Mosfet là gì? Nguyên lý hoạt động - cấu tạo - kiểm tra Mosfet

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 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 và ký hiệu của mosfet

Cấu tạo của mosfet là gì?

Hình trên là cấu tạo của mosfet. Trong đó ta có:

• 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 là gì?

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

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.

Cách kiểm tra Mosfet còn sống hay chết

Kiểm tra Mosfet bằng đồng hồ vạn năng kim

Để xác định Mosfet còn sống hay chết còn sống hay chết, bạn cần đến đồng hồ vạn năng kim với 2 que đo. Để thiết bị đo ở thang điện trở x1KΩ.

Lưu ý: Trước khi đo Mosfet – FET (FET) dùng dây dẫn hay tô vít nối tắt 3 chân của MosFet – FET lại để khử hết điện tích trên các chân. Sở dĩ như vậy là do, FET là linh kiện rất nhạy cảm, điện tích trên các chân có thể ảnh hưởng đến kết quả đo. Dưới đây là cách xác định Mosfet đơn giản bạn có thể tham khảo và thực hiện:

Trường hợp Mosfet còn hoạt động tốt

Là khi trở kháng giữ G và S và giữa G với D có giá trị điện trở là vô cùng, tức kim không lên ở cae 2 chiều đo và khi G đã thoát điện thì trở kháng giữ D và S là vô cùng.

Bước 1: Trên đồng hồ vạn năng kim, để thang đo x1 KW.

Bước 2: Tiến hành nạp cho G 1 điện tích bằng cách để que đen vào G, que đo vào S hoặc D.

Bước 3: Thực hiện đo giữa D và S sau khi đã tiến hành nạp điện tích cho G. Lúc này kim sẽ di chuyển đi lên.

Bước 4: Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G.

Bước 5: Khi đã thoát điện cho G, đo lại D và S như bước 3, kim không lên. Như vậy, có thể xác định trong trường hợp này Mosfet vẫn còn hoạt động tốt.

Trường hợp Mosfet cháy hoặc chập

Để tiến hành kiểm tra Mosfet có phải bị cháy hoặc chập hay không, bạn thực hiện các bước sau:

• Bước 1: Di chuyển đồng hồ vạn năng kim đến thang đo  x 1KW.
• Bước 2: Thực hiện đo G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập
• Bước 3: Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W là chập D S

Kiểm tra Mosfet bằng đồng hồ vạn năng số

Để thực hiện đo mofet bằng đồng hồ vạn năng số, bạn sẽ chuẩn bị thiết bị đo có chức năng đo diode. Bạn có thể tham khảo một số các loại đồng hồ vạn năng có chức năng này như…

Hiện nay, chủ yếu mosfet bị chết là do các chân bị chập với nhau.  Để thực hiện bạn theo một số bước sau:

Bước 1: Chuyển đồng hồ vạn năng số về thang đo diode

Bước 2: Trên mosfet sẽ có lần lượt 3 chân là G, D, S do vậy bạn sẽ phải tiến hành đo chân S mắc lên D.

Hãy kết kết nối chân đỏ với chân S và que đen nối với chân D. Gía trị điện áp sẽ hiển thị trên 2 chân diode mắc ngược này. Nếu giá trị khoảng 0,5V có nghĩ nó vẫn còn sống.

Bước 3:Để xác định chính xác hơn, bạn tiếp tục để que đen vào chân S của mosfet và que đo vào chân G. Sau khi kích, di chuyển que đỏ sang chân D nếu mosfet dẫn, mosfet sẽ được điều khiển hoàn toàn. Bạn sẽ thấy hiện tượng mosfet dẫn, nếu muốn ngừng dẫn hãy chuyển xả điện áp trên chân G bằng cách cho que đỏ về chân S và que đen về chân G, lúc này ta sẽ triệt tiêu được hết điện áp trên chân G.

Quay trở lại chân D và S bạn sẽ thấy nó không dẫn nữa, có nghĩa là mofet được kiểm tra hoàn toàn.

Cách kiểm tra mosfet bằng đồng hồ vạn năng số.

Ứng dụng của mosfet là gì?

Hiện nay mosfet được ứng dụng ngày càng phổ biến. Do Mosfet có khả năng đóng nhanh với dòng điện và điện áp khá lớn nên chúng được sử dụng nhiều ở trong các bộ dao động tạo ra từ trường. Chúng ta thường thấy nó ở trong các bộ nguồn xung và trong các mạch điều khiển điện áp cao.

Trên đây là toàn bộ thông tin về mosfet là gì mà linhkiendayroi 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!