MOSFET? những kiến thức căn bản xoay quanh

Trong lĩnh vực công nghệ điện tử, MOSFTE đóng vai trò quan trọng và phổ biến như một linh kiện điện tử điều khiển mạnh mẽ. Nó có khả năng điều chỉnh dòng điện và đáp ứng nhanh. Vì vậy, MOSFET được sử dụng trong một loạt các mạch điện ứng dụng trong công nghiệp đến gia dụng. Nó mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao trong thiết kế mạch điện hiện đại. Hôm nay hãy cùng tôi trả lời những câu hỏi về MOSFET nhé!!

MOSFET là gì?

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) là một loại linh kiện điện tử quan trọng được sử dụng trong các thiết bị điện tử. MOSFET được sử dụng trong một loạt các ứng dụng từ viễn thông đến công suất. Nó mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cao trong thiết kế mạch điện hiện đại.

Kí hiệu MOSFET?

• Cổng (Gate): G được sử dụng để biểu thị cổng.
• Nguồn (Source): S được sử dụng để biểu thị nguồn.
• Xả (Drain): D được sử dụng để biểu thị xả.

Phân loại MOSFET?

Dựa trên các tính chất về vật lí và hoá học, MOSFET được chia thành 2 loại chính là MOSFET kênh N và MOSFET kênh P.

MOSFET Kênh N.

Bạn có thể hiểu MOSFET kênh N như một công tắc điện tử ( một cách đơn giản hãy tưởng tượng công tắt điện từ đấy như một van nước như trong hình). Khi bạn đặt điện áp dương tới cực G (khi bạn vặn khoá van theo chiều thuận kim đồng hồ).

Nó sẽ cho phép dòng điện chảy từ S đến D (van sẽ cho phép dòng nước đi qua). Khi bạn ngắt điện áp G  (nghĩa là khi bạn xoay khoá van ngược lại), MOSFET kênh N sẽ ngăn chặn dòng điện (Van sẽ ngăn không cho dòng nước chạy qua).

MOSFET Kênh P.

Bạn có thể hiểu MOSFET kênh P như một công tắc điện tử (lúc này công tắt điện từ vẫn như cái van nước) . Khi bạn đặt điện áp âm tại cực G (tức bạn đang vặn van ngược kim đồng hồ).

Nó sẽ cho phép dòng điện chảy từ S đến D (van sẽ cho phép dòng nước đi qua). Khi bạn ngắt điện áp G (nghĩa là khi bạn xoay khoá van ngược lại), MOSFET kênh P sẽ ngăn chặn dòng điện (Van sẽ ngăn không cho dòng nước chạy qua).

Nguyên lý hoạt động của MOSFET.

Thông qua một ví dụ cơ bản về hoạt động của MOSFET kênh N dưới đây của chúng tôi. Có thể phần nào giúp cho bạn trả lời được câu hỏi “ MOSFET dùng để làm gì?”.

Ví dụ đơn giản 

Các linh kiện của mạch điện gồm có:1 nguồn điện DC, 1 Motor DC, 1 chiết áp, 1 điện trở và linh kiện không thể thiếu đó chính là 1 MOSFET kênh N.

Cách đấu nối các linh kiện được thể hiện trực quan như trên hình. Và đây là mô tả nguyên lý hoạt động của mạch.

Như chúng ta đã biết, để motor DC có thể hoạt động thì chúng ta cần phải cấp điện cho nó. Ví dụ ở đây là nguồn điện Pin. Như trên hình vẽ thì dòng điện phải đi từ cực dương của Pin, đi theo các mũi tên để đi qua motor và quay trở lại cực âm của Pin. Từ đấy, dòng diện hoàn thành một mạch kín.

