Nội dung

Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Trong các mạch sử dụng với tín hiệu nhỏ người ta có thể dùng mạch tương đương cho FET như hình (a) hoặc hình (b). Nếu tải không lớn lắm, trong mạch tương đương người ta có thể bỏ cả ro id G vgs rπ gmvgs D r0 id G vds D gmvgs vgs S r0 vds S Hình 45 (a) Hình 45 (b) id G D gmvgs vgs Hình 45 vds S Hình 45 (c) XII. CMOS TUYẾN TÍNH (LINEAR CMOS). Nếu ta có một E-MOSFET kênh P và một E-MOSFET kênh N mắc như hình sau đây ta được một linh kiện tổ hợp và được gọi là CMOS (Complementary MOSFET). Q1 G1 D1 Q2 vi(t) S1 Q1 E-MOSFET kênh P Q2 E-MOSFET kênh N D2 v0(t) G2 S2 Hình 46 Thật ra nó được cấu trúc như sau: Trang 120 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com S2 S1 SiO2 G2 n+ D2 D1 n+ p+ G1 p+ p- Thân n- Hình 47 Cấu trúc CMOS được dùng rất nhiều trong IC tuyến tính và IC số + Bây giờ ta xét mạch căn bản như trên, ta thử xem đáp ứng của CMOS khi tín hiệu vào có dạng xung vuông như hình vẽ. Mạch này được ứng dụng làm cổng đảo và là tẩng cuối của OP-AMP (IC thuật toán). - Khi vi = 5V (0 ≤ t ≤ t1); E-MOSFET kênh P ngưng vì vGS(t)=0V, trong lúc đó EMOSFET kênh N dẫn mạnh vì vGS(t)=5V nên điện thế ngõ ra vo(t)=0V. - Khi vi(t)=0V (t ≥ t1), E-MOSFET kênh P dẫn điện mạnh (vì vGS(t) = -5V) trong lúc E-MOSFET kênh N không dẫn điện (vì vGS(t) = 0V) nên điện thế ngõ ra vo(t)=VDD=5V. VDD = 15V Q1 vi(t) G1 5V 0 t1 t vo(t) 5V D1 Q2 vi(t) S1 D2 G2 v0(t) 0 t1 t S2 Hình 48 Trang 121 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Như vậy, tác dụng của CMOS là một mạch đảo (inverter) Ta xem một mạch khuếch đại đơn giản dùng CMOS tuyến tính: VDD = +15V Q1 P D1 Q2 N D2 v0(t) G2 vo(t) t 0 S2 VGG = t 0 G1 vi(t) vi(t) S1 VDD = 7,5V 2 Hình 49 VGG = VDD = 7,5V 2 - Khi vi(t) dương, E-MOSFET kênh N dẫn điện mạnh hơn và E-MOSFET kênh P bắt đầu dẫn điện yếu hơn. Do đó vo(t) giảm. - Khi vi(t) dương, E-MOSFET kênh P dẫn điện mạnh hơn và E-MOSFET kênh N bắt đầu dẫn điện yếu hơn, nên vo(t) tăng. Như vây ta thấy tín hiệu ngõ vào và ngõ ra ngược pha nhau (lệnh pha 180o) XIII. MOSFET CÔNG SUẤT: V-MOS VÀ D-MOS. Các transistor trường ứng (JFET và MOSFET) mà ta đã khảo sát ở trên chỉ thích hợp cho các mạch có biên độ tín hiệu nhỏ như tiền khuếch đại, trộn sóng, khuếch đại cao tần, trung tần, dao động… năm 1976, người ta phát minh ra loại transistor trường có công suất vừa, đến lớn với khả năng dòng thoát đến vài chục ampere và công suất có thể lên đến vài chục Watt. 1. V-MOS: Thật ra đây là một loại E-MOSFET cải tiến, cũng là không có sẵn thông lộ và điều hành theo kiểu tăng. sự khác nhau về cấu trúc E-MOSFET và V-MOS được trình bày bằng hình vẽ sau: Trang 122 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Nguồn S Cổng G Thoát D Nguồn S SiO2 n+ n+ Thông lộ sẽ hình thành Cổng G Nguồn S SiO2 n+ n+ p p n- p- thân n+ Thoát D Thông lộ sẽ hình thành E-MOSFET kênh N V-MOS kênh N Hình 50 Khi VGS dương và lớn hơn VGS(th), thông lộ được hình thành dọc theo rãnh V và dòng electron sẽ chạy thẳng từ hai nguồn S đến cực thoát D. Vì lý do này nên được gọi là V-MOS (Vertical MOSFET). 2. D-MOS: Cũng là một loại E-MOSFET hoạt động theo kiểu tăng, ứng dụng hiện tượng khuếch tán đôi (double-diffused) nên được gọi là D-MOS. Có cấu trúc như sau: Nguồn S Cổng G Nguồn S n+ n+ p+ p+ nThân n+ DMOS kênh N Thông lộ sẽ hình thành Thoát D Hình 51 Các đặc tính hoạt động của V-MOS và D-MOS cũng giống như E-MOSFET. Ngoài ra, các đặc điểm riêng của V-MOS và D-MOS là: Trang 123 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com - Điện trở động rds khi hoạt động rất nhỏ (thường nhỏ hơn 1Ω) - Có thể khuếch đại công suất ở tần số rất cao - Dải thông của mạch khuếch đại công suất có thể lên đến vài chục MHz - V-MOS và D-MOS cũng có kênh N và kênh P, nhưng kênh N thông dụng hơn - V-MOS và D-MOS cũng có ký hiệu như E-MOSFET Họ FET có thể tóm tắt như sau FET JFET MOSFET JFET kênh N JFET Kênh P DE-MOSFET Kiểu hiếm + tăng DE-MOSFET Kênh N DE-MOSFET Kênh P E-MOSFET Kênh N V-MOS Kênh N E-MOSFET Kiểu tăng E-MOSFET Kênh P V-MOS Kênh P CMOS D-MOS Kênh N D-MOS Kênh P Trang 124 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Bài tập cuối chương 1. Tính VD, và điện dẫn truyền gm trong mạch: +12V RD 5K VD IDSS = 4mA VGS(off) = -4V RG 1M 1K RE 2. Trong mạch điện sau, tính điện thế phân cực VD và điện dẫn truyền gm. +12V RD 5K VD IDSS = 4mA VGS(off) = -4V RG 2V 1M 3. Trong mạch điện sau, tính điện thế phân cực VD, VG. Cho biết E-MOSFET có hệ số ⎛ mA ⎞ k = 1⎜ 2 ⎟ và VGS(th) = 3V. ⎝V ⎠ 24V 24V 10M RD 5K VG VD 2M Trang 125 Biên soạn: Trương Văn Tám Giáo trình Linh Kiện Điện Tử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CHƯƠNG VII LINH KIỆN CÓ BỐN LỚP BÁN DẪN PNPN VÀ NHỮNG LINH KIỆN KHÁC I. SCR (THYRISTOR – SILICON CONTROLLED RECTIFIER). 1. Cấu tạo và đặc tính: SCR được cấu tạo bởi 4 lớp bán dẫn PNPN (có 3 nối PN). Như tên gọi ta thấy SCR là một diode chỉnh lưu được kiểm soát bởi cổng silicium. Các tíêp xúc kim loại được tạo ra các cực Anod A, Catot K và cổng G. Anod A Anod A P N P G Cổng (Gate) N ≈ G Cổng (Gate) N B P N E P C N B P C E K Catod K Catod Cấu tạo Mô hình tương đương A A T1 IC1 IC2 IB2 G G T2 IG K K Mô hình tương đương Ký hiệu Hình 1 Trang 126 Biên soạn: Trương Văn Tám