Unit 4 FET

ก คำนำ เอกสารประกอบการสอน หน่วยท่ี 4 เร่อื งเฟต วิชางานพื้นฐานวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ รหัสวิชา 30105-0003 โดยเนื้อหาสอดคล้องและครบถ้วนสมบูรณ์ตามคำอธิบายรายวิชาในหลักสูตร ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง (ปวส.) พุทธศักราช 2563 ประเภทวิชาอุตสาหกรรม สาขาวิชา อิเล็กทรอนิกส์ ภายในเนื้อหาบทเรียน ประกอบด้วย ประเภทและชนิดของเฟต โครงสร้างของเฟต สัญลักษณ์ของเฟต วิธีการไบอัสเฟต ลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของเฟต การวัดและทดสอบเฟต วงจร ใชง้ านของเฟต สนั ติภาพ มะสะ ผจู้ ัดทำ

สารบัญ ข หนว่ ยท่ี 4 เฟต หน้า จดุ ประสงค์เชิงพฤติกรรมและสาระการเรียนรู้ แนะนำเฟต 157 ประเภทและชนดิ ของเฟต 158 เจเฟต 159 ดีพลชี ัน่ มอสเฟต 161 เอนฮารน์ เมนต์มอสเฟต 164 เวอร์ตคิ อลมอสเฟต 168 การวดั และดสอบเฟต 172 วงจรใช้งานของเฟต 176 การจัดวงจรขารว่ ม (คอมม่อน) ของเฟต 177 การจัดวงจรไบอัสของเฟต 177 บทสรปุ 182 แบบฝกึ หัด 199 เอกสารอ้างองิ 200 203

157 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ช่อื วิชา งานพืน้ ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนคร้งั ท่ี 7-8 ชอ่ื หน่วย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ช่ือเรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง จดุ ประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. บอกประเภทและชนิดของเฟตได้ 2. อธบิ ายโครงสรา้ งของเฟตได้ 3. บอกสญั ลกั ษณ์ของเฟตได้ 4. บอกวธิ กี ารไบอสั เฟตได้ 5. อธบิ ายคุณสมบตั ิทางไฟฟา้ ของเฟตได้ 6. บอกวิธีการวดั และทดสอบเฟตได้ 7. บอกวงจรใช้งานของเฟตได้ สาระการเรยี นรู้ 1. ประเภทและชนดิ ของเฟต 2. เจเฟต 3. ดีพลีชั่นมอสเฟต 4. เอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต 5. เวอรต์ คิ อลมอสเฟต 6. การวดั และทดสอบเฟต 7. วงจรใชง้ านของเฟต

158 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ชอ่ื วิชา งานพ้ืนฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนคร้งั ท่ี 7-8 ช่ือหน่วย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชอื่ เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชว่ั โมง เฟต (FET) ยอ่ มาจาก ฟลิ ด์ เอฟเฟค ทรานซิสเตอร์ (Field Effect Transistor) หมายถึง ทรานซสิ เตอร์ ท่ที ำงานเนอ่ื งจากผลของสนามไฟฟ้าหรือทรานซิสเตอรส์ นามไฟฟ้า ซ่ึงเป็นอปุ กรณส์ ารกึง่ ตวั นำชนดิ ข้ัวเดยี ว (Uni polar) มลี ักษณะโครงสร้างและหลักการทำงานแตกต่างไปจากทรานซิสเตอร์ เพราะทรานซสิ เตอรเ์ ป็นอุปกรณ์ สารกงึ่ ตัวนำชนิด 2 ขวั้ (Bipolar) ภาพท่ี 4-1 รปู ร่างของเฟต ทมี่ าของภาพ : http://miqn.net/periph/64.html การทำงานของเฟตน้ัน ต้องใช้แรงดนั ควบคุมกระแสเหมอื นกับการทำงานของหลอดสุญญากาศ คือ กระแสจะถูกควบคุมด้วยสนามไฟฟ้าท่ีเกิดจากแรงดันไฟฟา้ สว่ นการทำงานของทรานซิสเตอร์ ตอ้ งอาศัยกระแส ควบคุมการทำงาน ทงั้ กระแสอเิ ล็กตรอนและกระแสโฮล เฟต ได้รับความนยิ มอยา่ งแพรห่ ลายในปจั จุบัน เน่ืองจาก เฟต มคี ณุ สมบตั คิ ลา้ ยกบั หลอดสญุ ญากาศ คือ มีอนิ พตุ อิมพแี ดนซส์ ูงมากทำใหม้ ีข้อดีตอ่ วงจรขยายเสยี งเป็นอย่างมาก ซงึ่ นำมาใชง้ านการขยายสญั ญาณและ ใช้งานในหน้าท่ีต่าง ๆ เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ และที่สำคัญมีคุณสมบัติที่ดีกว่าทรานซิสเตอร์ หลายประการ ดังนี้ 1) เฟตสามารถต่อขยายสญั ญาณแบบหลายภาคไดด้ ี 2) เฟตสามารถทำงานทอ่ี ณุ หภูมิสงู ได้ดีกว่าทรานซิสเตอร์ 3) เฟตสามารถสรา้ งให้มีขนาดเล็กลงไดม้ ากกว่าทรานซิสเตอร์ 4) เฟตไมม่ ผี ลต่อแรงดันตา้ นภายใน เมอื่ นำไปใช้เป็นสวิตช์ 5) ขบวนการผลิตเฟตเปน็ ขบวนการเดยี วกับการผลิตไอซี 6) อุณหภูมิมีผลตอ่ การทำงานของเฟตนอ้ ยกวา่ ทรานซสิ เตอร์มาก

159 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชือ่ วิชา งานพนื้ ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ที่ 7-8 ช่อื หน่วย เฟต จำนวน 10 ชวั่ โมง ช่ือเรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง 7) เฟต มีสญั ญาณรบกวนต่ำกวา่ ทรานซิสเตอร์ จึงเหมาะสมกบั การใช้งานในภาคขยายสญั ญาณ อตั ราขยายต่ำ 8) อมิ พแี ดนชท์ างอนิ พุตของเฟตสูงมาก ประมาณ 100 M มากกวา่ ทรานซิสเตอรม์ าก ๆ ซงึ่ จะ มคี ่าประมาณ 2 k เทา่ นัน้ 9) คุณสมบัตโิ ครงสร้างบางชนดิ ของเฟต สามารถสรา้ งให้มคี วามไวในการใชง้ านไดด้ กี วา่ ทรานซิสเตอร์ 4.1 ประเภทและชนดิ ของเฟต เฟต ถูกพัฒนาให้สามารถทำงานและใช้งานร่วมกับอุปกรณ์อื่นอีกหลากหลายชนิดมากข้ึน ทั้งนี้ จึง ได้รับการพัฒนาให้มีประเภทและชนดิ เพิ่มมากขึน้ นอกจากน้ี ยังสามารถนำไปใช้งานได้เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เพอ่ื ใหเ้ กดิ คณุ ภาพและประสทิ ธิภาพในการทำงานมากขึน้ ดังน้ัน เฟต ทส่ี รา้ งมาใชง้ านแบง่ ออกเป็น 2 ประเภท ดงั นี้ 4.1.1 เจเฟต (JFET) ย่อมาจาก จงั ชั่น ฟลิ ด์ เอฟเฟค ทรานซิสเตอร์ (Junction Field Effect Transister) ซึ่งสามารถแบ่งออกได้ 2 ชนดิ คอื (1) เจเฟตชนิดพแี ชนแนล (P Channel) (2) เจเฟตชนดิ เอน็ แชนแนล (N Channel) ภาพท่ี 4-2 รูปรา่ งของเจเฟต ท่ีมาของภาพ : http://th.mouser.com/Semiconductors/Discrete-Semiconductors/Transistors/ JFET/Images/_/N-ax1rs?P=1yw767g&pop=9e5k

160 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ช่ือวชิ า งานพื้นฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนคร้ังท่ี 7-8 ช่อื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ช่อื เร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง 4.1.2 มอสเฟต (MOSFET) มชี ือ่ เต็มว่า มทิ อล ออกไซด์ เซมคิ อนดักเตอรฟ์ ลิ ดเ์ อฟเฟคทรานซิสเตอร์ (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transister) โดยมีโครงสร้างแตกต่างจากเจเฟต เพราะส่วนที่ สรา้ งเปน็ ขา G ของมอสเฟต จะถูกสร้างข้ึน โดยไม่ต่อชนกนั กับส่วนที่เป็นขา D และ S แต่แยกตวั ออกเป็นอิสระ โดยมีฉนวนขั้นกลางคลา้ ยตัวเกบ็ ประจุ ส่วนขา D และ S ถกู สร้างขึ้นบนฐานรองหรือซบั สเตรท (SS : Substrate) ที่เปน็ สารกง่ึ ตัวนำชนดิ ตรงข้ามกับสว่ นขา D และขา S ทั้งน้ี มอสเฟต สามารถแบง่ ย่อยออกได้ 3 แบบ คอื 1) ดีพลีชน่ั มอสเฟต (Depletion MOSFET) เรียกย่อ ๆ ว่า ดีมอสเฟต (D-MOSFET) นอกจากนี้ ยงั สามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิด คอื (1) ดพี ลีชั่นมอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล (2) ดีพลีชน่ั มอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล 2) เอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต (Enhancement MOSFET) เรียกย่อ ๆ ว่า เอนมอสเฟต (En- MOSFET) นอกจากน้ี ยังสามารถแบง่ ออกได้ 2 ชนดิ คอื (1) เอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟต ชนดิ พีแชนแนล (2) เอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล 3) เวอร์ติคอลมอสเฟต (Vertical MOSFET) เรียกย่อ ๆ ว่า วี-มอส (V-MOS) เป็นมอสเฟตที่ สร้างขึ้นมา เพื่อนำไปใช้งานกับการขยายที่ให้กำลังไฟฟ้า ทนกระแสและตอบสนองความถี่ได้สูง นอกจากนี้ ยัง สามารถแบ่งออกได้ 2 ชนดิ คอื (1) เวอร์ตคิ อลมอสเฟต ชนิดพีแชนแนล (2) เวอร์ตคิ อลมอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล ภาพท่ี 4-3 รูปรา่ งของมอสเฟต ทีม่ าของภาพ : http://www.eak-electronic.com/index.php?route=product/product&product_ id=334

161 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชอ่ื วชิ า งานพื้นฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ท่ี 7-8 ชือ่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ชวั่ โมง ชอื่ เร่ือง : เฟต จำนวน 4 ชว่ั โมง 4.2 เจเฟต 1) เจเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล โครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ เจเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล ประกอบด้วยสารกง่ึ ตวั นำชนดิ เอ็น เป็นสารกึง่ ตวั นำตอนใหญ่ จะมี ขาตอ่ ออกมาใชง้ าน 2 ขา คอื ขาเดรน (Drain) หรอื ขา D กับขาซอส (Source) หรือขา S ซึง่ เปน็ สารกึ่งตัวนำที่ บง่ บอกถงึ แชนแนลของเจเฟต และมสี ารกึ่งตัวนำชนิดพี ตอนเล็ก ๆ 2 ตอน ประกบอยูด่ า้ นข้าง มีขาต่อใชง้ าน คอื ขาเกต (Gate) หรือ ขา G โดยใช้กระบวนการเช่ือมตอ่ กันแบบแพรก่ ระจาย (Diffused) ส่วนสัญลกั ษณ์ของเจเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล จะมีหัวลูกศรช้ีเข้าท่ีขา G เพือ่ แสดงให้ทราบว่า ขา G เป็นสารก่งึ ตวั นำชนิดพี ซ่ึงจะเป็นสารกงึ่ ตัวนำชนิดตรงข้ามกบั ทีข่ า D และขา S D (เดรน) D G (เกต) N P G P S S (ซอส) ภาพท่ี 4-4 โครงสรา้ งและสัญลักษณข์ องเจเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล การไบอัสเจเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล การจ่ายไบอัสทถี่ กู ต้องให้กับเจเฟต จะตอ้ งจา่ ยไบอัสตรงให้ขา S และจา่ ยไบอัสกลบั ใหข้ า D กับขา G เมื่อเทียบกบั ขา S

