Mosfet là gì? Các loại mosfet và ứng dụng thực tiễn của chúng

Mosfet có lẽ là một khái niệm không còn xa lạ đối với những người đã và đang làm trong ngành sửa chữa laptop. Bên cạnh đó, việc làm quen cũng như hiểu rõ về các thông số mosfet lại là một yêu cầu vô cùng quan trọng trong công việc. Do đó, hãy cùng tìm hiểu ứng dụng của mosfet và cách hoạt động của chúng như thế nào qua bài viết dưới đây nhé!

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:

• 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 ứng dụng 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 mosfet

• 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 

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

Các loại mosfet

Transistor thuận (PNP)

Transistor thuận là một trong hai loại transistor lưỡng cực. Đây là một loại linh kiện điện tử được kết hợp từ 2 chất bán dẫn điện. Các transistor thuận gồm có một lớp bán dẫn được pha tạp loại P đóng vai trò cực gốc và nằm ở giữa 2 lớp bán dẫn được pha tạp với loại N. Thêm vào đó, các loại transistor này thường được kích hoạt nếu khi cực phát được nối đất và nếu cực góp nối với nguồn dương.

Transistor ngược (NPN)

Đây là loại linh kiện điện tử được cấu tạo từ 1 bán dẫn điện dương ở giữa hai bán dẫn điện âm. Do đó, N có nghĩa là cực âm và P đại diện cho cực dương. Đặc biệt, transistor ngược được sử dụng rất nhiều trong công tắc, khuếch đại và điện dẫn trong các ngành công nghiệp điện tử hay thậm chí là làm cổng số trong điện tử số.

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.

Ứng dụng của mosfet là gì?

Hiện nay mosfet được ứng dụng ngày càng phổ biến. Mosfet có khả năng đóng nhanh với điện áp và dòng điện khá lớn nên nó được sử dụng nhiều trong các bộ dao động tạo ra từ trường; bởi khi cắt nhanh sẽ làm cho dòng điện biến thiên. Mosfet thường xuất hiện trong các mạch điện áp cao hoặc bộ nguồn xung.

• Chú ý khi sử dụng mosfet

+ Điện áp kích cho mosfet phải là dòng điện áp sạch và nằm trong phạm vi được sử dụng

+ Theo đặc tính, mosfet được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi tốc độ cao.

Trên đây là toàn bộ thông tin về mosfet là gì mà chúng tôi muốn chia sẻ tới bạn đọc. Hy vọng với những chia sẻ trên giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về mosfet là gì. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết. Và hẹn gặp lại bạn trong các bài viết tiếp theo nhé.

Tìm kiếm có liên quan:

• Cách sử dụng Mosfet
• Mosfet là gì
• Mosfet có ký hiệu là gì

Nôi dung liên quan: