Mosfet là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Mosfet [MỚI 2022]

Mosfet được gọi là hiệu ứng trường kim loại - oxit bán dẫn. Vậy mosfet là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó gồm có những gì? Hãy cùng Mecsu giải thích ngay và luôn trong bài viết dưới đây nhé.

Mosfet là gì?

Mosfet là Transistor hiệu ứng trường kim loại - oxit bán dẫn, là tên gọi được viết tắt (Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) trong tiếng Anh. Nó là một thuật ngữ mà các transistor hiệu ứng trường (FET: Field-effect transistor) được xây dựng dựa trên lớp chuyển tiếp oxit kim loại và bán dẫn.

Ví dụ: Khi chất dẫn Silic với oxit bạc tạo ra một lớp cách điện mỏng giữa cực cổng (Gate) kim loại với vùng bán dẫn. Khi đó, hoạt động sẽ nối giữa cực nguồn (Source) và cực máng (Drain).

#1 Đặc điểm mosfet

Trong các bộ dao động tạo ra từ trường, Mosfet có khả năng đóng nhanh dòng điện và điện áp khá lớn nên làm cho dòng điện biến thiên. Ngoài ra, nó thường xuất hiện trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.

Trong Mosfet có nhiều biến thể dẫn xuất khác nhau nhằm mục đích tạo ra các phần tử có tính đặc trưng phù hợp với một số ứng dụng cụ thể. Thí dụ như MOSFET nhiều cổng hoặc MuGFET (multigate field-effect transistor),...

Bởi bố trí cực cổng cách mà Mosfet còn gọi là IGFET (Insulated Gate Field-effect Transistor) - Transistor hiệu ứng trường cổng cách ly. IGFET này sát nghĩa hơn FET, bởi nó có thực thể điều khiển ở cổng cực không phải kim loại mà là những kết cấu tích lũy điện tích khác như là FET cảm biến sinh học (Bio-FET), FET cảm biến enzym (ENFET),...

Theo thông thường, chất bán dẫn chủ yếu là silic nhưng có một số hãng vẫn sản xuất các vi mạch bán dẫn từ hỗn hợp giữa silic và germani (SiGe).

Một ví dụ về hãng IBM, ngoài việc sử dụng SiGe thì còn có chất bán dẫn khác là gali arsenua, có đặc tính điện tốt hơn nhưng lại không tạo ra được lớp oxide phù hợp nên sẽ không dùng để chế tạo các transistor mosfet.

#2 Cấu tạo mosfet

Mosfet có cấu tạo gồm có:

• G: Cực cổng - Trong đó là G cực có thể điều khiển cách lý hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại nhờ vào lớp điện môi cực mỏng nhưng độ cách điện cực lớn.
• S: Cực nguồn
• D: Cực máng - Cực đón các hạt mang điện

Ở Mosfet có điện trở giữa cực G với S và G với D sẽ lớn vô cùng, còn giữa D với S sẽ phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G với S (UGS). Các trường hợp như sau:

• Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS lớn.
• Khi UGS > 0 sẽ do hiệu ứng từ trường làm điện trở RDS giảm.
• Mặc khác, khi điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS sẽ càng nhỏ đi.

#3 Ký hiệu mosfet là gì?

Nếu anh em nào muốn biết kí hiệu của Mosfet hãy xem hình tham khảo dưới đây thử nhé.

#4 Ứng dụng mosfet

Mosfet được sử dụng nhiều trong bộ dao động tạo ra từ trường do đóng cắt nhanh làm dòng điện biến thiên. Không những vậy, anh em thường thấy Mosfet ở một số bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.

Nguyên lý hoạt động mosfet

Mosfet được hoạt động ở 2 chế độ bao gồm đóng và mở bởi là một phần tử với những hạt mang điện cơ bản chính vì vậy Mosfet mới đóng cắt ở tần số rất cao. Để đảm bảo đóng cắt trong thời gian ngắn thì vấn đề điều khiển có thể nói là quan trọng nhất.

Mạch điện tương đương của Mosfet. Khi nhìn vào, anh em sẽ thấy cơ chế đóng cắt phải phụ thuộc vào các tụ điện ký sinh trên nó.

• Đối với kênh P: Điện áp điều khiển mở của Mosfet là UGS 0 và dòng điện sẽ chạy từ S đến D.
• Đối với kênh N: Điện áp điều khiển mở của Mosfet là UGS>0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs<=0. Dòng điện sẽ chạy từ D xuống S.

Vì thời gian đóng cắt phải đảm bảo ngắn nhất có thể nên Mosfet kênh N điện áp khóa là UGS = 0 V còn kênh P thì UGS = ~0.

Có bao nhiêu loại mosfet?

Cho đến hiện nay, Mosfet có 2 loại thông dụng. Bao gồm:

• N - MOSFET là hoạt động khi nguồn điện Gate là zero, các electron bên trong vẫn được tiến hành hoạt động cho đến khi bị ảnh hưởng bởi nguồn điện Input.
• P - MOSFET là khi các electron sẽ bị cut-off cho đến khi gia tăng nguồn điện thế vào ngỏ Gate.

>>> Tham khảo thêm:

• Sensor là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sensor
• (Thyristor) SCR là gì? Cấu tạo và thông số SCR

Chắc hẳn bài viết mà Mecsu đã chia sẻ cho anh em trên đây hy vọng anh em đã nắm được một phần kiến thức về Mosfet rồi đúng không nào? Nếu có thắc mắc nào hãy bình luận ở dưới bài viết để Mecsu có thể giải đáp cho bạn nhé.