162 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพ้ืนฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ชอ่ื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชอ่ื เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ชว่ั โมง D IG N ID VDD G P P VGG S ภาพท่ี 4-5 การไบอสั เจเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล การทำงานของเจเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล ถ้าจ่ายไบอัสให้กับเจเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล เฉพาะท่ีขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะมี กระแส ID ไหลผ่านระหว่างขา D กบั ขา S สงู มากค่าหน่ึงและมีค่ากระแสคงท่ตี ลอดเวลา นน่ั คือ เจเฟต ทำงาน เมื่อจ่ายแรงดัน VGG ซึ่งเป็นแรงดันลบให้กับขา G เมื่อเทียบกับขา S จะเป็นการจ่ายไบอัส กลับให้รอยต่อขา G กับขา S เหมือนกับการจ่ายไบอัสกลับให้กับไดโอด จึงส่งผลให้เกิดแบตเตอรี่สมมติหรือดี พลีชั่นริจิน (ช่องว่าง) ขึ้น ระหว่างรอยต่อ P-N ดีพลีชั่นริจินนี้ จะเป็นตัวขัดขวางการไหลของกระแส ID ที่ไหล ระหว่างขา D กบั ขา S ใหไ้ หลได้น้อยลง นน่ั คอื เกดิ คา่ ความตา้ นทานระหวา่ งขา D กับขา S มากข้ึน ซึ่งคา่ ความ ต้านทานน้ี จะเปลีย่ นแปลงไปตามค่าแรงดนั ไบอัสกลบั ท่ีขา G กบั ขา S ทำให้กระแส ID ไหลเปล่ียนแปลงตามไป ดว้ ย กระแส ID ที่ ไหลเปล่ียนแปลงนี้ สามารถควบคุมไดโ้ ดยการเปล่ียนแปลงค่าแรงดัน VGG ย่ิงจ่ายแรงดนั VGG ใหก้ ับขา G เมื่อเทียบกับขา S มาก จะสง่ ผลใหเ้ กดิ แบตเตอรีส่ มมติ หรอื ดี พลีช่นั รจิ ิน (ชอ่ งว่าง) มากยงิ่ ขึน้ ทำใหก้ ระแส ID ไหลผ่านระหวา่ งขา D กบั ขา S ย่งิ นอ้ ยลง 2) เจเฟต ชนิดพแี ชนแนล โครงสรา้ งและสัญลกั ษณ์ เจเฟต ชนิดพแี ชนแนล มโี ครงสร้าง ประกอบดว้ ย สารก่ึงตวั นำชนิดพี เป็นสารกงึ่ ตวั นำตอน ใหญ่ มขี าต่อออกมาใช้งาน 2 ขา คอื ขาเดรน (Drain) หรือขา D และขาซอส (Source) หรอื ขา S ซ่งึ จะบ่งบอก ถึงแชนแนลของเจเฟต และมสี ารกึง่ ตัวนำชนิดเอน็ ตอนเลก็ ๆ 2 ตอน ประกบอยูด่ า้ นข้าง มีขาต่อออกมาใช้งาน คือ ขาเกต (Gate) หรอื ขา G โดยใช้กระบวนการเช่อื มต่อกันแบบแพร่กระจาย (Diffused)

163 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอ่ื วชิ า งานพนื้ ฐานวงจรอิเล็กทรอนกิ ส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ช่ือหน่วย เฟต จำนวน 10 ช่ัวโมง ชื่อเรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง สัญลักษณ์ของเจเฟต ชนิดพีแชนแนล จะมีหัวลูกศรชี้เข้าที่ขา G เพื่อแสดงใหท้ ราบว่าขา G เปน็ สารกึ่งตวั นำชนดิ เอ็น (N : Negative) ซึง่ จะเปน็ สารกง่ึ ตวั นำชนดิ ตรงขา้ มกบั ขา D และขา S D (เดรน) D G (เกต) P N G N S S (ซอส) ภาพท่ี 4-6 โครงสร้างและสญั ลักษณ์ของเจเฟตชนดิ พแี ชนแนล การไบอสั เจเฟต ชนดิ พแี ชนแนล การจ่ายไบอัสทีถ่ ูกต้องใหก้ ับเจเฟต จะต้องจ่ายไบอัสตรงให้กบั ขา S และจา่ ยไบอสั กลบั ให้ กบั ขา D กบั ขา G เม่ือเทียบกบั ขา S D IG P ID VDD G N N VGG S ภาพท่ี 4-7 การไบอสั เจเฟต ชนิดพีแชนแนล

164 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชอื่ วชิ า งานพ้ืนฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนคร้งั ท่ี 7-8 ช่อื หน่วย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ช่อื เรื่อง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง การทำงานของเจเฟต ชนิดพแี ชนแนล ถ้าจ่ายไบอัสให้กับเจเฟต ชนิดพีแชนแนล เฉพาะท่ีขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะมี กระแส ID ไหลผา่ นระหวา่ งขา D กับขา S สูงมากค่าหนึง่ และมีค่ากระแสคงท่ตี ลอดเวลา นัน่ คอื เจเฟต ทำงาน เมือ่ จา่ ยแรงดนั VGG ซ่ึงเปน็ แรงดนั บวกจ่ายให้กบั ขา G เมื่อเทียบกบั ขา S เป็นการจ่ายไบอสั กลับให้รอยต่อขา G กับขา S เหมือนกับการจ่ายไบอัสกลับให้กับไดโอด จึงส่งผลให้เกิดแบตเตอรี่สมมติหรือดี พลีช่ันรจิ นิ ขนึ้ ระหว่างรอยต่อ P-N ดีพลชี ่นั ริจนิ นี้ เปน็ ตวั ขัดขวางการไหลของกระแส ID ทีไ่ หลระหว่างขา D กับ ขา S ทำให้ไหลได้ น้อยลง นั่นคือ เกิดค่าความต้านทานระหว่างขา D กับขา S มากขึ้น โดยค่าความต้านทานน้ี จะเปลี่ยนแปลงไปตามค่าแรงดันไบอัสกลับที่ขา G กับขา S ทำให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กระแส ID ทีไ่ หลเปลี่ยนแปลงน้ี สามารถควบคมุ ได้โดยการเปล่ียนแปลงค่าแรงดนั VGG ยิง่ จา่ ยแรงดัน VGG ใหก้ ับขา G เมอ่ื เทยี บกับขา S มาก จะส่งผลใหเ้ กดิ แบตเตอร่ีสมมติหรือดี พลชี น่ั ริจนิ (ช่องวา่ ง) มากยง่ิ ขึ้น ทำใหก้ ระแส ID ไหลผา่ นระหวา่ งขา D กบั ขา S ยิง่ นอ้ ยลง 4.3 ดพี ลชี ั่นมอสเฟต 1) ดีพลีชั่นมอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล โครงสรา้ งและสัญลกั ษณ์ ดีพลีชั่นมอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล เป็นมอสเฟต ที่ส่วนของขา D และขา S เป็นสารกึ่ง ตวั นำชนดิ N ถกู สรา้ งบนฐานรอง ชนดิ P สว่ นทเี่ ปน็ ขา D และขา S ถกู ตอ่ ถึงกนั ด้วยฐานรองที่เป็นสารก่ึงตัวนำ ชนิดเดียว กันกับสารท่ีขา D และขา S ส่วนที่เป็นขา G จะเป็นแผ่นโลหะถูกแยกออกไปต่างหาก ซึ่งเป็นสารก่งึ ตัวนำชนิดเดียว กับฐานรอง โดยมีฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์ (Silicon Dioxide) หรือ SiO2 ขั้นกลาง นอกจากนี้ ขาฐานรอง (SS) ต้องต่อเขา้ กบั ขา S เสมอ สญั ลกั ษณ์ของดีพลีช่นั มอสเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล จะมีขา G เขยี นแยกออกตา่ งหาก ส่วน ของขา D และขา S จะเขยี นต่อถงึ กัน แสดงว่าเปน็ สารกงึ่ ตัวนำชนิด N หัวลกู ศรทชี่ เ้ี ขา้ แสดงไว้ท่ีฐานรอง (SS) เพอ่ื บ่งบอกว่าเปน็ สารกึ่งตวั นำชนิด P นอกจากน้ี ขาฐานรอง (SS) จะตอ้ งเขยี นตอ่ กบั ขา S

165 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหสั วิชา 30105-0003 ช่ือวิชา งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนคร้ังท่ี 7-8 ช่อื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชอ่ื เร่ือง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง SGD D NN SiO2 P G ฐานรอง SS S ภาพท่ี 4-8 โครงสรา้ งและสญั ลักษณข์ องดีพลีชนั่ มอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล การไบอสั ดพี ลีชั่นมอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล การจา่ ยไบอัสท่ีถกู ตอ้ งให้กับดีพลชี ัน่ มอสเฟต จะเหมือนกบั การจา่ ยไบอสั ให้กับเจเฟต คอื จ่ายไบอัสตรงใหข้ า S และจ่ายไบอสั กลบั ใหก้ บั ขา D กับขา G เมื่อเทียบกับขา S VDD VGG D SG SiO2 NN P ภาพท่ี 4-9 การไบอสั ดพี ลชี ั่นมอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล

166 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชือ่ วชิ า งานพืน้ ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครง้ั ท่ี 7-8 ชอื่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ชอ่ื เร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง การทำงานของดพี ลีชั่นมอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล ถา้ จ่ายไบอัสใหเ้ ฉพาะขา D กับขา S ดว้ ยแรงดนั VDD จะมกี ระแส ID ไหลผ่านระหว่าง ขา D กบั ขา S สูงมากคา่ หน่ึงและมีคา่ กระแสคงทีต่ ลอดเวลา นน่ั คอื ดีพลีชั่นมอสเฟตทำงาน เมอื่ จา่ ยแรงดนั VGG เปน็ แรงดนั ลบใหก้ ับขา G เมือ่ เทยี บกบั ขา S เปน็ การจา่ ยไบอสั กลับให้ รอยต่อขา G กับขา S ศักย์ลบที่ขา G จะผลักอิเล็กตรอนอิสระระหว่างรอยต่อขา D และขา S เคลื่อนที่ออกไป และดงึ โฮลเขา้ ไปแทนท่ี ทำใหส้ ารกง่ึ ตัวนำรอยตอ่ ขา D และขา S เปล่ียนสภาพจากสารกงึ่ ตวั นำชนิด N เป็นสาร กง่ึ ตวั นำ ชนิด P ตา้ นทานการไหลของกระแส ID ท่ไี หลระหว่างขา D กบั ขา S ให้ไหลไดน้ อ้ ยลง ถ้าปรับแรงดันไบอัสกลับให้กับขา G กับขา S เพิ่มมากขึ้น ศักย์ลบที่ขา G จะผลัก อิเล็กตรอนอิสระออกไปและดึงโฮลเข้าแทนที่มากขึ้น สภาพการเปลี่ยนแปลงของสารที่รอยต่อขา D และขา S เปน็ สารกึง่ ตัวนำชนิดพี (P) มากขึ้น ตา้ นทานการไหลของกระแส ID ใหไ้ หลยิ่งนอ้ ยลง 2) ดพี ลีชนั่ มอสเฟต ชนิดพีแชนแนล โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของดีพลีชน่ั มอสเฟตชนดิ พีแชนแนล ดพี ลีช่นั มอสเฟต ชนดิ พแี ชนแนล เป็นมอสเฟตท่ีสว่ นของขา D และขา S เป็นสารก่งึ ตัวนำ ชนิด P ถกู สรา้ งบนฐานรองชนิด N ส่วนท่ขี า D และขา S ถกู ตอ่ ถึงกนั ดว้ ยฐานรองที่เปน็ สารกึ่งตวั นำชนิดเดียว กนั กับสารทขี่ า D และขา S สว่ นของขา G เป็นแผ่นโลหะถูกแยกออกไปต่างหาก เป็นสารก่ึงตัวนำชนดิ เดยี วกบั ฐานรอง โดยมีฉนวนซิลกิ อนไดออกไซด์ (Silicon Dioxide) หรือ SiO2 ขน้ั กลางขาฐานรองซงึ่ ต้องตอ่ เขา้ กับขา S สญั ลักษณ์ของดพี ลีช่ันมอสเฟต ชนดิ พแี ชนแนล จะมีขา G เขียนแยกออกตา่ งหาก ส่วนขา D และ S จะเขียนต่อถึงกนั แสดงว่าเป็นสารกึง่ ตวั นำชนิดพี หวั ลกู ศรที่ชอ้ี อกแสดงไวท้ ี่ฐานรอง (SS) เพ่ือบ่งบอก ถึงวา่ เปน็ สารก่ึงตัวนำชนดิ เอ็น ขาฐานรอง (SS) จะต่อกับขา S SG D D P +++++ P SiO2 + G N ฐานรอง SS S ภาพท่ี 4-10 โครงสร้างและสัญลักษณ์ของดพี ลชี นั่ มอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล

167 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชื่อวิชา งานพนื้ ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ สอนครัง้ ที่ 7-8 ชือ่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชื่อเร่ือง : เฟต จำนวน 4 ชวั่ โมง การไบอสั ดีพลีช่ันมอสเฟต ชนิดพีแชนแนล การจ่ายไบอสั ที่ถูกตอ้ งให้กับดีพลชี ัน่ มอสเฟต ชนดิ พแี ชนแนล จะเหมอื นกับการจา่ ยไบอัส ใหก้ บั เจเฟต คือ จ่ายไบอสั ตรงให้กับขา S และจ่ายไบอัสกลบั ใหก้ บั ขา D กบั ขา G เม่อื เทียบกบั ขา S VDD VGG D SG SiO2 PP N ภาพท่ี 4-11 การไบอสั ดีพลีช่ันมอสเฟต ชนดิ พแี ชนแนล การทำงานของดพี ลีชัน่ มอสเฟต ชนิดพแี ชนแนล ถ้าจ่ายไบอัสให้เฉพาะขา D กบั ขา S ดว้ ยแรงดนั VDD จะมีกระแส ID ไหลผา่ นระหว่าง ขา D กบั ขา S สูงมากคา่ หน่งึ และมคี า่ กระแสคงทตี่ ลอดเวลา นนั่ คอื ดพี ลีช่ันมอสเฟตทำงาน เม่ือจ่ายแรงดนั VGG ซง่ึ เปน็ แรงดันบวกให้กบั ขา G เทยี บกบั ขา S เปน็ การจ่ายไบอัสกลับ ให้รอยต่อขา G กับขา S ศักย์บวกที่ขา G จะผลักโฮลระหว่างรอยต่อขา D และขา S ให้เคลื่อนที่ออกและดึง อเิ ลก็ ตรอนอิสระเขา้ ไปแทนที่ ทำให้สารก่งึ ตัวนำท่ีรอยตอ่ ขา D และขา S แปรสภาพจากสารกึง่ ตวั นำชนิด P เป็น สารกง่ึ ตวั นำชนดิ N ต้านทานการไหลของกระแส ID ทไ่ี หลระหวา่ งขา D กับขา S ใหไ้ หลได้นอ้ ยลง ถ้าปรับแรงดันไบอัสกลับให้กับขา G กับขา S มากยิ่งขึ้น ศักย์บวกท่ีขา G จะผลักโฮล ออกไปและดึงอิเล็กตรอนอิสระเข้าแทนทีม่ ากขึ้น สภาพการเปลี่ยนแปลงของสารที่รอยต่อขา D และขา S เป็น สารกึง่ ตัวนำชนิด N มากขน้ึ ตา้ นทานการไหลของกระแส ID ให้ไหลยงิ่ นอ้ ยลง

168 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอื่ วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครัง้ ที่ 7-8 ชอ่ื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ช่ัวโมง ชอื่ เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ช่วั โมง 4.4 เอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต 1) เอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล โครงสร้างและสัญลักษณ์ เอนฮารน์ เมนตม์ อสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล มีโครงสรา้ งคล้ายกับดพี ลชี ่นั มอสเฟต ชนิดเอ็น แชนแนล คือ ส่วนของขา D และขา S เป็นสารชนิด N ถูกสร้างบนฐานรองชนิด P แต่แตกต่างตรงส่วนท่เี ป็นขา D และ ขา S จะถกู แยกออกจากกนั ด้วยฐานรองท่ีเปน็ สารก่ึงตัวนำต่างชนิดกนั กับสารทข่ี า D และขา S ส่วนขา G เป็นแผ่นโลหะถูกแยกออกไปต่างหาก เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเดียวกับฐานรอง โดยมีฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์ หรือ SiO2 ขนั้ กลางขาฐานรอง จะต้องตอ่ เข้ากบั ขา S เสมอ สัญลักษณ์ของเอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล จะมีขา G เขียนแยกออก ต่างหาก ส่วนของขา D และขา S จะเขียนแยกออกจากกัน แสดงว่าเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N หัวลูกศรที่ชี้เข้า แสดงไวท้ ฐี่ านรอง เพือ่ บ่งบอกวา่ เปน็ สารก่งึ ตัวนำชนดิ P ซ่ึงขาฐานรอง (SS) จะตอ้ งตอ่ กบั ขา S SG D D NN SiO2 P G ฐานรอง SS S ภาพท่ี 4-12 โครงสร้างและสัญลักษณ์ของเอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล การไบอสั เอนฮารน์ เมนต์มอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล การจา่ ยไบอัสที่ถกู ตอ้ งให้กับเอนฮาร์นเมนตม์ อสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล จะต้องจ่ายไบอสั ตรงให้กบั ขา G และขา S เมอื่ เทยี บกบั ขา D และจ่ายไบอัสกลบั ให้กับขา D

169 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชอ่ื วชิ า งานพื้นฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ช่ือหนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชอื่ เรือ่ ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง VDD D VGG SG +++ SiO2 NN P ภาพท่ี 4-13 การไบอสั เอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล การทำงานของเอนฮารน์ เมนต์มอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล ถ้าจ่ายไบอัสให้เฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะไม่มีกระแส ID ไหลผ่านระหว่าง ขา D กับขา S เพราะระหว่างรอยต่อส่วนที่เป็นขา D กับขา S ถูกขั้นด้วยฐานรอง เกิดความต้านทานสูงและ ตา้ นทานการไหลของกระแส ID น่ันคือ เอนฮารน์ เมนต์มอสเฟตไม่ทำงาน เมือ่ จา่ ยแรงดัน VGG ซึ่งเป็นแรงดันบวกใหก้ บั ขา G เทยี บกบั ขา S เปน็ การจ่ายไบอสั ตรงให้ รอยต่อขา G กับขา S ศักย์บวกที่ขา G จะผลักโฮลระหว่างรอยต่อขา D และขา S ให้เคลื่อนที่ออกและดึง อิเลก็ ตรอนอสิ ระเข้าไปแทนท่ี ทำให้สารก่งึ ตวั นำระหว่างรอยต่อขา D และขา S แปรสภาพเป็นสารก่ึงตัวนำชนิด N ตอ่ สารกงึ่ ตวั นำทีข่ า D และขา S เขา้ ด้วยกนั ทำใหเ้ กิดการไหลของกระแส ID ในวงจร ถ้าหากจ่ายไบอัสตรงให้กับขา G และขา S น้อย ศักย์บวกที่ขา G จะผลักโฮลและดึง อิเลก็ ตรอนอิสระเขา้ แทนที่น้อย การเปล่ียนสภาพระหวา่ งรอยต่อขา D และ S ให้เปน็ สารกึ่งตวั นำชนดิ N น้อย ทำให้เกิดกระแส ID ไหลผ่านไดน้ ้อย ถา้ จา่ ยไบอัสตรงที่ขา G กบั ขา S มาก ศกั ยบ์ วกทีข่ า G จะผลักโฮลและดึง อเิ ล็กตรอนอิสระเข้าแทนทีจ่ ะมาก การเปลี่ยนสภาพระหวา่ งรอยต่อขา D และ S ให้เป็นสารก่ึงตวั นำชนดิ N มาก ทำใหเ้ กิดกระแส ID ไหลผา่ นไดม้ าก

170 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครัง้ ท่ี 7-8 ช่ือหนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชัว่ โมง ชือ่ เรื่อง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง 2) เอนฮารน์ เมนต์มอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล โครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ เอนฮาร์นเมนตม์ อสเฟต ชนิดพีแชนแนล มีโครงสร้างทส่ี ่วนของขา D และขา S เป็นสาร ชนิดพี ถกู สรา้ งบนฐานรอง ชนิดเอ็น ถูกแยกออกจากกันดว้ ยฐานรอง ส่วนของขา G เป็นแผน่ โลหะถูกแยกออก อิสระ เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดเดียวกับฐานรอง โดยมีฉนวนซิลิกอนไดออกไซด์ หรือ SiO2 ขั้นกลางขาฐานรอง จะตอ้ งต่อเข้ากับ ขา S เสมอ สญั ลกั ษณ์ของเอนฮารน์ เมนต์มอสเฟตชนดิ พแี ชนแนล จะมขี า G เขียนแยกออกต่างหาก ส่วนขา D และขา S เขียนแยกออกจากกัน แสดงว่าเปน็ สารกง่ึ ตวั นำชนดิ พี หัวลูกศรที่ชอ้ี อกแสดงไว้ทฐ่ี านรอง ซึง่ จะเขยี นตอ่ กับขา S SG D D PP SiO2 N G ฐานรอง SS S ภาพท่ี 4-14 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของเอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนิดพีแชนแนล การไบอัสเอนฮาร์นเมนตม์ อสเฟต ชนิดพแี ชนแนล การจ่ายไบอสั ที่ถกู ต้องให้กับเอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล จะต้องจา่ ยไบอัสตรง ให้ขา G และ ขา S เม่อื เทียบกับขา D และจา่ ยไบอัสกลบั ให้กบั ขา D

171 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพ้นื ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครงั้ ท่ี 7-8 ชือ่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชื่อเรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง VDD D VGG SG ----- SiO2 PP N ภาพที่ 4-15 การไบอสั เอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต ชนิดพแี ชนแนล การทำงานของเอนฮารน์ เมนต์มอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล ถา้ จา่ ยไบอสั เฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะไมม่ ีกระแส ID ไหลผ่านระหว่างขา D กับขา S เพราะระหว่างรอยต่อท่ีขา D กับขา S ถูกขั้นด้วยฐานรอง (SS) เกิดความต้านทานสูงและต้านทานการ ไหลของกระแส ID น่นั คือ เอนฮารน์ เมนต์มอสเฟตไม่ทำงาน เมื่อจ่ายแรงดัน VGG ซึ่งเป็นแรงดันลบให้กับขา G เทียบกับขา S เป็นการจ่ายไบอัสตรง ใหก้ ับรอยต่อขา G กับขา S ศักยล์ บทขี่ า G จะผลกั อเิ ล็กตรอนระหว่างรอยต่อขา D และขา S ให้เคลอ่ื นที่ออกไป และดึงโฮลเขา้ ไปแทนท่ี ทำให้สารก่ึงตวั นำระหว่างรอยตอ่ ขา D และขา S เปลยี่ นสภาพเปน็ สารกึ่งตัวนำชนิด P ตอ่ สารกึ่งตัวนำทีข่ า D และขา S เขา้ ดว้ ยกัน ทำให้เกดิ การไหลของกระแส ID ในวงจร ถ้าจ่ายไบอัสตรงท่ีขา G กับขา S น้อย ศักย์ลบที่ขา G จะผลักอิเล็กตรอนอิสระและดงึ โฮล เข้าแทนที่น้อย การแปรสภาพระหว่างรอยต่อขา D และขา S ให้เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N น้อยตาม ทำให้เกิด กระแส ID ไหลผา่ นไดน้ ้อย และถ้าจา่ ยไบอสั ตรงทีข่ า G กับขา S มาก ศักยบ์ วกทข่ี า จะผลกั อิเล็กตรอนอิสระและ ดงึ โฮลเข้าแทนท่จี ะมาก การแปรสภาพระหว่างรอยต่อขา D และขา S ใหเ้ ป็นสารก่งึ ตวั นำชนดิ N มาก ทำให้เกิด กระแส ID ไหลผ่านไดม้ าก

172 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ช่อื วิชา งานพื้นฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครั้งที่ 7-8 ชอ่ื หน่วย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ช่อื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง 4.5 เวอร์ติคอลมอสเฟต 1) เวอร์ติคอลมอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล โครงสรา้ งและสัญลกั ษณ์ สารกง่ึ ตัวนำชนดิ N+ คือ สารก่ึงตัวนำชนดิ N ทเี่ ตมิ ธาตุเจือปนหรอื การโด๊ปมากกว่าปกติ ทำให้อิเล็กตรอนอสิ ระมากขึน้ และมีความต้านทานภายในลดลง ส่วนสารกึง่ ตัวนำชนดิ N- คือ สารกึ่งตัวนำชนิด N ทเ่ี ตมิ ธาตเุ จือปนหรอื การโดป๊ นอ้ ยกว่าปกติ ทำให้อิเลก็ ตรอนอสิ ระมากข้ึน และมีความตา้ นทานภายในมากขนึ้ ตอนกลางด้านบนถกู เจาะเปน็ รูปตัววี ทะลุผ่านผวิ ชนั้ N+ ช้นั P และชั้น N- บางสว่ นทำให้ ส่วนขา S แยกออกเปน็ 2 สว่ น โดยขา S ท่ตี อ่ ใชง้ านถกู ต่อกบั สารก่งึ ตวั นำ ทง้ั ชนดิ N+ และชนิด P ทั้ง 2 ดา้ น และตอ่ ร่วมกันออกมาเปน็ ขา S ชดุ เดยี ว ส่วนขา D เปน็ สารกึ่งตัวนำชนิด N+ ของชัน้ ฐานรอง (SS) ระหวา่ งส่วน ของขา S และส่วนของขา D จะถกู แยกออกจากกนั ขา G จะถูกแยกออกอย่างอสิ ระ โดยมซี ิลกิ อนไดออกไซด์ ขนั้ กลาง ทำให้ขา ทงั้ 3 ถกู แยก ออกจากกนั GS S N+ N+ SiO2 G PP D N- ชน้ั อิพแิ ทกเชียล N+ ชนั้ ฐานรอง D ภาพท่ี 4-16 โครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ของเวอร์ตคิ อลมอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล การไบอัสเวอร์ตคิ อลมอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล การจ่ายแรงดันไบอัสให้กับเวอร์ติคอลมอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนลนั้น เพื่อให้สามารถ ทำงานได้ จะตอ้ งจา่ ยไบอัสเหมือนกบั เอนฮาร์นเมนต์มอสเฟต คือ ตอ้ งจ่ายไบอสั ตรงให้ขา G และขา S เทียบกับ ขา D และจา่ ยไบอสั กลบั ใหก้ บั ขา D

173 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชือ่ วิชา งานพนื้ ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ที่ 7-8 ชือ่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ชอ่ื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง G VGG S N+ N+ VDD PP ID N- ช้ันอิพแิ ทกเชียล N+ ชนั้ ฐานรอง D ภาพท่ี 4-17 การไบอสั เวอรต์ คิ อลมอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล การทำงานของเวอร์ตคิ อลมอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล สามารถอธบิ ายได้ ดงั นี้ ถ้าจ่ายไบอัสเฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะไมม่ ีกระแส ID ไหลผ่านระหว่างขา D กบั ขา S เพราะท่ีขา S เปน็ สาร N+ กับทีข่ า D เป็นสาร N+ และสาร N- ถกู ขนั้ ดว้ ยสาร P ทต่ี อ่ รว่ มกับขา S ท่ีขา S ซึ่งเป็นสาร P จะไดร้ บั ไบอสั กลบั จากแรงดนั VDD เกิดความตา้ นทานสงู ระหว่างรอยตอ่ ขา D กับขา S ต้านทาน การไหลของกระแส ID นนั่ คอื วี มอส ไม่ทำงาน เมื่อจา่ ยแรงดัน VGG ซึ่งเป็นแรงดนั บวกใหข้ า G เทยี บกับขา S เป็นการจ่ายไบอัสตรง ศกั ย์ บวกทขี่ า G จะผลกั โฮลที่ขา S ซ่งึ เป็นสาร P ใหเ้ คลือ่ นท่ีห่างออกจากบริเวณรปู ตัดตวั V และดึงอิเล็กตรอนเข้า ไปแทนที่ ทำให้สารกึ่งตัวนำชนิด P บริเวณรูปตัดตัว V เปลี่ยนสภาพเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N ต่อเชื่อมสารกง่ึ ตัวนำชนิด N+ ทข่ี า S เขา้ กับสารก่ึงตวั นำ N- และ N+ ท่ีขา D ทำให้เกิดการไหลของกระแส ID ในวงจร ถ้าศักย์บวกที่ขา G เทียบกับขา S น้อย ศักย์บวกที่ขา G จะผลักโฮลบริเวณรูปตัดตัว V ใน สารกึ่งตัวนำชนิด P ที่ขา S ให้ห่างออกไปได้น้อย และดึงอิเล็กตรอนเข้าไปแทนที่ได้น้อย เปลี่ยนสภาพสาร P บริเวณรูปตัดตวั V เปน็ สาร N ได้น้อย มีกระแส ID ไหลในวงจรนอ้ ย ถ้าศักย์บวกที่ขา G เทียบกับขา S มาก ศักย์บวกที่ขา G จะผลักโฮลบริเวณรูปตัดตัว V ใน สารก่ึงตวั นำชนดิ P ที่ขา S ให้หา่ งออกไปไดม้ าก และดงึ อิเลก็ ตรอนเข้าไปแทนที่ได้มาก เปล่ยี นสภาพจากสารกึ่ง ตัวนำชนดิ P บริเวณรปู ตดั ตัว V เป็นสารกง่ึ ตัวนำชนดิ N ไดม้ าก มีกระแส ID ไหลในวงจรมาก

174 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชอื่ วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ชอื่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชอ่ื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ช่วั โมง 2) เวอรต์ ิคอลมอสเฟต ชนิดพีแชนแนล โครงสร้างและสัญลักษณ์ สารกึ่งตัวนำชนิด P+ คือ สารกึ่งตัวนำชนดิ P ที่เติมธาตเุ จือปนหรือการโด๊ปมากกว่าปกติ ทำให้อเิ ลก็ ตรอน อิสระมากขึน้ และมคี วามต้านทานภายในลดลง ส่วนสารก่ึงตวั นำชนดิ P- คอื สารกง่ึ ตวั นำชนดิ P ทเ่ี ตมิ ธาตเุ จอื ปนหรือการโด๊ปนอ้ ยกวา่ ปกติ ทำให้อเิ ลก็ ตรอนอิสระมากข้นึ และมคี วามต้านทานภายในมากข้นึ ตอนกลางดา้ นบนถกู เจาะเปน็ รูปตวั วี ทะลุผ่านผวิ ช้นั P+ ชนั้ N และช้นั P- บางสว่ น ทำให้ ส่วนของขา S แยกออกเป็น 2 ส่วน โดยขา S ที่ต่อใช้งานถูกต่อกบั สารก่ึงตวั นำ ทั้งชนิด P+ และชนิด N ทั้ง 2 ดา้ น และตอ่ รว่ มกันออกมาเปน็ ขา S ชุดเดียว สว่ นขา D เปน็ สารกึง่ ตวั นำชนิด P+ ของชั้นฐานรอง (SS) ระหว่าง สว่ นของขา S และสว่ นของขา D จะถูกแยกออกจากกนั ขา G จะถูกแยกออกอย่างอิสระโดยมีซิลกิ อนไดออกไซด์ ข้ันกลาง ทำใหข้ า ทง้ั 3 ถูกแยก ออกจากกัน GS S P+ P+ SiO2 G NN D P- ช้ันอิพิแทกเชยี ล P+ ช้นั ฐานรอง D ภาพท่ี 4-18 โครงสรา้ งและสัญลกั ษณข์ องเวอร์ตคิ อลมอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล การไบอสั เวอร์ติคอลมอสเฟต ชนดิ พแี ชนแนล การจ่ายแรงดันไบอัสให้กบั เวอรต์ ิคอลมอสเฟต ชนิดพีแชนแนล เพื่อให้สามารถทำงานได้ จะต้องจา่ ยไบอัสเหมอื นกับเอนฮารน์ เมนต์มอสเฟต คือ ต้องจา่ ยไบอัสตรงให้ขา G และขา S เทียบกบั ขา D และ จา่ ยไบอัสกลับให้กบั ขา D

175 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพืน้ ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนคร้งั ท่ี 7-8 ชอ่ื หน่วย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ช่อื เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง G VGG S ID P+ P+ VDD NN P- ชน้ั อพิ แิ ทกเชยี ล P+ ชั้นฐานรอง D ภาพท่ี 4-19 การไบอสั เวอรต์ ิคอลมอสเฟตชนดิ เอ็นแชนแนล การทำงานของเวอร์ติคอลมอสเฟต ชนิดพีแชนแนล สามารถอธิบายได้ ดงั นี้ ถา้ จ่ายไบอสั เฉพาะขา D กบั ขา S ด้วยแรงดนั VDD จะไมม่ กี ระแส ID ไหลผา่ นระหว่างขา D กบั ขา S เพราะทข่ี า S เป็นสาร P+ กับท่ีขา D เป็นสาร P+ และสาร P- ถูกขนั้ ด้วยสาร N ท่ีต่อร่วมกับขา S ที่ขา S ซง่ึ เปน็ สาร N จะได้รบั ไบอสั กลบั จากแรงดัน VDD เกิดความต้านทานสงู ระหว่างรอยต่อขา D กับขา S ตา้ นทาน การไหลของกระแส ID นน่ั คือ วี มอส ยังไมท่ ำงาน เม่อื จ่ายแรงดนั VGG ซง่ึ เป็นแรงดนั ลบให้ขา G เทยี บกับขา S เปน็ การจ่ายไบอัสตรง ศักย์ ลบทีข่ า G จะผลักอเิ ล็กตรอนท่ีขา S ซ่ึงเปน็ สาร N ใหเ้ คลอ่ื นท่หี ่างออกจากบรเิ วณรูปตัดตัว V และดึงโฮลเข้า ไปแทนที่ ทำให้สารกึ่งตัวนำชนิด N บริเวณรูปตัดตัว V เปลี่ยนสภาพเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด P ต่อเชื่อมสารก่ึง ตวั นำชนิด P+ ทีข่ า S เขา้ กบั สารก่งึ ตวั นำ P- และ P+ ที่ขา D ทำใหเ้ กดิ การไหลของกระแส ID ในวงจร ถ้าศักย์ลบท่ีขา G เทียบกับขา S น้อย ศักย์ลบท่ีขา G จะผลักอิเล็กตรอนบรเิ วณรปู ตัดตัว V ในสารกึง่ ตวั นำชนิด N ทีข่ า S ให้ห่างออกไปไดน้ อ้ ย และดงึ โฮลเข้าไปแทนทไี่ ดน้ ้อย เปล่ียนสภาพสาร N บริเวณ รปู ตัดตัว V เปน็ สาร P ได้น้อย มกี ระแส ID ไหลในวงจรน้อย ถา้ ศกั ย์ลบท่ีขา G เทยี บกับขา S มาก ศักย์ลบท่ีขา G จะผลกั อิเล็กตรอนบริเวณรูปตัดตวั V ในสารกึ่งตัวนำชนิด P ที่ขา S ให้ห่างออกไปได้มาก และดึงโฮลเข้าไปแทนที่ได้มาก เปลี่ยนสภาพจากสารกึง่ ตวั นำชนดิ P บริเวณรูปตัดตัว V เป็นสารกงึ่ ตัวนำชนิด N ได้มาก มีกระแส ID ไหลในวงจรมาก

176 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอ่ื วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครัง้ ท่ี 7-8 ชื่อหน่วย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชื่อเรือ่ ง : เฟต จำนวน 4 ชวั่ โมง 4.6 การวัดและตรวจสอบเฟต ขั้นตอนการวดั มอสเฟต 1) ตั้งมิเตอร์ท่ี Rx10k ใช้สายบวกแตะท่ีขาเกต (G) และลบท่ีขาซอส (S) คา่ ที่อ่านได้จะมคี ่าเท่ากับ อินฟนิ ติ ้ี () (เขม็ ไมข่ ้นึ ) S G D ภาพท่ี 4-20 การวัดและตรวจสอบมอสเฟต 2) ปรับมเิ ตอร์ไปท่ี Rx1 นำสายบวกแตะที่ขาเดรน (D) และสายลบแตะท่ีขาซอส (S) เขม็ มิเตอร์จะ บา่ ยเบนไปทางขวาเกอื บเตม็ สเกล เมือ่ อ่านค่าความต้านทานจะได้คา่ ความต้านทานนอ้ ยมาก S G D ภาพท่ี 4-21 การวัดและตรวจสอบมอสเฟตด้วยวิธีการไบอสั 3) เมอื่ ทำตามขอ้ ท่ี 2 แลว้ ให้ทำการช็อตระหว่างขาเกต (G) กบั ขาซอส (S) ผลการวัดเข็มของมิเตอร์ จะตกลงมาทอ่ี ินฟินติ ้ี () 4) จากการวัดทงั้ 3 ข้อ แสดงว่า มอสเฟตอยใู่ นสภาพใช้งานได้

177 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชื่อวิชา งานพืน้ ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ที่ 7-8 ช่อื หน่วย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ช่อื เรือ่ ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง 4.7 วงจรใช้งานของเฟต 4.7.1 การจดั วงจรขาร่วมของเฟต เฟต เปน็ อุปกรณส์ ารกงึ่ ตัวนำตัวหนง่ึ ทีน่ ยิ มนำมาใช้ในวงจรขยายสญั ญาณ ซึ่งการควบคุมการ ทำงานของเฟตน้นั ขึ้นอยู่กับการจัดวงจรร่วมหรือคอมม่อนของเฟต สามารถจัดวงจรของเฟต ตามช่ือขาของเฟต ทต่ี อ่ รว่ มระหว่างขาอินพุตและขาเอาทพ์ ตุ ได้ 3 แบบ คือ (1) วงจรคอมม่อนเกต (Common Gate Circuit) (2) วงจรคอมม่อนเดรน (Common Drain Circuit) หรือ วงจรซอร์สฟอลโลเวอร์ (Source Follower Circuit) (3) วงจรคอมมอ่ นซอรส์ (Common Source Circuit) 1) วงจรคอมม่อนเกต วงจรคอมม่อนเกตหรอื วงจรเกตร่วม เปน็ วงจรท่ใี ช้ขาเกต (G) เปน็ ขาร่วมระหวา่ งอินพุตกับ เอาทพ์ ุต สญั ญาณจะป้อนเขา้ ขาซอร์ส (S) และสัญญาณจะถกู ส่งออกท่ีขาเดรน (D) ซ่ึงเปน็ ขาเอาทพ์ ตุ +VDD C1 S ID R2 D C2 Vi R1 G VO ก.) เจเฟต ชนิดเอ็น แชนแนล

178 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ช่อื วิชา งานพื้นฐานวงจรอิเล็กทรอนกิ ส์ สอนคร้ังที่ 7-8 ชื่อหนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ช่ือเรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง C1 S -VDD ID R2 D C2 Vi R1 G VO ข.) เจเฟต ชนิดพี แชนแนล ภาพท่ี 4-22 วงจรคอมม่อนเกตเบอ้ื งต้น จากวงจร สัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้าที่ขาซอส (S) กับขาเกต (G) โดยขาเกต (G) เป็นขากราวด์ ขาซอส (S) ไดร้ บั ไบอัสตรง จงึ ทำใหค้ ่าอินพุตอิมพีแดนซ์มีคา่ ต่ำ สัญญาณเอาท์พุต ออกที่ขาเดรน (D) กับขาเกต (G) เน่อื งจากขาเดรน (D) ไดร้ บั ไบอสั กลับ จึงทำให้ค่าเอาท์พุตอมิ พีแดนซม์ ีคา่ สงู เฟสของสัญญาณอินพุตกับเอาท์พตุ จะเหมอื นกัน คือ ถ้าสัญญาณอินพุตเป็นบวก สัญญาณเอาท์พตุ ออก มาเป็นบวก และถา้ สญั ญาณอนิ พตุ เป็นลบ สัญญาณเอาทพ์ ตุ ออกมาเป็นลบ วงจรเกตรว่ ม นำไปประยกุ ต์ใชง้ านได้กับวงจรซอสร่วมท่ีมคี า่ อมิ พีแดนซต์ ำ่ เพือ่ เปลี่ยนคา่ อมิ พีแดนซ์ ให้สงู ขน้ึ วงจรเกตรว่ มจะให้เสถยี รภาพของวงจรดี ใช้งานไดก้ บั ความถี่สูงๆ จงึ นำไปใช้ในวงจรขยายย่านความถ่สี งู เช่น ยา่ น VHF และ UHF วงจรจะใหอ้ ัตราขยายแรงดันและอตั ราขยายกำลังได้สูง

179 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชือ่ วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ชือ่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ชือ่ เรื่อง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง 2) วงจรคอมม่อนเดรน หรอื วงจรซอสตาม วงจรคอมมอ่ นเดรน หรอื วงจรเดรนร่วม เป็นวงจรท่ใี ช้ขาซอส (S) เปน็ ขาร่วมระหว่างอนิ พตุ กับเอาทพ์ ตุ สัญญาณจะป้อนเข้าขาเกต (G) และสัญญาณจะถกู ส่งออกทขี่ าซอรส์ (S) ซงึ่ เปน็ ขาเอาท์พุต +VDD ID C1 G D S C2 Vi R1 R2 VO ก.) เจเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล -VDD ID D C1 G S C2 Vi R1 R2 VO ข.) เจเฟต ชนดิ พี แชนแนล ภาพท่ี 4-23 วงจรคอมม่อนเดรนเบอื้ งต้น

180 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ช่อื วิชา งานพื้นฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนครั้งที่ 7-8 ช่ือหนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชวั่ โมง ชอื่ เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ชวั่ โมง จากวงจร ภาพที่ 4-23 สัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเขา้ ที่ขาเกต (G) กับขาเดรน (D) โดยขา เดรน (D) เปน็ ขาร่วม ขาเกต (G) ได้รับไบอัสกลับ จงึ ทำให้ค่าอินพตุ อิมพแี ดนซ์มคี า่ สูง สญั ญาณเอาท์พุตออกท่ี ขาซอส (S) กบั ขาเดรน (D) เนือ่ งจากขาซอส (S) ได้รับไบอัสตรง จึงทำใหค้ า่ เอาท์พตุ อมิ พแี ดนซม์ คี ่าต่ำมาก เฟสของสญั ญาณอนิ พุตกับเอาท์พุต จะเหมอื นกนั คอื ถา้ สัญญาณอนิ พุตเปน็ บวก สัญญาณ เอาท์พตุ ออกมาเป็นบวก และถ้าสัญญาณอินพุตเปน็ ลบ สญั ญาณเอาทพ์ ตุ ออกมาเปน็ ลบ วงจรเดรนร่วม นำไปใช้งานเป็นวงจรแมทชิ่ง ซึ่งเป็นวงจรที่ทำหน้าที่ปรับค่าอิมพีแดนซ์ของ วงจรใหเ้ หมาะสมกัน เพื่อการส่งผา่ นสัญญาณท่ดี ีทสี่ ดุ สามารถใหอ้ ตั ราขยายกระแสสูงและอัตราขยายกำลงั สูง 3) วงจรคอมมอ่ นซอส วงจรคอมม่อนซอส หรือ วงจรซอสร่วม เปน็ วงจรท่ใี ช้ขาซอส (S) เป็นขารว่ มระหว่างอินพุต กับเอาทพ์ ตุ สญั ญาณจะป้อนเขา้ ขาเกต (G) และสญั ญาณจะถกู ส่งออกทขี่ าเดรน (D) ซ่ึงเป็นขาเอาทพ์ ุต +VDD ID R2 C1 G D C2 Vi R1 S VO R3 C3 ก.) เจเฟต ชนดิ เอ็น แชนแนล

181 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ช่อื วชิ า งานพืน้ ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ช่ือหน่วย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชื่อเรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ช่วั โมง -VDD ID R2 C1 D C2 G S VO R3 C3 Vi R1 ข.) เจเฟต ชนิดพี แชนแนล ภาพท่ี 4-24 วงจรคอมมอ่ นซอสเบื้องต้น จากวงจร ภาพที่ 4-24 สัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้าที่ขาเกต (G) กับขาซอส (S) โดยขา ซอส (S) เปน็ ขารว่ ม ขาเกต (G) ได้รับไบอสั กลบั จึงทำใหค้ ่าอินพุตอิมพแี ดนซ์มคี ่าสูงมาก สญั ญาณเอาท์พุตออก ที่ขาเดรน (D) กับขาซอส (S) เน่อื งจากขาเดรน (D) ไดร้ ับไบอสั กลับ เทยี บกบั ขาซอส (S) ซึง่ เป็นสารตอนเดียวกัน จงึ ทำให้ค่าเอาทพ์ ตุ อิมพีแดนซม์ ีค่าต่ำกว่าอินพตุ อมิ พแี ดนซ์ เฟสของสัญญาณอินพุตกับเอาท์พุต จะต่างเฟสกัน 180O คือ ถ้าสัญญาณอินพุตเป็นบวก สัญญาณเอาท์พตุ ออกมาเป็นลบ และถ้าสญั ญาณอนิ พุตเป็นลบ สญั ญาณเอาท์พตุ ออกมาเปน็ บวก วงจรซอสร่วม นำไปใชเ้ ปน็ วงจรขยายสัญญาณท่วั ไป ใหค้ ุณภาพดีทางด้านการขยายแรงดนั และกำลัง

182 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชือ่ วิชา งานพื้นฐานวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ สอนครงั้ ท่ี 7-8 ช่ือหน่วย เฟต จำนวน 10 ช่ัวโมง ช่อื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชว่ั โมง 4.7.2 การจัดวงจรไบอัสเฟต การจัดวงจรไบอสั ให้กับเฟตทกุ ประเภท ทุกชนิด จะคลา้ ยกบั การจัดวงจรไบอสั ทรานซิสเตอร์ แต่จะมีความแตกตา่ งกัน ขน้ึ อยู่กบั ศักยข์ องแรงดันท่ีขาเกตของเฟตแต่ละชนดิ ต้องการ เพ่ือใหเ้ ฟตสามารถทำงาน ได้ถกู ตอ้ ง ลกั ษณะการจดั วงจรไบอสั เฟต สามารถแบ่งออกได้ 3 แบบ ดังน้ี คอื (1) วงจรไบอัสคงท่ี (Fixed Bias) (2) วงจรไบอัสชว่ ย (Self Bias) (3) วงจรไบอัสแบบแบง่ แรงดนั (Voltage Divider Bias) การจัดวงจรไบอสั ทั้ง 3 แบบ สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานกับเจเฟต (JFET) และมอสเฟต (MOSFET) ได้ เพยี งแต่กำหนดศกั ย์และค่าแรงดนั ที่เหมาะสมถกู ต้องใหว้ งจรเฟต ก็สามารถทำงานตามตอ้ งการได้ 1) วงจรไบอสั คงที่ (Fixed Bias) วงจรไบอสั คงท่ีของเจเฟต การจดั วงจรไบอัสคงท่ีของเจเฟต ท้งั ชนิดเอ็นแชนแนลและพแี ชนแนล จะตอ้ งจัดไบอัสให้ เหมือนกัน คือ จ่ายไบอัสตรงให้ขาซอส (S) จ่ายไบอัสกลับใหข้ าเดรน (D) และขาเกต (G) เทียบกับขาซอส (S) ตลอดเวลา จงึ จะทำให้เจเฟต (JFET) ทำงานได้ +VDD ID R2 C2 VO C1 G D R1 - VGS + S Vi VGG + ก.) การจดั วงจรไบอสั คงท่ีของเจเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล

183 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ช่อื วชิ า งานพนื้ ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ชื่อหนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชื่อเร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง +VDD ID R2 C2 C1 G D R1 + VGS - S VO Vi VGG + ข.) การจดั วงจรไบอสั คงทขี่ องเจเฟต ชนิดพแี ชนแนล ภาพที่ 4-25 วงจรไบอัสคงทขี่ องเจเฟต แบบเบอื้ งต้น จากวงจร ภาพที่ 4-25 เมอื่ มแี รงดัน VGG คา่ คงท่ีจ่ายเปน็ ไบอัสกลับให้ขาเกต (G) โดยผา่ น ตวั ตา้ นทาน R1 ทำหน้าที่จำกัดกระแสที่จะไหลผ่านเกต ค่าแรงดัน VGG คงที่น้ี เปน็ ตวั กำหนดใหม้ กี ระแส ID ไหล ผา่ นวงจรคงทค่ี า่ หน่งึ ตลอดเวลา เมือ่ มีสัญญาณไฟสลบั ป้อนเข้ามาที่ขาเกต (G) ซ่ึงเปน็ ขาอนิ พตุ จะทำให้ระดับแรงดัน VGS เปลีย่ นแปลงเพิ่มขนึ้ หรือลดลง ส่งผลตอ่ กระแส ID ไหล เปล่ยี นแปลงเพ่ิมขน้ึ หรอื ลดลงตามไปดว้ ย เกดิ แรงดัน ตกคร่อมตวั ตา้ นทาน R2 เป็นสัญญาณไฟสลับสง่ ออกเอาทพ์ ุต การจา่ ยไบอัสแบบน้ี ไมน่ ยิ มนำไปใชง้ าน เพราะมีแหล่งจ่ายแรงดัน VGG เพิ่มข้ึนอกี ชุดหนง่ึ ไม่สะดวกในการใช้งานในวงจรไบอสั ของเจเฟต วงจรไบอัสคงท่ีของดีพลีชั่นมอสเฟต การจัดวงจรไบอัสคงทีข่ องดีพลีชั่นมอสเฟต ทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและพแี ชนแนล ต้องจัด ไบอสั เหมอื นกัน (หลักการเหมือนกบั การจา่ ยไบอัสเจเฟต) คือ จา่ ยไบอัสตรงใหข้ าซอส (S) จา่ ยไบอัสกลับให้ขา เดรน (D) และขาเกต (G) เทยี บกับขาซอส (S) ตลอดเวลา จงึ จะทำให้ดพี ลีชั่นมอสเฟต ทำงานได้

184 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชอ่ื วิชา งานพ้ืนฐานวงจรอิเล็กทรอนกิ ส์ สอนครั้งที่ 7-8 ชอื่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชวั่ โมง ชื่อเร่ือง : เฟต จำนวน 4 ชว่ั โมง +VDD ID R2 C2 C1 G D Vi R1 - VGS + S VO VGG + ก.) การจัดวงจรไบอสั คงทข่ี องดพี ลีชัน่ มอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล -VDD R2 C2 ID C1 G D Vi R1 + VGS - S VO VGG + ข.) การจดั วงจรไบอสั คงท่ขี องดพี ลีชัน่ มอสเฟต ชนิดพีแชนแนล ภาพท่ี 4-26 วงจรไบอสั คงท่ขี องดีพลีชน่ั มอสเฟต แบบเบอ้ื งตน้

185 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอื่ วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ท่ี 7-8 ชอื่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชัว่ โมง ชอื่ เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง จากวงจร ภาพท่ี 4-26 เมื่อมแี รงดนั VGG คา่ คงทีจ่ า่ ยเปน็ ไบอสั กลับใหข้ าเกต (G) โดยผ่าน ตวั ต้านทาน R1 เปน็ ตวั จำกัดค่าแรงดันใหข้ าเกต (G) เกิดแรงดัน VGS เป็นแรงดันไบอัสให้ขาเกต (G) กับขาซอส (S) ควบคุมให้ดีพลีชั่นมอสเฟตทำงาน มกี ระแส ID ไหลผา่ นวงจรคงท่ีค่าหนงึ่ ตลอดเวลา เมื่อมสี ญั ญาณไฟสลับป้อนเข้ามาที่ขาเกต (G) ซง่ึ เปน็ ขาอนิ พุต จะทำให้ระดับแรงดนั VGS เปลีย่ นแปลงเพ่ิมข้นึ หรอื ลดลง ส่งผลต่อกระแส ID ไหลเปลีย่ นแปลงเพม่ิ ขึน้ หรอื ลดลงตามไปด้วย เกิดแรงดันตก ครอ่ มตวั ตา้ นทาน R2 เปน็ สญั ญาณไฟสลับส่งออกเอาทพ์ ตุ การจ่ายไบอสั แบบนไ้ี ม่นยิ มใชง้ าน เพราะมีแหลง่ จ่ายแรงดนั มากกว่าหน่ึงชุด ไมส่ ะดวกใน การใชง้ านในวงจรไบอัสของดีพลชี ัน่ มอสเฟต วงจรไบอสั คงทข่ี องเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต การจัดวงจรไบอสั คงที่ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและพแี ชนแนล ตอ้ งจัดไบอัสเหมอื นกนั (หลกั การเหมือนกบั การจา่ ยไบอัสทรานซสิ เตอร์) คือ จา่ ยไบอสั กลับให้ขาเดรน (D) จ่าย ไบอัสตรงให้ขาซอส (S) และขาเกต (G) เทยี บกับขาซอส (S) ตลอดเวลา จึงจะทำให้เอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต ทำงานได้ +VDD ID R2 C2 C1 G D S VO Vi R1 + VGS - VGG + ก.) การจดั วงจรไบอสั คงทีข่ องเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล

186 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ช่ือวิชา งานพ้นื ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครัง้ ที่ 7-8 ช่ือหน่วย เฟต จำนวน 10 ช่ัวโมง ช่ือเร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง -VDD R2 C2 ID C1 G D Vi R1 - VGS + S VO VGG + ข.) การจัดวงจรไบอัสคงทขี่ องเอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟต ชนิดพแี ชนแนล ภาพที่ 4-27 วงจรไบอสั คงที่แบบเบอื้ งตน้ ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต จากวงจร ภาพท่ี 4-27 เมอ่ื มีแรงดัน VGG คา่ คงที่จา่ ยเป็นไบอัสตรงให้กบั ขาเกต (G) โดย ชนดิ เอน็ แชนแนล จะไดร้ บั ไบอสั เป็นบวก ส่วนชนดิ พแี ชนแนล จะได้รบั ไบอัสเป็นลบ ถกู กำหนดค่าแรงดันด้วย ตัวต้านทาน R1 ทำให้เหลือแรงดนั VGS ตกคร่อมขาเกต (G) กับขาซอส (S) เป็นไบอัสตรงตามต้องการ แรงดัน VGS จะชว่ ยให้รอยต่อระหวา่ งเดรนกับซอสต่อถึงกัน เมอื่ จ่ายแรงดนั VDD ให้ขาเดรน (D) และขาซอส (S) จะมี กระแส ID ไหลในวงจรคงทค่ี า่ หนง่ึ ตลอดเวลา เมือ่ มสี ัญญาณไฟสลับป้อนเข้ามาท่ีขาเกต (G) ซึ่งเปน็ ขาอนิ พตุ จะทำใหร้ ะดบั แรงดนั VGS เปล่ยี นแปลงเพิ่มขน้ึ หรือลดลง ส่งผลตอ่ กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงเพ่ิมขน้ึ หรือลดลงตามไปด้วย เกิดแรงดัน ตกคร่อมตวั ตา้ นทาน R2 เปน็ สัญญาณไฟสลับส่งออกเอาทพ์ ุต การทำงานของเอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟต จะมกี ระแส ID ไหลได้ ข้นึ อยกู่ ับแรงดัน VGS ทีจ่ ่าย ให้ ถ้าไมจ่ ่ายแรงดัน VGS เอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต จะไม่นำกระแส หากจา่ ยแรงดนั ไบอสั ตรงน้อย ก็จะนำกระแส น้อย หากจา่ ยแรงดนั ไบอสั ตรงมาก กจ็ ะนำกระแสมาก

187 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอื่ วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนครั้งที่ 7-8 ชือ่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ช่ัวโมง ช่อื เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง 2) วงจรไบอัสชว่ ย (Self Bias) วงจรไบอสั ชว่ ยของเจเฟต การจัดวงจรไบอัสช่วยของเจเฟต ทั้งชนดิ เอน็ แชนแนลและพีแชนแนล จะจัดวงจรเหมอื น กับวงจรไบอสั คงท่ีของเจเฟต แตจ่ ะใช้อุปกรณป์ ระกอบเพ่มิ เติมและการจดั วงจรทเี่ ปลี่ยนแปลงไป +VDD ID R2 C2 C1 G D Vi - VGS + S VO R1 + R3 C3 ก.) การจดั วงจรไบอัสช่วยของเจเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล

188 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอ่ื วิชา งานพ้นื ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ท่ี 7-8 ชอื่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ช่อื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชวั่ โมง -VDD ID R2 C2 C1 G D Vi R1 + VGS - S VO R3 C3 + ข.) การจดั วงจรไบอัสชว่ ยของเจเฟต ชนดิ พแี ชนแนล ภาพท่ี 4-28 วงจรไบอสั ชว่ ยของเจเฟต แบบเบอ้ื งต้น จากวงจร ภาพที่ 4-28 วงจรจะให้แหลง่ จา่ ยแรงดนั VDD เพยี งชุดเดียว โดยจ่ายแรงดนั ให้ วงจรครบทุกขา ใชต้ ัวตา้ นทาน R1 ท่ีมีคา่ ความต้านทานสูงต่อกบั ขาเกต (G) และกราวด์ เพ่อื ใหไ้ บอสั ที่จา่ ยให้ขา เกต (G) มีคา่ นอ้ ยกวา่ ขาซอส (S) เพราะกระแสไหลผา่ นตัวตา้ นทาน R1 นอ้ ย สว่ นขาซอส (S) มตี ัวตา้ นทาน R3 ที่มคี ่าความต้านทานต่ำ ต่อระหว่างขาซอส (S) กับกราวด์ ทำใหม้ ีกระแสไฟฟ้าไหลผา่ นมาก เกิดแรงดนั ตกคร่อม ตวั ตา้ นทาน R3 มาก เมื่อเทยี บศักยต์ กครอ่ มระหว่างขาเกต (G) กับขาซอส (S) ได้แรงดนั VGS จา่ ยให้ขาเกต (G) เปน็ ไบอัสกลบั ค่าคงที่คา่ หน่งึ ตลอดเวลา คอื ทข่ี าเกต (G) ของเจเฟตชนดิ เอน็ แชนแนล จะจ่ายไบอัสเปน็ ลบ ส่วน ที่ขาเกต (G) ของเจเฟตชนิดพีแชนแนล จะจ่ายไบอัสเป็นบวก เกิดกระแส ID ไหลผ่านขาเดรน (D) และขาเดรน (S) คงที่คา่ หนงึ่ ตลอดเวลา เม่ือมสี ญั ญาณไฟสลบั ปอ้ นเข้ามาท่ีขาเกต (G) ซ่งึ เป็นขาอนิ พุต จะทำใหร้ ะดับแรงดัน VGS เปลย่ี นแปลงควบคมุ ใหก้ ระแส ID ไหลเปลีย่ นแปลง เกิดแรงดนั ตกคร่อมตัวต้านทาน R2 เปน็ สัญญาณไฟสลบั ส่ง ออกเอาท์พุต

189 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ชอ่ื วชิ า งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนครั้งท่ี 7-8 ชอื่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชือ่ เร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง ขณะที่กระแส ID ไหลผ่านเจเฟต เปลี่ยนแปลงไป ทำให้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R3 เปลยี่ นแปลงตามไปด้วย จึงใส่ตัวเก็บประจุ C3 เพ่ือกำจัดสญั ญาณไฟสลบั ท้งิ ไป เหลอื เฉพาะระดับแรงดันไฟตรง ตกคร่อมตวั ตา้ นทาน R3 ช่วยทำใหอ้ ตั ราขยายสัญญาณของวงจรเพิ่มขึน้ เกดิ ความคงท่ใี นการขยายสัญญาณ วงจรไบอสั ชว่ ยของดีพลีชั่นมอสเฟต การจัดวงจรไบอัสช่วยของดีพลีช่นั มอสเฟต ทง้ั ชนดิ เอน็ แชนแนลและพแี ชนแนล จะตอ้ ง จัดวงจรเหมือนกับวงจรไบอัสคงที่ของดพี ลีช่นั มอสเฟต แต่จะใชอ้ ุปกรณ์ประกอบเพมิ่ เตมิ และการจัดวงจรท่ี เปล่ียนแปลงไป +VDD ID R2 C2 C1 G D - VGS + S + VO R1 R3 C3 Vi ก.) การจัดวงจรไบอัสชว่ ยของดพี ลชี น่ั มอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล

190 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพ้ืนฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครัง้ ที่ 7-8 ช่อื หน่วย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชอ่ื เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ชว่ั โมง -VDD R2 C2 ID C1 G D + VGS - S VO Vi R1 R3 + C3 ข.) การจัดวงจรไบอสั ช่วยของดพี ลีช่นั มอสเฟต ชนิดพีแชนแนล ภาพที่ 4-29 วงจรไบอัสช่วยแบบเบ้ืองต้นของดีพลีชน่ั มอสเฟต จากวงจร ภาพที่ 4-29 วงจรจะใหแ้ หล่งจ่ายแรงดนั VDD เพียงชุดเดียว มีตวั ตา้ นทาน R1 ตอ่ ระหว่างขาเกต (G) และกราวด์ เป็นตัวกำหนดแรงดันใหข้ าเกต (G) มีคา่ พอเหมาะ และมีตวั ต้านทาน R3 ตอ่ ระหว่างขาซอส (S) กับกราวด์ เป็นตัวกำหนดแรงดันใหข้ าซอส (S) เม่ือเทยี บศกั ยต์ กคร่อมระหว่างขาเกต (G) กับขาซอส (S) ไดแ้ รงดนั VGS จา่ ยใหข้ าเกต (G) เปน็ ไบอสั กลับคา่ คงที่ค่าหน่ึงตลอดเวลา คือ ท่ขี าเกต (G) ของดีพลชี ่นั มอสเฟตชนิดเอน็ แชนแนล ต้องจ่ายไบอัส เปน็ ลบ ทีข่ าซอส (S) จะเป็นบวก สว่ นทข่ี าเกต (G) ของดีพลีชนั่ มอสเฟตชนิดพีแชนแนล ตอ้ งจา่ ยไบอสั เป็นบวก ทข่ี าซอส (S) จะเป็นลบ ทำให้เกิดกระแส ID ไหลผา่ นขาเดรน (D) และขาซอส (S) คงที่คา่ หน่ึงตลอดเวลา เมื่อมีสัญญาณไฟสลับปอ้ นเข้ามาท่ีขาเกต (G) ซึ่งเป็นขาอินพุต จะทำให้ระดับแรงดัน VGS เปลย่ี นแปลงควบคุมใหก้ ระแส ID ไหลเปลย่ี นแปลง เกดิ แรงดันตกคร่อมตวั ต้านทาน R2 เปน็ สญั ญาณไฟสลับส่ง ออกเอาทพ์ ตุ

191 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ช่อื วิชา งานพน้ื ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนครั้งที่ 7-8 ชอื่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ช่ัวโมง ชอ่ื เรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ชั่วโมง ขณะที่กระแส ID ไหลผ่านวงจรเกิดการเปลย่ี นแปลง ทำใหแ้ รงดันตกครอ่ มตวั ตา้ นทาน R3 เปลยี่ นแปลงตามไปดว้ ย จงึ ใส่ตัวเกบ็ ประจุ C3 เพ่อื กำจัดสัญญาณไฟสลับทิ้งไป เหลือเฉพาะระดบั แรงดันไฟตรง ตกครอ่ มตัวตา้ นทาน R3 ชว่ ยทำใหอ้ ตั ราขยายสญั ญาณของวงจรเพิ่มข้ึน เกิดความคงท่ใี นการขยายสญั ญาณ วงจรไบอัสชว่ ยของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต การจัดวงจรไบอัสช่วยของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและพีแชนแนล จะจัดวงจรเหมือนกับวงจรไบอัสคงที่ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต แต่จะใช้อุปกรณป์ ระกอบเพิม่ เติมและการจดั วงจรท่ีเปล่ียนแปลงไป +VDD C2 ID R2 R1 D G C1 + VGS - S VO R3 + Vi C3 ก.) การจดั วงจรไบอสั ชว่ ยของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต ชนิดเอ็นแชนแนล

