Mosfet

Mosfet là gì? Cùng tìm hiểu cách sử dụng của Mosfet

Mosfet là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách sử dụng của Mosfet như thế nào? Hôm nay chúng ta cùng nhau tìm hiểu 1 thiết bị tương tự như Transistor đó chính là Mosfet hay còn gọi là Transistor hiệu ứng trường

Mosfet là gì?

Các loại Mosfet
Các loại Mosfet

Mosfet là tên viết tắt của cụm từ Tiếng anh Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor là Transistor hiệu ứng trường và là một Transistor đặc biệt. Chúng có cấu tạo và hoạt động khác so với Transistor thông thường mà chúng ta đã biết. Nguyên tắc hoạt động của Mosfet dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện. Chúng là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn, rất thích hợp cho khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.

 

Mosfet là gì được xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp Oxit Kim loại và bán dẫn. Hiện nay các loại mosfet phổ biến bao gồm 2 loại là:

Loại Mosfet
Loại Mosfet

N-MOSFET: Chúng chỉ hoạt động khi nguồn điện Gate là zero. Còn các electron bên trong vẫn tiến hành hoạt động bình thường cho đến khi bị ảnh hưởng bởi nguồn điện Input.
P-MOSFET: Các electron sẽ bị cut-off cho đến khi chúng ta gia tăng nguồn điện thế vào ngõ Gate.

Đặc điểm của Mosfet

Mosfet có khả năng đóng nhanh với các dòng điện và điện áp khá lớn. Chính vì thế nó được sử dụng phổ biến trong các bộ dao động tạo ra từ trường. Do đóng cắt nhanh làm cho dòng điện biến thiên nên Mosfet thường thấy trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.

Mosfet được sử dụng rất phổ biến trong cả các mạch kỹ thuật số và các mạch tương tự. Giống như FET thì Mosfet có hai lớp chính bao gồm:

N-MOSFET: Điện áp với điều khiển mở Mosfet là Ugs >0. Điện áp với điều khiển đóng là Ugs <=0. Và dòng điện sẽ đi từ D xuống S.
P-MOSFET: Điện áp với điều khiển mở Mosfet là Ugs <0. Điện áp điều khiển khóa là Ugs~0. Dòng điện sẽ đi từ S cho đến D.
Do bố trí cực cổng cách ly nên MOSFET còn được gọi là “transistor hiệu ứng trường cổng cách ly”. Hay tên Tiếng anh là Insulated Gate Field-effect Transistor. Và được viết tắt là IGFET. Tên gọi IGFET sát nghĩa hơn so với các FET có thực thể điều khiển ở cực cổng không phải là kim loại. Mà chúng là các kết cấu tích lũy điện tích khác. Ví dụ như dung dịch điện phân trong các FET cảm biến sinh học (Bio-FET), FET cảm biến khí (GASFET), FET cảm biến enzym (ENFET)…

Thông thường thì chất bán dẫn được chọn là silic. Tuy nhiên một số hãng vẫn sản xuất các vi mạch bán dẫn từ hỗn hợp của silic và germani. Một ví dụ điển hình là hãng IBM. Ngoài silic và germani ra thù còn có một số chất bán dẫn khác như gali arsenua có đặc tính điện tốt hơn. Tuy nhiên chúng lại không thể tạo nên các lớp oxide phù hợp. Vì thế nên không thể dùng để chế tạo các transistor MOSFET.

Cấu tạo và ký hiệu của mosfet

Cấu tạo của mosfet là gì?

Cấu tạo của Mosfet
Cấu tạo của Mosfet

 

Trong đó ta có:

G (Gate) là cực cổng.
S (Source) là cực nguồn.
D (Drain) là cực máng.
Mosfet kênh N có hai miếng bán dẫn là loại P đặt ở trên nền bán dẫn. Ở giữa hai lớp P-N sẽ được cách điện bởi một lớp SiO2. Và jai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và S. Còn nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên. Sau đó sẽ được dấu ra thành cực G. Mosfet có điện trở ở giữa cực G với cực S và ở giữa cực G với cực D là vô cùng lớn. Còn đối với điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc nhiều vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S (UGS).

Khi điện áp UGS = 0 thì cõ nghĩa là điện trở RDS rất lớn. Còn khi điện áp UGS > 0 thì do hiệu ứng từ trường nên làm cho điện trở RDS giảm. Điện áp UGS càng lớn thì đồng nghĩa với việc điện trở RDS càng nhỏ.

Mosfet ký hiệu là gì?

Mosfet có chân tương đương với Transistor: Chân G sẽ tương đương với B. Chân D sẽ tương đương với chân C. Và chân S tương đương với E

Nguyên lý hoạt động của Mosfet

Nguyên lý hoạt động của Mosfet
Nguyên lý hoạt động của Mosfet

Nguyên lý hoạt động của Mosfet là chúng hoạt động ở 2 chế độ là đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện vô cùng cơ bản nên Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao. Tuy nhiên để có thể đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn thì vấn đề điều khiển lại là vấn đề vô cùng quan trọng.

Thí nghiệm: Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực là cực D và S của Mosfet Q (Phân cực thuận cho Mosfet ngược). Sau đó ta sẽ thấy bóng đèn không sáng. Điều đó có nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện.

Khi công tắc K1 đóng thì nguồn UG cấp vào hai cực GS làm cho điện áp UGS > 0V => đèn Q1 dẫn và bóng đèn D sáng.
Khi công tắc K1 ngắt thì điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì hoạt động cho đèn Q dẫn. Điều đó chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.
Khi công tắc K2 đóng thì điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS = 0V. Và sau đó đèn tắt.
Từ thí nghiệm trên ta có thể rút ra một kết luận rằng: So với Transistor thông thường thì điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng GS mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường. Điều này làm cho điện trở RDS sẽ giảm xuống.

==> Từ đó ta thấy cách sử dụng của Mosfet thật rễ sử dụng phải không!!!!!

Các thông số cần lưu ý khi sử dụng Mosfet.

  • 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.

Cách kiểm tra Mosfet

Cách xác định chân của Mosfet.

Thông thường thì chân của Mosfet có quy định chung không như Transitor. Chân của Mosfet được quy định:  chân G ở bên trái, chân S ở bên phải còn chân D ở giữa.

 

Dụng cụ chuẩn bị để kiểm tra Mosfet.

Một đồng hồ vạn năng với 2 que đo, để đồng hồ thang x1KΩ, kiểm tra dây đo còn tốt, dụng cụ kẹp linh kiện cố định hay miếng lót cách điện. Trước khi đo Mosfet – FET (FET) dùng dây dẫn hay tô vít nối tắt 3 chân của Mosfet – FET lại để khử hết điện tích trên các chân (lý do FET là linh kiện rất nhạy cảm, điện tích trên các chân có thể ảnh hưởng đến kết quả đo).

 

Mosfet còn tốt.

  • Là khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D có điện trở bằng vô cùng ( kim không lên cả hai chiều đo).
  • Và khi G đã được thoát điện thì trở kháng giữa D và S phải là vô cùng.

Hướng dẫn cách đo

Mosfet còn tốt.

  • Bước 1: Chuẩn bị để thang đo x1KW

 

  • Bước 2: Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D )

 

  • Bước 3: Sau khi nạp cho G một điện tích  ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S  ) => kim sẽ lên.

 

  • Bước 4: Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G.

 

  • Bước 5: Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên

 

  • Kết quả kiểm tra MOSFET như vậy cho ta thấy Mosfet còn tốt.

Mosfet bị hỏng.

  • Bước 1: Để đồng hồ thang x 1KW

 

  • Bước 2: Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập

 

  • Bước 3: Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W  là chập  D S

 

  • Kết quả kiểm tra MOSFET như vậy cho thấy Mosfet đã hỏng.

Đo kiểm tra Mosfet trong mạch.

Khi kiểm tra MOSFET trong mạch, Ta chỉ cần để thang x1W

Đo giữa D và S:

  • Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình thường.
  • Nếu cả hai chiều kim lên = 0 W  là Mosfet bị chập DS.

Đo nhanh và xem khả năng mở kênh của Mosfet.

Kiểm tra Mosfet kênh N

  • Bước 1: Đặt thang x10K, đặt Mosfet lên vật cách điện hay kẹp chặt bằng dụng cụ không dẫn điện
  • Bước 2: Đặt que đỏ vào cực S, que đen vào cực D, thông thường VOM sẽ chỉ một giá trị nào đó (do điện tích còn tồn tại trên chân G làm mở)
  • Bước 3: Giữ que đo như ở bước 2, chạm ngón tay từ cực G sang cực D sẽ thấy kim nhích lên (thường gần bằng 0), chạm tay từ G sang S sẽ thấy kim tụt đi (có trường hợp tụt gần về vô cùng). Để thấy kim thay đổi nhiều hơn thì hay để ngón tay chạm dính nước hoặc chạm vào đầu lưỡi vào cực G

Với kết quả này chứng tỏ đó là Mosfet còn sống, nếu ko có thay đổi là Mosfet chết.

Kiểm tra Mosfet kênh P

Với Mosfet kênh P cách đo các bạn thực hiện tương tự như đối với Mosfet kênh N nhưng cần đảo que đo.

Ứng dụng của mosfet là gì?

Hiện nay mosfet được ứng dụng ngày càng phổ biến. Do Mosfet có khả năng đóng nhanh với dòng điện và điện áp khá lớn nên chúng được sử dụng nhiều ở trong các bộ dao động tạo ra từ trường. Chúng ta thường thấy nó ở trong các bộ nguồn xung và trong các mạch điều khiển điện áp cao.

 

Để cùng nhau học hỏi nhiều hơn về PCB hay thích Group: Dientuhay

Cần gia công PCB liên hệ ngay: Dientuhay