เฟต (ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า) FET (Field-Effect Transistor) จัดทาโดย นายกนั ย์ พมิ ลศกั ด์ิ 6241050112 ทลบ.อเิ ลก็ ทรอนิกส์
ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟา้ หรอื เฟต (Field Effect Transistor : FET) เป็นทรานซิสเตอร์ชนิดพิเศษมีรอยต่อเดียว (Unipolar Devices) ควบคุมโดย ปอ้ นแรงดนั ที่เกตของเฟต แรงดันเกตนจ้ี ะทาหน้าท่คี วบคมุ ปรมิ าณของสนามไฟฟ้าระหว่าง รอยต่อให้เพิ่มขึ้นหรือลดลง เพื่อบังคับประมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านรอยต่อเฟตจึงได้ ชื่อว่าทรานซิสเตอรส์ นามไฟฟ้า
ขอ้ ดขี อง FET - มีอินพุตอิมพิแดนซ์ท่ีสูงมากโดยที่ FET อยู่ในระดับ MΩ ถึง > 1000 MΩ ในขณะท่ี BJT อยู่ใน ระดับ kΩ - มีสัญญาณรบกวนตา่ มากจึงเหมาะกับ การนาไปใช ในการขยายสัญญาณขนาดเล็กๆ - มีโครงสร างท่ีเล็กกว า BJT ทาให การผลิตเป นไอซีสามารถบรรจุ FET ได จานวนมากในพ้ืนที่เล็กๆ
ขอเสยี ของ FET - มีค า gain-bandwidth หรือการตอบสนองความถี่ต่าซึ่งทาให การใช งานกับสัญญาณใน ด านความถ่ีสูงได้ ไม ดีนัก - เสียหายได ง่ายจากไฟฟ าสถิต
ชนิด เฟตแบง่ ออกตามลกั ษณะโครงสรา้ งใหญๆ่ ได้ 2 ชนดิ คอื JFET (Junction FET) และ MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) ของ เจเฟต (JFET) FET มอสเฟต (MOSFET)
เจเฟต ทรานซสิ เตอรส์ นามไฟฟา้ ชนิดรอยต่อ (Junction FET : JFET) มี 2 ชนิด คือ เจเฟต n-แชนเนล (n-channel) และ p-แชนเนล (p-channel) เจเฟตนัน้ มี 3 ขา คอื ขาเดรน (Drain,D) , ขาเกต (Gate , G) และขาซอรส์ (Source , S) เจเฟตชนดิ n-channel ชน้ิ สาร n จะตอ่ ขาเดรนและขาซอร์สสาหรับขาเกตจะเป็นช้ินสารชนิด p เจเฟตชนิด p-channel นั้นขาเดรนของขาซอร์สจะเป็นชิน้ สารชนิด p แต่ขาเกตจะเป็นชนดิ n
การทางานของ เจเฟต (Junction FET : JFET) จะทางานได้โดยป้อนแรงดันไบแอสที่เดรนและซอร์สโดยแหล่งจ่าย VDD ให้ขั้วบวกกบั เดรนและขั้วลบกับซอร์ส สาหรับเกตของเจเฟตจะให้ไบแอสกลบั โดยเจเฟตชนิด n-channel จะมีเกตเป็น p ดังนั้นแรงดันไบแอสทีเ่ กต VGG ต้อง ให้ขวั้ ลบกับเกตและขั้วบวกกับซอร์ส
