MẠCH LOGIC MỨC MOS (Metal-Oxide-Semiconductor)

1.Phân loại transistor hiệu ứng trường (FET – Field Effect Transistor) Transistor hiệu ứng trường có nhiều loại khác nhau, chúng được phân loại dựa trên cấu tạo và công nghệ chế tạo.

Như vậy, tham khảo hình minh họa phía dưới để thấy cách phân loại MOSFET.

Các khung được nối với nhau bằng mũi tên hai chiều chỉ ra hai tên sử dụng tương đương nhau và cùng chỉ một loại FET.

Chú ý rằng tên của các loại FET được đặt gợi nhớ về cấu tạo của nó.

Ví dụ như:

• Transistor hiệu ứng trường tiếp giáp: Ta thấy rằng giữa cực cổng G và lớp đế gắn các cực không có lớp phân cách mà chúng tiếp xúc trực tiếp.

• Transistor hiệu ứng trường MOS: gợi nhớ loại vật liệu cấu tạo của cực cổng (Metal), lớp cách điện (Oxide) và cực nền (Semoconductor).

• Transistor hiệu ứng trường cổng cách ly: gợi nhớ cấu tạo cách ly giữa cực cổng G và cực nền B tạo nên cấu trúc “tụ MOS”.

• MOSFET kênh liên tục: gợi nhớ cấu tạo liên tục từ cực Máng D đến cực Nguồn S.

• MOSFET kênh gián đoạn: gợi nhớ cấu tạo cách ly cực Máng D và cực Nguồn S v.v…

 

Hình 1 Phân loại MOSFET

Ngay cả đến ký hiệu cũng cho ta thấy cấu tạo của chúng. Ví dụ, chúng ta so sánh kí hiệu MOSFET kênh gián đoạn và MOSFET kênh liên tục ta thấy ngay được sự khác nhau ở dấu gạnh liền (liên tục) và dấu gạnh cách quãng (gián đoạn). Trong tài liệu này, tác giả chỉ xin đề cập đến MOSFET kênh cảm ứng (còn gọi là MOSFET kênh gián đoạn hay MOSFET chế độ giàu hoặc MOSFET tăng cường).

Chú ý: Mục đích của tài liệu là trình bày cấu tạo mạch logic ở mức MOS. Vì vậy các ký hiệu khác nhau của FET không được quan tâm ở đây. Nghĩa là, chương này trình bày nhiều ký hiệu khác nhau nhưng khi dùng để mô tả mạch logic chúng ta chỉ có hai ký hiệu đơn giản như sau:

Hình 2 Hai ký hiệu dùng để mô tả mạch logic

JFET và MOSFET khá giống nhau về nguyên tắc hoạt động và các đặc điểm điện. Vậy tại sao lại dùng MOSFET mà không phải là JFET? Câu trả lời là vì có một số điểm khác nhau nhất định nhưng lại quan trọng và ảnh hưởng nhiều đến việc chế tạo các mạch logic:

• JFET không thể hoạt động ở chế độ nghèo (Depletion) trong khi MOSFET hoạt động được trong cả chế độ nghèo và chế độ tăng cường (Enhancement). Trong JFET nếu cực Cổng được phân cực thuận, dòng cổng xuất hiện ( ) và đây là dòng không mong muốn nên JFET không bào giờ hoạt động trong chế độ phân cực thuận.

• MOSFET có thở kháng ngõ vào cao hơn JFET. Điều này là do dòng rò (hay dòng rỉ) nhỏ không đáng kể.

• JFET có đường cong đặc tuyến phẳng hơn MOSFET chứng tỏ trở kháng cực Máng cao hơn.

• Trong cùng điều kiện phân cực ngược dòng Cổng của JFET lớn hơn MOSFET. Chính vì vậy mà MOSFET ứng dụng nhiều cho các linh kiện sử dụng điện áp thấp hơn là JFET. Nên biết rằng, điện áp thấp sẽ rất lợi về mặt tiết kiệm năng lượng, tốc độ xử lý cao.

• Thêm vào đó, MOSFET được chế tạo và sản xuất dễ hơn JFET càng làm cho MOSFET được ứng dụng rộng rãi hơn.