192 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชอื่ วชิ า งานพ้นื ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครง้ั ที่ 7-8 ชือ่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชื่อเรื่อง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง -VDD C2 ID R2 R1 D G C1 - VGS + S VO Vi R3 + C3 ข.) การจดั วงจรไบอสั ช่วยของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ชนิดพแี ชนแนล ภาพท่ี 4-30 วงจรไบอัสชว่ ยแบบเบอ้ื งต้นของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต จากวงจร ภาพท่ี 4-30 วงจรจะมตี วั ตา้ นทาน R1 ตอ่ ระหวา่ งขาเกต (G) กับขาเดรน (D) เพือ่ เปน็ ตวั กำหนดแรงดนั ไบอัสตรงให้ขาเกต (G) โดยทีข่ าเกต (G) ชนิดเอ็นแชนแนล จะจา่ ยไบอสั เป็นบวก ส่วน ที่ขาเกต (G) ชนิดพีแชนแนล จะจ่ายไบอสั เป็นลบ เอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต จะนำกระแส มีกระแส ID ไหลผ่าน เกดิ แรงดันตกครอ่ มทตี่ วั ตา้ นทาน R3 เป็นตัวกำหนดแรงดนั ใหข้ าซอส (S) เม่อื เทยี บศักยร์ ะหว่างขาเกต (G) กบั ขาซอส (S) จะไดแ้ รงดัน VGS จ่ายใหข้ าเกต (G) เป็น ไบอัสตรง คือ ท่ีขาเกต (G) ของชนิดเอน็ แชนแนล จะจ่ายไบอัสเป็นบวก ท่ีขาซอส (S) จะเปน็ ลบ ส่วนท่ีขาเกต (G) ของชนิดพแี ชนแนล จะจา่ ยไบอัสเป็นลบ ที่ขาซอส (S) จะเป็นบวก จะควบคมุ ใหก้ ระแส ID ไหลในวงจรคงที่ คา่ หนงึ่ ตลอดเวลา เมือ่ มสี ญั ญาณไฟสลับปอ้ นเข้ามาที่ขาเกต (G) ซ่งึ เปน็ ขาอินพุต จะทำให้ระดับแรงดนั VGS เปลีย่ นแปลงควบคุมใหก้ ระแส ID ไหลเปลีย่ นแปลง เกิดแรงดันตกครอ่ มตัวต้านทาน R2 เปน็ สญั ญาณไฟสลบั ส่ง ออกเอาทพ์ ตุ

193 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ช่อื วิชา งานพื้นฐานวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์ สอนครง้ั ที่ 7-8 ช่อื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชัว่ โมง ชอ่ื เร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ช่วั โมง ขณะท่ีกระแส ID ไหลผา่ นวงจรเกิดการเปลย่ี นแปลง ทำใหแ้ รงดันตกคร่อมขาเดรน (D) กับ กราวด์ และตกครอ่ มตวั ตา้ นทาน R3 เปล่ียนแปลงตามไปดว้ ย จงึ ใส่ตัวเก็บประจุ C3 เพื่อกำจดั สัญญาณไฟสลับที่ ขาซอส (S) ท้ิงลงกราวด์ เหลือเฉพาะระดับแรงดันไฟตรงตกครอ่ มตัวต้านทาน R3 ชว่ ยทำให้อัตราขยายสัญญาณ ของวงจรเพ่ิมขึ้น เกิดความคงทีใ่ นการขยายสญั ญาณ 3) วงจรไบอัสแบบแบง่ แรงดัน (Voltage Divider Bias) วงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดันของเจเฟต การจัดวงจรไบอัสแบบแบ่งแรงดันของเจเฟต ทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและพีแชนแนล จะจัด วงจรเหมือนเดมิ แต่จะใช้อปุ กรณ์ประกอบเพม่ิ เตมิ และการจัดวงจรท่เี ปล่ียนแปลงไป ชว่ ยใหว้ งจรมีการทำงานที่ คงทีม่ ากข้ึน และเพ่ิมอัตราขยายสญั ญาณในวงจรมากข้นึ +VDD R1 ID R3 C2 C1 G D Vi R2 - VGS + S VO R4 + C3 ก.) การจัดวงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดนั ของเจเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล

194 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพ้นื ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนครั้งท่ี 7-8 ชอื่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชอื่ เร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง -VDD R1 ID R3 C2 C1 D G + VGS - S VO Vi R2 R4 C3 + ข.) การจดั วงจรไบอัสแบบแบ่งแรงดันของเจเฟต ชนิดพแี ชนแนล ภาพท่ี 4-31 วงจรไบอัสแบบแบง่ แรงดนั ของเจเฟต แบบเบอ้ื งตน้ จากวงจร ภาพท่ี 4-31 วงจรจะมีตัวต้านทาน R1 และ R2 ถูกจัดวงจรเปน็ แบบแบ่งแรงดนั โดยตัวตา้ นทาน R1 เปน็ ตัวจ่ายไบอัสกลับใหข้ าเกต (G) สว่ นตวั ต้านทาน R2 เป็นตัวจำกัดกระแสทไ่ี หลผา่ นใน วงจร ทำให้เกดิ แรงดันตกคร่อมขาเกต (G) เทยี บกับกราวด์ โดยท่ีขาเกต (G) ชนดิ เอ็นแชนแนล จะจา่ ยไบอัสเป็น บวก สว่ นท่ีขาเกต (G) ชนิดพแี ชนแนล จะจ่ายไบอัสเปน็ ลบ เจเฟต จึงจะนำกระแส มกี ระแส ID ไหลผา่ นตัว ตา้ นทาน R4 เกดิ แรงดนั ตกคร่อมทต่ี วั ต้านทาน R4 เทยี บกบั กราวด์ เมอ่ื เทียบศักยร์ ะหวา่ งขาเกต (G) กับขาซอส (S) คือ ถ้าเป็นชนดิ เอน็ แชนแนล ทีข่ าซอส (S) จะเป็นบวก มีแรงดันสูงกว่าศักยบ์ วกท่ขี าเกต (G) ทำให้ทขี่ าเกต (G) เปน็ ลบ ส่วนชนิดพแี ชนแนล ที่ขาซอส (S) จะเป็นลบ มแี รงดันสูงกวา่ ศักย์ลบท่ีขาเกต (G) ทำให้ที่ขาเกต (G) เปน็ บวก แรงดัน VGS ทไี่ ด้ จึงเปน็ ไบอสั กลับปอ้ นให้กบั ขาเกต (G) ของเจเฟต ตวั ต้านทาน R3 เป็น โหลดรบั สัญญาณตกคร่อม สง่ ออกเอาทพ์ ุต ตวั เกบ็ ประจุ C3 ทำหน้าท่ีควบคุมแรงดนั ทข่ี าซอส (S) ให้คงที่ เพื่อ ควบคมุ อตั ราขยายสญั ญาณของวงจรเจเฟตใหท้ ำงานคงท่ี

195 ใบความรู้ หนว่ ยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชอื่ วิชา งานพ้ืนฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนคร้งั ที่ 7-8 ช่อื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชอ่ื เรื่อง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง วงจรไบอสั แบบแบ่งแรงดนั ของดีพลชี ่นั มอสเฟต การจัดวงจรไบอสั แบบแบ่งแรงดนั ของดีพลีชัน่ มอสเฟต ทง้ั ชนดิ เอน็ แชนแนลและพีแชนแนล จะจัดวงจรเหมือนเดิม แต่จะใช้อุปกรณ์ประกอบเพิ่มเติมมกขึน้ และการจัดวงจรที่เปลี่ยนแปลงไป ช่วยให้วงจรมี การทำงานท่คี งทมี่ ากข้นึ และเพม่ิ อตั ราขยายสัญญาณในวงจรมากขึน้ +VDD ID R3 C2 R1 C1 G D - VGS + S VO Vi R2 R4 + C3 ก.) การจดั วงจรไบอสั แบบแบ่งแรงดนั ของดพี ลีชั่นมอสเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล

196 ใบความรู้ หน่วยที่ 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ชอ่ื วชิ า งานพนื้ ฐานวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ สอนครงั้ ที่ 7-8 ช่อื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ชื่อเรอื่ ง : เฟต จำนวน 4 ช่ัวโมง -VDD ID R3 C2 R1 C1 G D + VGS - S VO R2 R4 + C3 Vi ข.) การจดั วงจรไบอสั แบบแบ่งแรงดนั ของดพี ลีช่ันมอสเฟต ชนดิ พีแชนแนล ภาพที่ 4-32 วงจรไบอัสแบบแบ่งแรงดันเบื้องตน้ ของดีพลีชั่นมอสเฟต จากวงจร ภาพที่ 4-32 วงจรจะมีตวั ต้านทาน R1 และ R2 ถูกจัดวงจรเปน็ แบบแบ่งแรงดัน โดยตวั ตา้ นทาน R1 เป็นตัวจ่ายไบอสั กลบั ให้ขาเกต (G) สว่ นตวั ตา้ นทาน R2 เปน็ ตัวจำกัดกระแสทไ่ี หลผ่านใน วงจร ทำให้เกดิ แรงดันตกคร่อมขาเกต (G) เทียบกับกราวด์ โดยทข่ี าเกต (G) ชนิดเอน็ แชนแนล จะตอ้ งจ่ายไบอัส เป็นบวก ส่วนท่ีขาเกต (G) ชนิดพีแชนแนล จะต้องจ่ายไบอัสเปน็ ลบ จึงจะทำให้ดีพลีช่ันมอสเฟต นำกระแส มี กระแส ID ไหลผ่านตวั ตา้ นทาน R4 เกดิ แรงดนั ตกคร่อมท่ีตวั ตา้ นทาน R4 เทยี บกับกราวด์ เม่อื เทียบศกั ย์ระหว่างขาเกต (G) กับขาซอส (S) คอื ถา้ เป็นชนิดเอ็นแชนแนล ทข่ี าซอส(S) จะเป็นบวก มีแรงดนั สงู กว่าศักย์บวกทข่ี าเกต (G) ทำใหท้ ่ขี าเกต (G) เปน็ ลบ สว่ นชนิดพแี ชนแนล ทขี่ าซอส (S) จะเปน็ ลบ มแี รงดนั สงู กวา่ ศักย์ลบท่ขี าเกต (G) ทำให้ที่ขาเกต (G) เปน็ บวก แรงดนั VGS ทไ่ี ดจ้ งึ เปน็ ไบอัสกลบั ปอ้ นให้กับขาเกต (G) ของดีพลชี ั่นมอสเฟต ตัวต้านทาน R3 เป็นโหลดรบั สัญญาณตกครอ่ ม ส่งออกเอาท์พุต ตวั เกบ็ ประจุ C3 ทำหน้าท่ีควบคมุ แรงดนั ที่ขาซอส (S) ให้ คงท่ี เพอ่ื ควบคมุ อัตราขยายสัญญาณของวงจรดีพลชี น่ั มอสเฟตใหท้ ำงานคงท่ี

197 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ช่ือวชิ า งานพ้ืนฐานวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ สอนครัง้ ที่ 7-8 ชื่อหนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชวั่ โมง ช่อื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชวั่ โมง วงจรไบอสั แบบแบ่งแรงดนั ของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต การจดั วงจรไบอัสแบบแบง่ แรงดนั ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ทง้ั ชนิดเอ็นแชนแนล และ พีแชนแนล จะจัดวงจรเหมือนเดิม แต่จะใช้อุปกรณ์ประกอบเพิ่มเติมและการจัดวงจรที่เปลี่ยนแปลงไป ช่วยให้ วงจรมกี ารทำงานที่คงท่ีมากขน้ึ และเพิ่มอัตราขยายสญั ญาณในวงจรมากข้นึ +VDD R1 ID R3 C2 C1 G D Vi + VGS - S VO R2 R4 + C3 ก.) การจัดวงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดันของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล

198 ใบความรู้ หน่วยท่ี 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชือ่ วชิ า งานพื้นฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ สอนครั้งท่ี 7-8 ชอื่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ชวั่ โมง ชื่อเร่อื ง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง -VDD R1 ID R3 C2 C1 G D - VGS + S VO Vi R2 R4 C3 + ข.) การจัดวงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดนั ของเอนฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต ชนิดพีแชนแนล ภาพที่ 4-33 วงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดนั เบ้ืองตน้ ของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต จากวงจร ภาพท่ี 4-33 วงจรจะมีตัวตา้ นทาน R1 และ R2 ถกู จดั วงจรเป็นแบบแบ่งแรงดัน โดยตวั ต้านทาน R2 เป็นตัวจา่ ยไบอสั ตรงใหข้ าเกต (G) ส่วนตวั ตา้ นทาน R1 เปน็ ตัวจำกัดกระแสทีไ่ หลผา่ นในวงจร ทำใหเ้ กิดแรงดันตกคร่อมขาเกต (G) เทียบกับกราวด์ โดยท่ขี าเกต (G) ชนิดเอ็นแชนแนล จะจ่ายไบอัสเป็นบวก สว่ นท่ีขาเกต (G) ชนิดพีแชนแนล จะจ่ายไบอัสเปน็ ลบ เอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟต จึงจะนำกระแส ทำใหม้ ีกระแส ID ไหลผ่านตัวต้านทาน R4 เกิดแรงดันตกคร่อมทีต่ ัวต้านทาน R4 เทียบกับกราวด์ เม่ือเทียบศกั ยร์ ะหวา่ งขาเกต (G) กบั ขาซอส (S) คอื ถ้าเปน็ ชนิดเอ็นแชนแนล ท่ขี าซอส (S) จะเป็นลบ มีแรงดนั ศกั ยบ์ วกตำ่ กว่าศกั ยบ์ วกทีข่ าเกต (G) ทำใหท้ ี่ขาเกต (G) เป็นบวก ส่วนชนดิ พแี ชนแนล ท่ีขา ซอส (S) จะเปน็ บวก มีแรงดนั ศักย์ลบตำ่ กวา่ ศกั ย์ลบทีข่ าเกต (G) ทำให้ทขี่ าเกต (G) เป็นลบ แรงดนั VGS ท่ไี ดจ้ งึ เป็นไบอสั ตรงป้อนใหก้ ับขาเกต (G) ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ส่วน ตัวตา้ นทาน R3 เปน็ โหลดรับสัญญาณตกคร่อม สง่ ออกเอาทพ์ ุต ตัวเก็บประจุ C3 ทำหนา้ ทค่ี วบคุมแรงดันที่ขา ซอส (S) ใหค้ งที่ เพอ่ื ควบคมุ อัตราขยายสัญญาณของวงจรดีพลชี ัน่ มอสเฟตให้ทำงานคงท่ี

199 ใบความรู้ หนว่ ยท่ี 4 รหัสวิชา 30105-0003 ชื่อวชิ า งานพืน้ ฐานวงจรอิเล็กทรอนกิ ส์ สอนครง้ั ท่ี 7-8 ชอื่ หน่วย เฟต จำนวน 10 ชว่ั โมง ชอ่ื เรอ่ื ง : เฟต จำนวน 4 ชัว่ โมง บทสรปุ เฟต (FET) ย่อมาจาก ฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์ (Field Effect Transister) เป็นอุปกรณ์สารกึ่ง ตวั นำประเภทแอคทฟี ใชส้ นามไฟฟ้าควบคมุ การไหลของกระแสไฟฟ้าหรือเป็นทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า มีขาใช้ งาน 3 ขา คือ ขาเกท (Gate) ขาเดรน (Drain) และขาซอร์ส (Source) สามารถแบ่งชนิด ได้ 2 ชนิด คือ เจเฟต (JFET) กับมอสเฟต (MOSFET) เจเฟต (JFET) ย่อมาจาก จงั ชนั่ ฟิลด์ เอฟเฟค ทรานซิสเตอร์ (Junction Field Effect Transister) สามารถแบง่ ออกได้ 2 ชนิด คอื ชนิดเอ็นแชนแนล กบั ชนดิ พแี ชนแนล มอสเฟต (MOSFET) ย่อมาจาก เมทัล ออกไซด์ เซมิคอนดัคเตอร์ ฟิลด์ เอฟเฟค ทรานซิสเตอร์ (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transister) สามารถแบง่ ย่อยออกได้ 3 แบบ คือ 1) ดีพลีชั่นมอสเฟต (Depletion MOSFET) เรียกย่อ ๆ ว่า ดีมอสเฟต (D-MOSFET) นอกจากนี้ ยังสามารถแบ่งออกได้ 2 ชนดิ คือ ดพี ลชี ่ันมอสเฟต ชนดิ พีแชนแนลกับดพี ลีชน่ั มอสเฟต ชนดิ เอน็ แชนแนล 2) เอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต (Enhancement MOSFET) เรียกย่อ ๆ ว่า เอนมอสเฟต (En-MOS FET) นอกจากนี้ ยังสามารถแบ่งออกได้ 2 ชนิด คือ เอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต ชนิดพีแชนแนลกับเอนฮานซ์เมนต์ มอสเฟต ชนดิ เอ็นแชนแนล 3) เวอรต์ คิ อลมอสเฟต (Vertical MOSFET) เรียกยอ่ ๆ วา่ วี-มอส (V-MOS) เปน็ มอสเฟตทส่ี รา้ ง ขึ้นมา เพื่อนำไปใช้งานกับการขยายที่ให้กำลังไฟฟ้า ทนกระแส และตอบสนองความถี่ได้สูง นอกจากนี้ ยัง สามารถแบง่ ออกได้ 2 ชนิด คือ เวอรต์ คิ อลมอสเฟต ชนิดพแี ชนแนลกับเวอร์ติคอลมอสเฟต ชนิดเอน็ แชนแนล สัญลกั ษณข์ องเฟตแต่ละชนิด แตกตา่ งกันออกไปตามลกั ษณะโครงสรา้ งของเฟต การไบอัสเฟต ถ้าเป็นเจเฟตกบั ดพิ ลชี ั่นมอสเฟต จะต้องตอ่ ไบอัสตรงทข่ี าซอร์สและตอ่ ไบอสั กลับท่ีขา เดรน ทีข่ าเกตจะตอ้ งต่อไบอัสกลบั เทียบกบั ขาซอร์ส สว่ นเอนฮารน์ เมนต์มอสเฟตกับเวอร์ติคอลมอสเฟต จะต้อง จ่ายไบอัสกลับท่ีขาซอรส์ และตอ่ ไบอสั ตรงทีข่ าเดรน ส่วนขาเกตจะตอ้ งต่อไบอสั ตรงเทยี บกับขาซอรส์ การจัดวงจรของเฟต ตามชื่อขาของเฟตที่ต่อร่วมระหว่างขาอินพุตและขาเอาท์พุต ได้ 3 แบบ คือ วงจรคอมม่อนเกต (Common Gate Circuit) วงจรคอมมอ่ นเดรน (Common Drain Circuit) หรือ วงจรซอร์ส ฟอลโลเวอร์ (Source Follower Circuit) และ วงจรคอมมอ่ นซอรส์ (Common Source Circuit) ลักษณะการจดั วงจรไบอัสเฟต สามารถแบง่ ออกได้ 3 แบบ คอื วงจรไบอัสคงท่ี (Fixed Bias) วงจร ไบอัสชว่ ย (Self Bias) และ วงจรไบอสั แบบแบง่ แรงดนั (Voltage Divider Bias)

200 แบบฝกึ หัด หนว่ ยที่ 4 รหัสวชิ า 30105-0003 ช่ือวชิ า งานพนื้ ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครง้ั ที่ 7-8 ช่อื หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ช่อื เรอ่ื ง : เฟต เวลา 30 นาที ตอนท่ี 1 จงทำเครือ่ งหมายกากบาท () ลงบนตัวเลอื กท่ีถูกต้อง 1. เจเฟตที่เหมอื นกับทรานซิสเตอร์ตรงที่ตอ้ งการแหล่งจ่ายภายนอกก่ีแหล่ง ก. 1 แหลง่ ข. 2 แหล่ง ค. 3 แหล่ง ง. 4 แหลง่ จ. 5 แหล่ง 2. เจเฟต มีลกั ษณะโครสรา้ งเหมือนกบั อปุ กรณ์ใด ก. ไอซี ข. ไดโอด ค. ไดแอค ง. ไตรแอค จ. ทรานซสิ เตอร์ 3. เจเฟตชนดิ เอน็ แชนแนล สารก่งึ ตัวนำชนดิ เอน็ ต่ออยู่กับขาใด ก. ขาเกต ข. ขาซอส ค. ขาเดรน ง. ขาเกตและขาซอส จ. ขาเดรนและขาซอส 4. เจเฟตชนิดพีแชนแนล สารเอน็ ตอ่ อยูก่ บั ขาใด ก. ขาเกต ข. ขาซอส ค. ขาเดรน ง. ขาเกตและขาซอส จ. ขาเดรนและขาซอส 5. เจเฟต แบง่ ได้ก่ชี นดิ ก. 1 ชนิด ข. 2 ชนดิ ค. 3 ชนิด ง. 4 ชนดิ จ. 5 ชนิด

201 แบบฝึกหดั หนว่ ยที่ 4 รหสั วชิ า 30105-0003 ชอ่ื วิชา งานพนื้ ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครงั้ ท่ี 7-8 ชื่อหน่วย เฟต จำนวน 10 ช่วั โมง ช่อื เรอื่ ง : เฟต เวลา 30 นาที 6. ถ้าตอ้ งการควบคมุ กระแสเดรนทไ่ี หลผ่านเจเฟต จะตอ้ งทำอยา่ งไร ก. ควบคมุ แรงดันไบอสั ตรงท่ีเกตของเจเฟต ข. ควบคมุ แรงดันไบอัสตรงท่ซี อสของเจเฟต ค. ควบคมุ แรงดันไบอัสกลับที่เกตของเจเฟต ง. ควบคมุ แรงดันไบอสั กลบั ท่ซี อสของเจเฟต จ. ควบคมุ แรงดันไบอัสกลบั ที่เดรนของเจเฟต 7. เจเฟตและมอสเฟตแตกต่างกนั อยา่ งไร ก. การจดั วงจร ข. แรงดนั ใชง้ าน ค. การจ่ายไบอสั ง. โครงสร้างภายใน จ. โครงสร้างภายนอก 8. ค่าความต้านทานที่วัดได้ระหวา่ งเกตกับซอส หรอื เกตกบั เดรน เหมือนกบั ค่าความต้านทานของอุปกรณใ์ ด ก. ไดโอด ข. ขดลวด ค. ตัวต้านทาน ง. คาปาซิเตอร์ จ. ทรานซสิ เตอร์ 9. การทำงานของเอนฮารน์ เมนมอสเฟตเหมอื นกบั เฟตแบบใด ก. เจเฟต ข. เจมอสเฟต ค. ดพี ลีชั่นมอสเฟต ง. เวอร์ติคอลมอสเฟต จ. เวอรต์ ิฮารน์ เมนมอสเฟต 10. ข้อใดไม่ใช่คุณสมบตั ขิ องเฟตทด่ี ีกวา่ ทรานซิสเตอร์ ก. มีความไวสงู ข. ทนอณุ หภูมิสูง ค. ทนกำลงั ไฟฟ้าสงู ง. อนิ พุตอิมพีแดนซ์สงู จ. การรบกวนของสญั ญาณสูง

202 แบบฝึกหัด หน่วยที่ 4 รหสั วิชา 30105-0003 ชือ่ วชิ า งานพนื้ ฐานวงจรอิเล็กทรอนกิ ส์ สอนครั้งท่ี 7-8 ชอื่ หนว่ ย เฟต จำนวน 10 ชั่วโมง ชอ่ื เรอ่ื ง : เฟต เวลา 30 นาที ตอนที่ 2 จงเตมิ คำลงในชอ่ งว่างให้สมบูรณ์ 1. การทำงานของเจเฟตเหมือนกันกับการทำงานของ …………………………………………………………………………………. 2. การไหลของกระแสในดีพลีชั่นมอสเฟต เมือ่ แรงดัน VGG เพิม่ ขึน้ กระแส ID จะ ………………………..……..………. 3. เฟต แบง่ ออกได้ ……………….. ประเภท คือ ……………………………………………………………………..……………………. 4. สารกึ่งตัวนำชนดิ N+ คือ ...........................................…………………………………………………………..…………………. 5. สารกึ่งตวั นำชนิด P- คอื ..........................................……………………………………………………………..………………… 6. วงจรคอมม่อนเกต สัญญาณอนิ พุต เข้าทข่ี า ....................... สัญญาณออกที่ขา ..................... 7. วงจรคอมม่อน .................................. สญั ญาณอนิ พุต เข้าท่ีขาเกต สัญญาณออกท่ขี าซอส 8. การไบอสั เอนฮารน์ เมนมอสเฟต ชนิดพแี ชนแนล จะตอ้ งจา่ ยไฟ ................... ท่ขี าซอส จ่ายไฟ .................. ท่ี ขาเกต และ จ่ายไฟ ...................... ที่ขาเดรน 9. วงจรไบอสั ของเฟต ไดแ้ ก่ .................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................. 10. วงจรท่นี ำเฟตไปใชง้ าน ไดแ้ ก่ ............................................................................................................................ .................................................................................................................................................................................