การทางานของ เจเฟต (Junction FET : JFET) การทางานของเจเฟตนั้นเมือ่ ให้ไบแอสกลับที่เกต (VGS = VGG) จะเกิดสนามไฟฟ้าทีร่ อยตอ่ พี-เอ็นจานวน หนึ่งทาให้ช่องทางเดินของกระแสในสาร n(n-channel) ระหว่างเดรนกับซอร์สแคบลง กระแสเดรน (ID) จะไหลจากเดรน ไปสู่ซอร์สไดจ้ านวนหนึ่งถ้าปรับคา่ แรงดนั VGS ให้มีคา่ ไบแอสกลบั มานี้ ผลคือสนามไฟฟา้ ท่ีรอยต่อจะมีปริมาณมากขึน้ ทาใหช้ อ่ งทางเดินกระแสแคบลง เปน็ ผลให้กระแสเดรน(ID) มปี รมิ าณลดลง แต่ถา้ ปรับค่าแรงดัน V ให้มีคา่ ไบแอสน้อยลง จะทาให้ช่องทางเดนิ ของกระแสระหวา่ งเดรนกับซอร์สมขี นาด กวา้ งขึ้นทาใหก้ ระแสเดรน (ID) ไหลไดม้ ากขึ้น แสดงวา่ สามารถควบคุมปริมาณกระแสเดรน (ID) ที่ไหลผ่านเจเฟตไดโ้ ดยการควบคุมแรงดันไบแอสกลับที่เกตของเจเฟต
มอสเฟต ทรานซิสเตอรช์ นิดออกไซด์ขอบโลหะ (METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FET : JFET) มอสเฟตแตกต่างจากเจเฟตทโ่ี ครงสร้างภายในเจเฟตนนั้ ระหวา่ งเกตกบั ช่องทางเดนิ กระแส(channel) มโี ครงสรา้ งเปน็ รอยตอ่ พี-เอน็ แตม่ อสเฟตน้นั ระหวา่ งเกตกับช่องทางเดนิ กระแสมโี ครงสรา้ งเป็นชั้น (Layer) ของซลิ คิ อนไดออกไซด์ (SiO4) มอสเฟตชนดิ ดพี ลีทชัน (Depletion,D) และมอสเฟตชนดิ เอนฮานซเ์ มนต์ (Enhancement,E)
มอสเฟต แบบดีพลีชนั่น (Depletion type mosfet : D–MOSFET) โครงสร้างของดีมอสเฟตประกอบดว้ ยขาหรือขวั้ ที่ตอ่ ใชง้ าน 3 ขาเช่นเดยี วกบั เจเฟต คอื ขาเดรน(Drain,D) ขาซอร์ส(Source,S) และขาเกต(Gate,G) นอกจากนัน้ ดมี อสเฟตยงถั กู แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ N –Channel และ P– Channel
มอสเฟต แบบดพี ลีชน่ัน (Depletion type mosfet : D–MOSFET) โครงสรา้ งของ D–MOSFET แบบ N– Channel จะมีสารกง่ึ ตวั นา หลักคอื สารชนิด P (P - type substrate) ลกั ษณะโครงสร้างของ D–MOSFET แบบ P– Channel ซึง่ จะมีสารก่งึ ตวั นา หลกั คอื สารชนดิ N (N - type substrate) Channel N หรือ P จะกว้างมากหรือน้อยขนึ้ อยกู่ ับการไบแอสทีเ่ กต บริเวณChannelจะมีฉนวนซลิ ิกอนไดออกไซด์(SiO2) กน้ั ไว้ไม่ใหส้ มั ผัสกบั ขาเกตโดยตรงและทีข่ าเกตจะมแี ผน่ โลหะทจ่ี ะทาให้เกดิ สนามไฟฟา้ เพอ่ื ไปควบคมุ ช่องทางความแคบหรือ กว้างของChannel
มอสเฟต แบบดพี ลชี น่ัน (Depletion type mosfet : D–MOSFET) D – MOSFET แบบ N – Channel จะทาการเตมิ สารเจอื ปน (Dope)บนสารก่ึงตวั นา หลกั ชนดิ P ใหก้ ลายเป็นสารกึ่งตวั นา N (N+) เพ่ือ ใหเ้ กิดเป็นขัว้ เดรน (D) กับ ข้ัวซอรส์ (S) และถา้ เป็นในสว่ นของ D – MOSFET แบบ P – Channel กจ็ ะมลี ักษณะตรงกนั ข้ามคือ จะทาการเตมิ สารเจอื ปน บนสารกงึ่ ตวั นา หลัก ชนิด N ใหก้ ลายเป็นสารกง่ึ ตวั นา P (P+) เพื่อ ให้เกิดเป็นข้ัวเดรน (D) กับขั้วซอร์ส (S) เช่นกนั