Tiếp theo, chúng ta có thể hiểu một cách đơn giản công dụng của con chiết áp và công điện trở sẽ tạo ra một mạch phân áp đơn giản. Để có thể hiểu rõ hơn về linh kiện Chiết áp bạn có thể tìm hiểu tại đây: Chiết áp là gì ?!?! tưởng lạ nhưng lại quen (thietbidoluong.info) 

Phân tích trường hợp.

Trường hợp 1: Chúng ta tăng điện áp đầu ra chiết áp ( vặn chiết áp theo chiều thuận kim đồng hồ):

Lúc này, điện áp ở chân Gate sẽ tăng lên. Đối với tính chất của MOSFET kênh N nếu trên thì cường độ dòng điện đi theo chiều mũi tên sẽ tăng lên. Vì lúc này, nó được kích thích cho dòng điện chạy qua nó nhiều hơn. Từ đó dẫn đến, Motor sẽ quay nhanh dần.

Trường hợp 2 : Chúng ta giảm điện áp đầu ra chiết áp ( vặn chiết áp theo chiều ngược kim đồng hồ):

Ngược lại với trường hợp 1, lúc này điện áp ở chân Gate sẽ giảm đi. Đồng nghĩa với việc, cường độ dòng điện cường độ dòng điện đi theo chiều mũi tên sẽ giảm lên. Vì lúc này, MOSFET được kích thích cho dòng điện chạy qua nó giảm dần. Từ đó dẫn đến, Motor sẽ quay chậm dần.

Từ ví dụ đơn giản trên, chúng ta có thể đưa ra một cách ngắn gọn nguyên lí là: có thể điều chỉnh được dòng điện đi 2 chân S và D, thông qua việc thay đổi điện áp tại chân Gate

Thông số cơ bản cần biết.

Đối với một MOSFET có rất nhiều thông số liên quan. Chúng ta có thể tìm thấy được trong Datasheet của từng loại. Điều này sẽ điều sẽ gây khó khăn cho bạn trong việc tiếp cận và tìm hiểu chúng. Tuy nhiên trong bài viết này, chúng tôi sẽ đưa cho bạn 2 thông số quan trọng. Cả 2 thông số này sẽ luôn xuất hiện trong Datasheet.

Thông số Rds.

Rds là một thông số quan trọng vì nó ảnh hưởng đến sự mất điện năng (tức là công suất tiêu hao)..

Hiểu đơn giản Rds như những “cặn bẩn” tích tụ trong một thời gian lâu ở Van nước nhà bạn. Lượng “cặn bẩn” này càng nhiều gây này sự lưu thông dòng nước trở nên khó khăn hơn. Dẫn đến nước đầu ra ít hơn lượng nước đầu vào. Điều đó nghĩa là, dòng điện chân D bị ảnh hưởng bởi Rds.

Thông số VGS-th.

VGS-th : Đây là điện áp được áp dụng giữa chân Gate (G) và chân Source (S). MOSFET cần một điện áp tối thiểu VGS-th để kích hoạt nó và chuyển sang trạng thái BẬT.

Sẽ dễ hiểu hơn nếu một Van nước cần một lực lớn hơn 20N để mở được khoá van. Cũng giống như thế MOSFET cũng cần 1 điện áp lớn hơn VGS-th để mở.

MOSFET 80nf70.

Lấy một ví dụ thực tế của con MOSFET 80nf70 đang rất phổ biến trên thị trường.

MOSFET 8 chân.

Trong một số ứng dụng đặc biệt cấu tạo MOSFET phức tạp hơn. Có thể có nhiều chân hơn để cung cấp các tính năng bổ sung hoặc điều khiển phức tạp hơn.

Số lượng chân trên một MOSFET có thể thay đổi dựa trên loại và mục đích sử dụng. Một số MOSFET có thể có 8 chân hoặc nhiều hơn. Và chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu điều khiển mạch phức tạp hoặc chức năng đa nhiệm.

Tuy nhiên, trong thực tế thì MOSFET được sử dụng trong các ứng dụng cụ thể như thế nào?. Liệu rằng nó có thực sự đáng tin cậy cho các mạch điện. Nào!!! Chúng ta cùng tìm hiểu qua phần Ứng dụng nó.

