Mosfet có lẽ là một trong những khái niệm vô cùng quen thuộc với những người làm nghề sửa chữa laptop. Việc làm quen cũng như hiểu rõ được các thông số mosfet là yêu cầu vô cùng quan trọng của công việc này. Vì vậy, hôm nay hãy cùng chúng tôi tìm hiểu mosfet là gì, nó có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào qua bài viết sau đây.
Tóm tắt
Mosfet là gì? Ký hiệu mosfet
Mosfet là viết tắt của cụm từ Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor. Trong cụm từ này Transistor có nghĩa là hiệu ứng trường, có nghĩa đây là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác biệt so với Transistor thông thường.
Nguyên tắc hoạt động của Mosfet là dựa vào hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, nó là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn rất thích hợp cho việc khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
Mosfet có ký hiệu là gì? Ký hiệu của mosfet được thể hiện qua hình dưới đây.
Cách xác định chân mosfet rất đơn giản, bởi nó quy định chân G ở bên trái, chân D ở giữa và chân S ở bên phải. Điện áp kích cho MosFet cũng phải là điện áp sạch và nằm trong phạm vi cho phép.
Bên cạnh mosfet, IGBT, sò mosfet cũng được nhiều người quan tâm. Vậy còn IGBT là gì? IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), trong cụm từ này Transistor có nghĩa là cực điều khiển cách ly là linh kiện bán dẫn công suất 3 cực. IGBT kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của mosfet cũng như khả năng chịu tải lớn của transistor thường.
Cấu tạo
Mosfet có cấu trúc bán dẫn, nó cho phép người dùng điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ.
– Cấu tạo của mosfet ngược kênh N gồm có:
G (Gate): Đây là cực cổng, cực này được cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại nhờ một lớp điện môi cực mỏng nhưng lại có độ cách điện cực lớn là dioxit-silic.
S (Source): Cực nguồn.
D (Drain): Đây là cực máng đón các hạt mang điện.
Mosfet có điện trở giữa cực S với cực G; và giữa cực G với cực D là vô cùng lớn. Bên cạnh đó điện trở giữa cực D với cực S phụ thuộc rất nhiều vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S.
Khi điện áp UGS = 0 thì tức là điện trở RDS rất lớn, còn khi điện áp UGS > 0 do hiệu ứng từ trường thì tức là điện trở RDS giảm. Nếu như điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS sẽ càng nhỏ.
Nguyên lý hoạt động
Mosfet hoạt động ở cả 2 chế độ đóng và mở. Bởi vì mosfet là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên nó có thể đóng cắt với tần số rất cao. Nhưng để đảm bảo thời gian đóng cắt đảm bảo thì vấn đề điều khiển lại là điều quan trọng.
Nhờ vào mạch điện tương đương của mosfet ta có thể thấy được cơ chế đóng cắt phụ thuộc rất nhiều vào các tụ điện ký sinh trên nó.
Cấu tạo mosfet kênh P: Điện áp để điều khiển mở Mosfet sẽ là Ugs 0. Lúc này dòng điện sẽ đi từ S đến D.
Đối với kênh N: Điện áp có thể điều khiển mở Mosfet là Ugs > 0, còn điện áp điều khiển đóng là Ugs <= 0. Và dòng điện sẽ đi từ D xuống S.
Để đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn nhất: Mosfet kênh N có điện áp khóa là Ugs = 0 V, còn kênh P thì Ugs = ~0.
Ví dụ:
Cấp nguồn một chiều UD đi qua bóng đèn D vào hai cực S và D của Mosfet Q ta thấy rằng bóng đèn không phát sáng. Điều này có nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi mà chân G không được cấp điện.
– Nếu công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS sẽ làm điện áp UGS > 0V, đèn Q1 dẫn và bóng đèn D phát sáng.
– Nếu công tắc K1 bị ngắt, thì điện áp sẽ tích trên tụ C1 vẫn được duy trì cho đèn Q dẫn, điều này cũng chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS.
– Công tắc K2 bị đóng thì có nghĩa là điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS = 0V và đèn tắt.
Từ thí nghiệm bên trên ta có thể thấy rằng: Điện áp đặt vào chân G không sẽ tạo ra được dòng GS như Transistor thông thường nhưng điện áp này chỉ có thể tạo ra từ trường. Và điều này đã làm cho điện trở RDS bị giảm xuống.
Ứng dụng của mosfet
Từ những điều trên ta có thể kiểm tra và thấy rằng mosfet thông thường có khả năng đóng nhanh hơn điện áp và dòng điện do đó nó được sử dụng rất phổ biến trong các bộ dao động được tạo ra từ trường. Cũng vì lý do đóng cắt nhanh làm cho dòng điện biến thiên nên nó thường được tìm thấy trong các mạch điều khiển điện áp cao cũng như trong các bộ nguồn xung.
Phân loại Transistor
Hiện nay Transistor được phân thành 2 loại sau:
- NPN (Transistor ngược)
Đây chính là một linh kiện điện tử được cấu thành từ nối ghép của 1 bán dẫn điện dương ở giữa hai bán dẫn điện âm. Chính vì vậy, “N” ám chỉ negative và có nghĩa là “cực âm”, con “P” ám chỉ là positive có nghĩa là “cực dương”. Đặc biệt, tranzito được sử dụng rất nhiều để khuếch đại điện dẫn (buffer) và công tắc trong các ngành công nghiệp điện tử hoặc là làm cổng số trong điện tử số (Logic gate).
- PNP (Transistor thuận)
PNP chính là loại thứ hai trong tranzito lưỡng cực. Đây là một linh kiện điện tử được tạo thành bởi 2 chất bán dẫn điện. Các tranzito NPN bao gồm một lớp bán dẫn được pha tạp loại P (các thành phần được pha tạp thường là Boron và nó có ký hiệu hóa học là Bo) thành phần này đóng vai trò cực gốc, cực kỳ quan trọng và nằm giữa hai lớp bán dẫn được pha tạp với N (thành phần pha tạp là Asenic). Ngoài ra, các tranzito NPN còn được kích hoạt nếu như cực phát được nối đất và cực góp được nối với nguồn dương.
Như vậy, bên trên là một số thông tin, tài liệu chi tiết nhất về mosfet. Hy vọng những thông tin trên đã giúp bạn hiểu rõ được mosfet là gì, cấu tạo, các loại mosfet công suất lớn, nguyên lý hoạt động cũng như các ứng dụng của mosfet trong thực tế hiện nay. Nếu như còn câu hỏi khác cần được giải đáp, quý bạn đọc hãy để lại bình luận hoặc liên hệ ngay cho chúng tôi nhé!
