nó điều khiển như nào thì chúng ta sẽ tìm hiểu nó ở phần nguyên lí hoạt động.
Cấu tạo và kí hiệu,phân loại  :

Mosfet kênh cảm ứng có 2 loại là:
 + Mosfet kênh N.
 + Mosfet kênh P.

Cấu tạo

G : Gate được gọi là cực cổng đươc cách li hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn bởi chất cách điện SiO2( đây chính là chân điều khiển ).
S : Source gọi là cực nguồn.
D : Drain gọi là cực máng.
Kí hiệu bản vẽ 

Ở kí hiệu trên ta thấy Mosfet có chân tương đương với BJT cụ thể là
Chân G tương đương chân B.
Chân D tương đương chân C.
Chân S tương đương chân E.
Nguyên lí hoạt động của Mosfet kênh cảm ứng :

Xét kênh N

  Ban đầu ta cấp nguồn VDS như hình vẽ thì sẽ không có dòng chảy từ S qua D vì bị ngăn cách bởi lớp  bán dẫn P .Sau đó ta cấp thêm 1 nguồn nữa là VGG như hình trên thì lúc đó ở chân G sẽ xuất hiện 1 điện trường + có xu hướng hút các hạt e ở bán dẫn P về phía cực G và tích lũy tạo thành 1 vùng mang điện tích âm gần bề mặt lớp SiO2 và hình thành lên lên kenh N trong bán dẫn P khi đó các hạt e từ S sẽ chảy sang D vì thông dòng do đó xuất hiện dòng ID.
Dựa vào  nguyên lí hoạt động của Mosfet vừa rồi thì ta xác định được muốn nó làm việc được thì ta phải cấp nguồn UDS > 0 và UGS  >0  đối với kênh N còn kênh P thì ta chỉ cần đảo nguồn là được

Chú ý : Như mô tả ở phần nguyên lí hoạt động thì các bạn sẽ thấy khi hình thành kênh N trong bán dẫn P thì lúc đó vô tình tạo nên 1 tụ điện không mong muốn ở chân G vs D và S nên khi lắp ráp thực tế các bạn cần chú ý nên xả con tụ này tránh mạch hoạt động không theo ý muốn.

   Các thông số cần quan tâm khi sử dụng Mosfet cần lưu ý :

-UDS max  : Điện áp chịu đựng lớn nhất đặt vào chân D và S .
-UGS           : Điện áp để đóng mở Mosfet.
-ID max     :Dòng điện tối đa mà Mosfet có thể chịu đựng được .
-Pmax        :Công suất tiêu tán của Mosfet khi làm việc.
-F cắt max : Tần số cắt của Mosfet .

 Chức năng của Mosfet trong mạch điện cũng giống như BJT là nó làm việc ở 3 chế độ là khuyếch đại,đóng cắt và dẫn bão hòa trong đó chủ yếu là nó làm việc ở chế độ đóng cắt .Ví dụ điển hình là trong mạch nguồn xung .

  Ở hình trên Mosfet làm việc ở chế độ đóng mở đồng thời cũng làm là phần tử tạo dao động trong mạch.
   Trên đây là những thông tin cơ bản nhất giúp người đọc có thể hiểu rõ về mosfet .Tôi hi vọng bạn đọc có thể nắm rõ và áp dụng vào thực tế trong quá trình sửa chữa và thiết kế của mình.

Tác giả : Ngô Văn Lộc.