MOSFET là một linh kiện điện tử được sử dụng trong các mạch nguồn xung hoặc trong các mạch điện áp cao. Vậy
MOSFET là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của MOSFET như thế nào và ứng dụng trong thực tế của MOSFET là gì? Hãy cùng
Bảo An Automation tìm hiểu qua bài viết dưới đây
1. MOSFET là gì?
- MOSFET là gì? MOSFET - tên viết tắt trong Tiếng Anh là "Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor" là Transistor hiệu ứng trường kim loại - oxit bán dẫn, là một transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với transistor thông thường. MOSFET có nguyên lý hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn, phù hợp cho khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
Hình 1: MOSFET là gì?
2. Cấu tạo của MOSFET
Cấu tạo của MOSFET bao gồm các bộ phận chính như sau:
- G: là cực cổng (Gate), cực G có thể điều khiển cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại nhờ vào lớp điện môi cực mỏng nhưng độ cách điện cực lớn bằng silicon dioxide.
- S: Cực nguồn (Source)
- D: Cực máng (Drain), là nơi nhận các hạt mang điện
Ở MOSFET, giá trị điện trở giữa cực G với cực S và cực G với cực D sẽ lớn vô cùng, còn giữa cực D với cực S sẽ phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G với cực S (UGS). Các trường hợp xảy ra như sau:
- Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS lớn.
- Khi UGS > 0, hiệu ứng từ trường làm điện trở RDS giảm.
- Mặt khác, khi điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS sẽ càng nhỏ.
Hình 2: Cấu tạo của MOSFET
3. Đặc điểm của MOSFET
- MOSFET có khả năng đóng cắt nhanh với dòng điện và điện áp lớn nên chúng thường được sử dụng nhiều trong các bộ dao động tạo ra từ trường. Do có khả năng đóng cắt nhanh làm cho dòng điện biến thiên nên MOSFET thường được ứng dụng trong các bộ nguồn xung và cách mạch điều khiển điện áp cao.
- MOSFET được chia thành 2 loại chính theo kiểu kênh dẫn được sử dụng
+ N-MOSFET: Loại MOSFET này chỉ hoạt động khi điện áp ở cực cổng (G) bằng 0, các electron bên trong vẫn hoạt động cho đến khi bị ảnh hưởng bởi nguồn điện đầu vào.
+ P-MOSFET: Các electron sẽ bị giữ lại cho đến khi tăng hiệu điện thế vào cực G
Hình 3: Đặc điểm của MOSFET
4. Nguyên lý hoạt động của MOSFET
- MOSFET hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở. Do MOSFET là phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên chúng có thể đóng cắt với tần số rất cao. Nhưng để đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn thì vấn đề điều khiển là vấn đề quan trọng
- Dựa vào mạch điện tương đương của Mosfet, ta có thể thấy cơ chế đóng cắt phụ thuộc vào các tụ điện trên chúng
+ Đối với kênh P: Điện áp điều khiển mở MOSFET là UGS<0, khi đó dòng điện sẽ đi từ S đến D và điện áp đóng là UGS~0
+ Đối với kênh N: Điện áp điều khiển mở MOSFET là UGS>0, điện áp điều khiển đóng là UGS≤0, khi đó dòng điện sẽ đi từ D xuống S.
Hình 4: Nguyên lý hoạt động của MOSFET
5. Cách kiểm tra MOSFET bằng đồng hồ vạn năng
- Để xác định MOSFET còn hoạt động bình thường hay không, ta cần sử dụng đến đồng hồ vạn năng. Trong bài viết này, Bảo An sẽ đưa đến cho các bạn cách kiểm tra MOSFET bằng đồng hồ vạn năng kim. Cụ thể như sau:
Trường hợp MOSFET còn hoạt động tốt
- MOSFET còn hoạt động tốt là khi trở kháng giữa G và S và giữa G với D có giá trị điện trở là vô cùng, tức kim không lên ở cả 2 chiều đo và khi G đã thoát điện thì trở kháng giữa D và S là vô cùng. Cách kiểm tra MOSFET còn hoạt động tốt như sau:
+ Bước 1: Ta chọn thang đo trên đồng hồ vạn năng kim là thang đo x1KΩ.
Hình 5: Chọn thang đo trên đồng hồ vạn năng
+ Bước 2: Tiến hành nạp điện tích cho cực G bằng cách để que đo màu đen vào cực G, que đo màu đỏ vào cực S hoặc D.
Hình 6: Nạp điện tích cho cực G
+ Bước 3: Thực hiện đo điện trở giữa cực D và S sau khi đã tiến hành nạp điện tích cho cực G. Lúc này kim sẽ dịch chuyển đi lên.
Hình 7: Đo điện trở giữa cực D và S
+ Bước 4: Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện cực G.
+ Bước 5: Khi đã thoát điện cho cực G, ta đo lại điện trở giữa cực D và S như bước 3 và lúc này nếu kim không lên, ta có thể xác định trong trường hợp này MOSFET vẫn còn hoạt động tốt.
Hình 8: Đo lại điện trở giữa cực D và S, nếu kim không lên thì MOSFET hoạt động tốt
Trường hợp MOSFET bị chập cháy
- Để xác định xe MOSFET có bị chập cháy hay không, ta thực hiện như sau:
+ Bước 1: Để chuyển đồng hồ vạn năng kim ở thang đo x1KΩ.
+ Bước 2: Thực hiện đo điện trở giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên bằng 0 là MOSFET bị chập.
+ Bước 3: Đo điện trở giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên bằng 0 là MOSFET bị chập.
Hình 9: Đo điện trở giữa D và S mà cả 2 chiều kim đo lên bằng 0 là MOSFET bị chập
→ Tham khảo các dòng sản phẩm
đồng hồ vạn năng hiện đang được phân phối ở Bảo An tại website baa.vn. Xem ngay thông số kỹ thuật của sản phẩm Đồng hồ vạn năng KYORITSU 1110
tại đây.
6. Ứng dụng của MOSFET
Qua các phần trên, Bảo An đã giúp bạn hiểu được về MOSFET là gì? Cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động và cách kiểm tra MOSFET bằng đồng hồ vạn năng. Vậy ứng dụng trong thực tế của MOSFET là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong phần sau đây.
Ngày nay, MOSFET được ứng dụng khá nhiều trong đời sống cũng như trong sản xuất điện tử. Cụ thể như sau:
- Ứng dụng trong sản xuất điện tử:
+ Do MOSFET có khả năng đóng cắt 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 và các mạch nguồn xung.
+ MOSFET được dùng để điều chỉnh động cơ DC hay trong các thiết kế mạch chopper.
+ MOSFET được sử dụng trong mạch tích hợp để sản xuất ra các mạch chuyển đổi nguồn, bộ khuếch đại.
- Ứng dụng trong đời sống:
+ MOSFET dùng để điều khiển tự đồng cường độ ánh sáng của đèn đường phố.
+ MOSFET được sử dụng để ghép nối với bộ vi điều khiển để tạo nên hệ thống điều khiển đèn tự động.
+ MOSFET được sử dụng trong các ứng dụng được điều khiển bằng sóng vô tuyến như tàu thuyền, máy bay trực thăng và máy bay không người lái.
+ Ứng dụng trong môi trường điều khiển công nghiệp và người máy.
Hình 10: Ứng dụng của MOSFET
Kết luận: Qua bài viết trên, Bảo An đã giúp các bạn hiểu được về MOSFET là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của MOSFET cũng như các loại MOSFET phổ biến, cách kiểm tra MOSFET bằng đồng hồ vạn năng và ứng dụng của chúng trong đời sống. Hy vọng bài viết sẽ giúp ích cho công việc của bạn.