มอสเฟต แบบเอนฮานซ์เมนต์ (Enhancement MOSFET : E-MOSFET) เอนฮานซ์เมนต์หรืออีมอสเฟต จะแตกตา่ งกบั ดีมอสเฟต ตรงท่ีไม่มีChannelแต่สามารถ ทา ให้เกดิ Channelไดโ้ ดยวธิ ีการไบแอสโครงสร้างและสญั ลักษณข์ อง E –MOSFET แบบ N – Channelจะเหน็ ได้วา่ โครงสร้างบริเวณขั้วหรือขาเกต จะมีซลิ ิกอนไดออกไซด์ ทาหน้าทเี่ ปน็ ฉนวนกั้นส่วนที่เปน็ โลหะ ไม่ให้สมั ผัสกับเน้อื สารหลกั (P - type substrate) ซ่ึงจะเหน็ ว่าบรเิ วณเน้อื สารหลกั จะยังไม่มีChannel แต่จะเห็นมขี วั้ เดรนกับข้วั ซอรส์ อยู่ ทสี่ ว่ นหวั ทา้ ย ส่วนสญั ลกั ษณจ์ ะมีลักษณ์เป็นเสน้ ปะและสว่ นเสน้ ปะทอ่ี ยู่กงึ่ กลางจะมีหวั ลกู ศรชี้เขา้ หาตดิ อยู่
มอสเฟต แบบเอนฮานซเ์ มนต์ (Enhancement MOSFET : E-MOSFET) ลกั ษณะโครงสร้างและสญั ลกั ษณข์ อง E – MOSFET แบบ P– Channel ซงึ่ ก็จะเหน็ ไดว้ า่ โครงสร้างบริเวณขั้วหรอื ขาเกตจะมีซิลกิ อนไดออกไซดเ์ ป็นฉนวนก้นั สว่ นท่ีเป็นโลหะไม่ให้สมั ผัสกับเน้อื สารหลกั (N - type substrate) เช่นเดยี วกนั และกจ็ ะเห็นว่าบริเวณเน้อื สารหลกจั ะยงัไม่มีChannel แต่จะเหน็ มขี ั้วเดรนกบั ขั้วซอรส์ อยู่ท่ีส่วนหวั ทา้ ยเชน่ เดยี วกับ E – MOSFET แบบ N – Channel ในส่วนสญั ัลกั ษณ์กจ็ ะมีลกั ษณะเป็นเสน้ ปะและส่วนเสน้ ปะทีอ่ ยู่กง่ึ กลางจะมีหัวลูกศรช้อี อกด้านนอกติดอยู่
ขอ้ ควรระวัง ขอ้ ควรระวงั เปน็ พิเศษกค็ อื อยา่ พยายามถอดประกอบหรือแตะตอ้ ง FET เวน้ แตว่ ่า FET นน้ั เป็นแบบ JFET หรอื Insulated - gate - Protected MOSFET เพราะถ้าเปน็ แบบอื่น นอกจากทกี่ ล่าวมามาน้ีจะ ชารดุ เสยี หายจากไฟฟ้า สถติ ได้ง่าย โดยเฉพาะเมอ่ื อากาศแห้ง เช่น ฤดูหนาว แผงวงจรท่ีมอี ุปกรณ์พวกน้ี อยู่จะมีป้ายเตอื นตดิ ไวเ้ สมอ เพ่ือใหผ้ ู้เกย่ี วข้องไดร้ ะมดั ระวัง จะมตี ัวอกั ษร ” ESD” เขียนบอกไว้ โดยมากจะมีพน้ื สีเหลืองตัวอักษรสีดา โดยเฉพาะ Uninsulated - gate - Protected MOSFET แลว้ จะชารุดเสียหายทนั ทถี ้าไมร่ ะมดั ระวังในการจับถือ แต่เมอื่ จาเป็นต้องจับถือหรือถอด ประกอบเขา้ ในวงจร
Search
Read the Text Version
- 1 - 15
Pages: