MOSFET TỔNG HỢP KIẾN THỨC CƠ BẢN NÂNG CAO

MOSFET – TỔNG HỢP KIẾN THỨC CƠ BẢN & NÂNG CAO
Tài liệu phục vụ học tập các môn: Điện tử cơ bản, Điện tử công suất, Kỹ thuật điện – điện tử 1. MOSFET là gì?
MOSFET (Metal–Oxide–Semiconductor Field Effect Transistor) là transistor hiệu ứng
trường, trong đó dòng điện giữa Drain (D) và Source (S) được điều khiển bởi điện áp đặt vào Gate (G). Đặc trưng:
● Điều khiển bằng điện áp (khác BJT điều khiển bằng dòng)
● Trở kháng ngõ vào rất lớn
● Được dùng rộng rãi trong mạch khuếch đại, mạch số, mạch công suất 2. Cấu tạo MOSFET 2.1. Các cực
● Gate (G): cực điều khiển, cách điện với kênh bằng lớp oxide SiO₂
● Drain (D): cực thoát
● Source (S): cực nguồn
● Body (B): thường nối chung với Source
2.2. Nguyên lý cấu tạo (NMOS) ● Nền bán dẫn loại p
● Hai vùng n+ tạo thành Drain và Source
● Giữa Gate và nền có lớp oxide cách điện
Khi đặt điện áp VGS đủ lớn → hình thành kênh dẫn điện giữa D–S. 3. Phân loại MOSFET 3.1. Theo loại kênh
● NMOS: kênh electron (phổ biến hơn, tốc độ cao)
● PMOS: kênh lỗ trống
3.2. Theo chế độ hoạt động
● Enhancement MOSFET (E-MOS): chỉ dẫn khi VGS vượt ngưỡng
● Depletion MOSFET (D-MOS): có kênh sẵn, VGS có thể làm suy giảm kênh
Trong thực tế và đề thi: NMOS Enhancement xuất hiện nhiều nhất.
4. Điện áp ngưỡng VTH
VTH (Threshold Voltage) là điện áp Gate–Source tối thiểu để kênh dẫn bắt đầu hình thành.
● NMOS: VGS ≥ VTH → bắt đầu dẫn ● PMOS: VGS ≤ VTH (âm)
👉 Khi VGS < VTH → MOSFET tắt (cut-off)
5. Các vùng hoạt động của MOSFET (NMOS)
5.1. Vùng ngắt (Cut-off) ● VGS < VTH ● ID ≈ 0 ● MOSFET tắt
5.2. Vùng tuyến tính / Ohmic (Triode) ● VGS > VTH ● VDS < (VGS − VTH)
● MOSFET hoạt động như điện trở điều khiển bằng điện áp Công thức gần đúng:
ID = k[(VGS − VTH)VDS − VDS²/2]
5.3. Vùng bão hòa (Saturation) ● VGS > VTH ● VDS ≥ (VGS − VTH)
● Dùng cho khuếch đại Công thức: ID = (k/2)(VGS − VTH)²
6. Đặc tuyến MOSFET
6.1. Đặc tuyến truyền đạt (ID – VGS)
● Thể hiện mối quan hệ giữa dòng Drain và điện áp Gate
● Dùng để xác định VTH và hệ số khuếch đại
6.2. Đặc tuyến ra (ID – VDS)
● Thể hiện các vùng hoạt động
● Mỗi đường ứng với một giá trị VGS cố định
7. Tham số quan trọng của MOSFET Ký hiệu Ý nghĩa VTH Điện áp ngưỡng ID Dòng Drain VGS Điện áp Gate–Source VDS Điện áp Drain–Source
RDS(on) Điện trở khi MOSFET dẫn gm
Độ dẫn truyền (transconductance)
8. MOSFET trong mạch khuếch đại
8.1. Common Source (CS)
● Khuếch đại điện áp ● Đảo pha 180° ● Gain lớn
8.2. Common Drain (Source Follower) ● Gain ≈ 1 ● Trở kháng ra nhỏ ● Dùng làm mạch đệm 8.3. Common Gate (CG) ● Không đảo pha ● Trở kháng vào thấp
9. MOSFET trong mạch số & công suất 9.1. MOSFET trong CMOS ● Kết hợp NMOS + PMOS
● Công suất tiêu thụ thấp
● Dùng trong vi xử lý, IC số
9.2. MOSFET công suất ● Dùng trong: ○ Nguồn xung (SMPS)
○ Bộ nghịch lưu (Inverter)
○ Điều khiển động cơ Ưu điểm: ● Đóng cắt nhanh ● Hiệu suất cao
10. So sánh MOSFET và BJT Tiêu chí MOSFET BJT Điều khiển Điện áp Dòng Trở kháng vào Rất lớn Nhỏ Tốc độ Cao Trung bình Ứng dụng
Số, công suất Khuếch đại analog
11. Lỗi thường gặp khi học MOSFET
● Nhầm vùng tuyến tính và bão hòa
● Quên điều kiện VDS ≥ VGS − VTH ● Áp sai công thức ID
● Nhầm NMOS và PMOS (dấu điện áp)
12. Ghi chú khi đi thi
● Luôn xác định VGS so với VTH trước
● Xác định vùng hoạt động rồi mới chọn công thức
● Vẽ nhanh sơ đồ vùng hoạt động nếu đề dài
Document Outline

• MOSFET – TỔNG HỢP KIẾN THỨC CƠ BẢN & NÂNG CAO
  • 1. MOSFET là gì?
  • 2. Cấu tạo MOSFET
    • 2.1. Các cực
    • 2.2. Nguyên lý cấu tạo (NMOS)
  • 3. Phân loại MOSFET
    • 3.1. Theo loại kênh
    • 3.2. Theo chế độ hoạt động
  • 4. Điện áp ngưỡng VTH
  • 5. Các vùng hoạt động của MOSFET (NMOS)
    • 5.1. Vùng ngắt (Cut-off)
    • 5.2. Vùng tuyến tính / Ohmic (Triode)
    • 5.3. Vùng bão hòa (Saturation)
  • 6. Đặc tuyến MOSFET
    • 6.1. Đặc tuyến truyền đạt (ID – VGS)
    • 6.2. Đặc tuyến ra (ID – VDS)
  • 7. Tham số quan trọng của MOSFET
  • 8. MOSFET trong mạch khuếch đại
    • 8.1. Common Source (CS)
    • 8.2. Common Drain (Source Follower)
    • 8.3. Common Gate (CG)
  • 9. MOSFET trong mạch số & công suất
    • 9.1. MOSFET trong CMOS
    • 9.2. MOSFET công suất
  • 10. So sánh MOSFET và BJT
  • 11. Lỗi thường gặp khi học MOSFET
  • 12. Ghi chú khi đi thi