Ứng dụng của MOSFET là gì?

MOSFET đã trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều ứng dụng. Đặc biệt là mạch điện tử khác nhau, từ bộ nguồn đến kỹ thuật số. Hãy khám phá những ứng dụng phổ biến của MOSFET. Và tầm quan trọng của chúng trong công nghệ hiện đại.

Mạch Boost áp.

Mạch boost cơ bản sử dụng một MOSFET. Đồng thời, dùng một bộ điều khiển để tăng điện áp đầu ra. Đây là một cách giải thích đơn giản hơn:

Khi bạn bật MOSFET, nó cho phép dòng điện chạy từ nguồn điện vào thiết bị. Khi bạn tắt nó, dòng điện không thể đi vào nữa.

Tuy nhiên, năng lượng từ dòng điện trước đó không biến mất mà được lưu trữ tạm thời. Sau khi MOSFET tắt, bộ điều khiển sẽ bật nó lên và tắt nó xuống nhanh chóng. Khi nó được bật lên, năng lượng từ nó được truyền đến đầu ra, và điện áp đầu ra tăng lên.

Quá trình này lặp đi lặp lại nhiều lần mỗi giây để tạo ra điện áp đầu ra cao hơn so với điện áp đầu vào.

Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ DC.

Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ DC là một hệ thống sử dụng MOSFET để thay đổi tốc độ hoạt động của một động cơ điện DC.

Thay vì làm cho động cơ hoạt động với tốc độ cố định, mạch này cho phép bạn điều chỉnh tốc độ của động cơ theo ý muốn.

Cách đo MOSFET là gì?

Để đo kiểm một con MOSFET chúng ta có thể sử dụng 2 cách phổ biến dưới đây.

Cách đo kiểm bằng đồng hồ kim vạn năng.

Để kiểm tra MOSFET còn sống hay không thì bạn cần phải sử loại đồng hồ vạn năng kim có 2 que đo và đề thang đo ở ngưỡng 1kW.

Lưu ý:

Trước khi tiến hành kiểm tra, bạn hãy dây dẫn nối tắt  chân của MOSFET đề khử hết điện tích còn sót lại trên chân linh kiện. Điều này rất quan trọng vì MOSFET là linh kiện rất nhạy cảm, nếu không khử hết điện tích sẽ làm ảnh hưởng đến kết quả đo.

Bước 1: Điều chỉnh thang đo của đồng hồ vạn năng kim về mức x 1kW.

Bước 2: Đặt que đen của đồng hồ vạn năng vào chân G, que đỏ vào chân S hoặc là D để tiến hành nạp cho G một điện tích bạn đầu

Bước 3: Sau khi thức hiện nạp điện tích cho chân G, tiếp tục tiến hành đo chân D và S. Lúc này bạn sẽ thấy kim di chuyển lên trên.

Bước 4: Chập G vào D hoặc chập G và S để thoát hết điện tích tại chân G.

Bước 5: Khi đã thoát điện tích cho chân G, bạn tiến hành đo lại chân D và chân G như bước 3. Nếu thấy kim của đồng hồ không di chuyển lên thì có nghĩa MOSFET trong trường hợp này vẫn còn hoạt động tốt.

Giải thích thêm: MOSFET còn hoạt động tốt là khi trở kháng giữa G và S và trở kháng giữa G với D có giá trị điện trở là vô cùng. Tức kim chỉ của đồng hồ không lên ở cả 2 chiều đo. Khi G đã thoát điện thì trở kháng giữa D và S là vô cùng.

Cách đo kiểm bằng đồng hồ số vạn năng.

Để thực hiện đo bạn sẽ chuẩn bị thiết bị đo có chức năng đo diode.

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.

Đáp án bài tập đọc điện trở: 

Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết !!