Một cụm bóng bán dẫn hiệu ứng trường
Transistor hiệu ứng trường hay FET là một bóng bán dẫn, trong đó dòng điện đầu ra được điều khiển bởi một điện trường. FET đôi khi được gọi là bóng bán dẫn đơn cực vì nó liên quan đến hoạt động loại sóng mang đơn. Các loại bóng bán dẫn FET cơ bản hoàn toàn khác với BJT những điều cơ bản về bóng bán dẫn . FET là thiết bị bán dẫn ba đầu cuối, với các thiết bị đầu cuối nguồn, cống và cổng.
Điện tích mang theo là các electron hoặc lỗ trống, chảy từ nguồn để thoát qua một kênh hoạt động. Dòng electron này từ nguồn đến thoát được điều khiển bởi điện áp đặt qua cổng và cực nguồn.
Các loại Transistor FET
FET có hai loại - JFET hoặc MOSFET.
Junction FET
A Junction FET
Bóng bán dẫn Junction FET là một loại bóng bán dẫn hiệu ứng trường có thể được sử dụng như một công tắc điều khiển bằng điện. Các năng lượng điện chảy qua một kênh hoạt động giữa các nguồn để thoát các thiết bị đầu cuối. Bằng cách áp dụng ngược lại điện áp thiên vị cho thiết bị đầu cuối cổng , kênh bị căng nên dòng điện bị ngắt hoàn toàn.
Transistor FET đường giao nhau có sẵn trong hai cực tính là
N- Kênh JFET
JFET kênh N
JFET kênh N bao gồm một thanh loại n ở các cạnh của hai lớp loại p được pha tạp. Kênh của các electron tạo thành kênh N cho thiết bị. Hai tiếp điểm ohmic được thực hiện ở cả hai đầu của thiết bị kênh N, được kết nối với nhau để tạo thành thiết bị đầu cuối cổng.
Đầu nguồn và đầu nối cống được lấy từ hai phía còn lại của thanh. Chênh lệch tiềm năng giữa thiết bị đầu cuối nguồn và đầu nối cống được gọi là Vdd và chênh lệch tiềm năng giữa thiết bị đầu cuối nguồn và cổng được gọi là Vgs. Dòng điện tích là do dòng electron từ nguồn đến thoát ra.
Bất cứ khi nào một điện áp dương được áp dụng trên các đầu nối nguồn và đầu nối nguồn, các điện tử chạy từ nguồn ‘S’ đến đầu cuối ‘D’, trong khi dòng điện xả thông thường Id chạy qua cống đến nguồn. Khi dòng điện chạy qua thiết bị, nó ở một trạng thái.
Khi một điện áp phân cực âm được áp dụng cho thiết bị đầu cuối cổng, một vùng suy giảm được tạo ra trong kênh. Chiều rộng kênh giảm, do đó làm tăng điện trở kênh giữa nguồn và cống. Vì điểm nối nguồn cổng được phân cực ngược và không có dòng điện nào chạy trong thiết bị, nó ở trạng thái tắt.
Vì vậy, về cơ bản nếu điện áp được áp dụng tại đầu cuối cổng được tăng lên, lượng dòng điện từ nguồn thoát ra sẽ ít hơn.
JFET kênh N có độ dẫn lớn hơn JFET kênh P. Vì vậy JFET kênh N là một dây dẫn hiệu quả hơn so với JFET kênh P.
P-Channel JFET
JFET kênh P bao gồm một thanh kiểu P, ở hai mặt của lớp n loại được pha tạp. Thiết bị đầu cuối cổng được hình thành bằng cách nối các điểm tiếp xúc ohmic ở cả hai bên. Giống như trong JFET kênh N, các đầu nối nguồn và đầu nối cống được lấy từ hai phía còn lại của thanh. Kênh loại P, bao gồm các lỗ làm vật mang điện tích, được hình thành giữa đầu nối nguồn và đầu cuối cống.
Thanh JFET kênh P
Một điện áp âm được áp dụng cho đầu nối nguồn và đầu nối nguồn đảm bảo dòng điện từ nguồn đến đầu nối nguồn và thiết bị hoạt động trong vùng ohmic. Điện áp dương được áp dụng cho thiết bị đầu cuối cổng đảm bảo giảm độ rộng kênh, do đó tăng điện trở kênh. Tích cực hơn là điện áp cổng ít hơn là dòng điện chạy qua thiết bị.
Đặc điểm của Transistor FET Junction kênh p
Dưới đây là đường đặc tính của bóng bán dẫn Hiệu ứng trường nối kênh p và các chế độ hoạt động khác nhau của bóng bán dẫn.
Đặc điểm của bóng bán dẫn FET tiếp giáp kênh p
Vùng cắt : Khi điện áp đặt vào cực cổng đủ dương cho kênh chiều rộng tối thiểu , không có dòng điện chạy qua. Điều này khiến thiết bị ở trong vùng bị cắt.
Vùng Ohmic : Dòng điện chạy qua thiết bị tỷ lệ tuyến tính với điện áp đặt cho đến khi đạt đến điện áp đánh thủng. Trong vùng này, bóng bán dẫn cho thấy một số điện trở đối với dòng điện.
Vùng bão hòa : Khi điện áp nguồn xả đạt đến giá trị sao cho dòng điện chạy qua thiết bị không đổi với điện áp nguồn xả và chỉ thay đổi theo điện áp nguồn cổng, thiết bị được cho là ở trong vùng bão hòa.
Chia nhỏ vùng : Khi điện áp nguồn xả đạt đến một giá trị làm cho vùng cạn kiệt bị phá vỡ, gây ra sự gia tăng đột ngột trong dòng xả, thiết bị được cho là ở trong vùng đánh thủng. Vùng đánh thủng này đạt được sớm hơn để có giá trị thấp hơn của điện áp nguồn xả khi điện áp nguồn cổng dương hơn.
Transistor MOSFET
Bóng bán dẫn MOSFET
Bóng bán dẫn MOSFET như tên gọi của nó cho thấy là một thanh bán dẫn loại p (loại n) (với hai vùng loại n pha tạp nặng được khuếch tán vào nó) với một lớp oxit kim loại lắng đọng trên bề mặt của nó và các lỗ được đưa ra khỏi lớp để tạo thành nguồn. và thiết bị đầu cuối cống. Một lớp kim loại được lắng đọng trên lớp oxit để tạo thành thiết bị đầu cuối cổng. Một trong những ứng dụng cơ bản của bóng bán dẫn hiệu ứng trường là sử dụng MOSFET như một công tắc.
Loại bóng bán dẫn FET này có ba cực là nguồn, cống và cổng. Điện áp được áp dụng cho thiết bị đầu cuối cổng kiểm soát dòng điện từ nguồn đến cống. Sự hiện diện của một lớp oxit kim loại cách điện dẫn đến thiết bị có trở kháng đầu vào cao.
Các loại bóng bán dẫn MOSFET dựa trên chế độ hoạt động
Bóng bán dẫn MOSFET là loại bóng bán dẫn hiệu ứng trường được sử dụng phổ biến nhất. Hoạt động MOSFET đạt được ở hai chế độ, dựa trên đó các bóng bán dẫn MOSFET được phân loại. Hoạt động của MOSFET ở chế độ nâng cao bao gồm sự hình thành dần dần của một kênh trong khi MOSFET ở chế độ cạn kiệt, nó bao gồm một kênh đã được khuếch tán. Một ứng dụng nâng cao của MOSFET là CMOS .
Transistor MOSFET cải tiến
Khi một điện áp âm được đặt vào cực cổng của MOSFET, các hạt mang điện tích dương hoặc lỗ trống sẽ được tích tụ nhiều hơn gần lớp oxit. Một kênh được hình thành từ nguồn đến đầu cuối cống.
Transistor MOSFET cải tiến
Khi điện áp được tạo ra âm nhiều hơn, độ rộng kênh tăng lên và dòng điện chạy từ nguồn đến đầu cuối cống. Do đó, khi dòng điện 'tăng cường' với điện áp cổng được áp dụng, thiết bị này được gọi là MOSFET loại tăng cường.
Chế độ cạn kiệt Transistor MOSFET
MOSFET ở chế độ cạn kiệt bao gồm một kênh được khuếch tán giữa cống đến cực nguồn. Trong trường hợp không có bất kỳ điện áp cổng nào, dòng điện chạy từ nguồn đến thoát do kênh.
Bóng bán dẫn MOSFET chế độ cạn kiệt
Khi điện áp cổng này được tạo thành âm, các điện tích dương sẽ được tích lũy trong kênh.
Điều này gây ra vùng cạn kiệt hoặc vùng điện tích bất động trong kênh và cản trở dòng điện. Do đó, dòng điện bị ảnh hưởng bởi sự hình thành của vùng cạn kiệt, thiết bị này được gọi là MOSFET chế độ cạn kiệt.
Các ứng dụng liên quan đến MOSFET làm công tắc
Điều khiển tốc độ của động cơ BLDC
MOSFET có thể được sử dụng như một công tắc để vận hành động cơ DC. Ở đây một bóng bán dẫn được sử dụng để kích hoạt MOSFET. Tín hiệu PWM từ vi điều khiển được sử dụng để bật hoặc tắt bóng bán dẫn.
Điều khiển tốc độ của động cơ BLDC
Tín hiệu mức logic thấp từ chân vi điều khiển dẫn đến Bộ ghép nối OPTO hoạt động, tạo ra tín hiệu logic cao ở đầu ra của nó. Bóng bán dẫn PNP bị ngắt và theo đó, MOSFET được kích hoạt và được BẬT. Các đầu nối cống và nguồn bị ngắn mạch và dòng điện chạy đến các cuộn dây của động cơ để nó bắt đầu quay. Tín hiệu PWM đảm bảo kiểm soát tốc độ của động cơ .
Điều khiển một loạt các đèn LED:
Lái xe một dãy đèn LED
MOSFET hoạt động như một công tắc liên quan đến ứng dụng điều khiển cường độ của một dãy đèn LED. Ở đây, một bóng bán dẫn, được điều khiển bởi các tín hiệu từ một nguồn bên ngoài như vi điều khiển, được sử dụng để điều khiển MOSFET. Khi tắt bóng bán dẫn, MOSFET nhận được nguồn cung cấp và được BẬT, do đó cung cấp xu hướng thích hợp cho dãy đèn LED.
Chuyển đổi đèn sử dụng MOSFET:
Chuyển đổi đèn bằng MOSFET
MOSFET có thể được sử dụng như một công tắc để điều khiển việc chuyển đổi các đèn. Ở đây, MOSFET được kích hoạt bằng cách sử dụng một công tắc bóng bán dẫn. Tín hiệu PWM từ một nguồn bên ngoài như một bộ vi điều khiển được sử dụng để điều khiển sự dẫn truyền của bóng bán dẫn và theo đó MOSFET bật hoặc tắt, do đó điều khiển việc chuyển đổi của đèn.
Chúng tôi hy vọng chúng tôi đã thành công trong việc cung cấp kiến thức tốt nhất cho độc giả về chủ đề bóng bán dẫn hiệu ứng trường. Chúng tôi muốn độc giả trả lời một câu hỏi đơn giản - FET khác với BJT như thế nào và tại sao chúng được sử dụng tương đối nhiều hơn.
Vui lòng trả lời của bạn cùng với phản hồi của bạn trong phần bình luận bên dưới.
Tín ảnh
Một cụm bóng bán dẫn hiệu ứng trường bởi alibaba
Kênh N JFET của năng lượng mặt trời
Thanh JFET kênh P của wikimedia
Đường đặc tính JFET kênh P bằng học về điện tử
Bóng bán dẫn MOSFET của imimg
Bóng bán dẫn MOSFET cải tiến bằng Cirstoday
