MOSFET Là Gì? Cách Kiểm Tra MOSFET Chính Xác Nhất

11/Nov/2020 By Lidin Co 6290 view

Mục Lục

Cùng tìm hiểu thêm về MOSFET, một trong những transistor phổ biến nhất trong mạch tích hợp IC và các cách kiểm tra mosfet hiệu quả nhất cùng đồng hồ vạn năng số.

MOSFET là gì?

MOSFET (viết tắt của metal oxide semiconductor field effect transistor) hay còn gọi transistor hiệu ứng trường kim loại- oxit bán dẫn. Chức năng chính của MOSFET là tạo ra hiệu ứng trường điều khiển dòng điện chạy qua một kênh dẫn.

Giống như JFET, MOSFET có cấu tạo gồm 3 chân/cực – cực nguồn (Source), cực cổng (Gate) và cực máng (Drain). Một số MOSFET còn có cả chân thứ 4. Tuy nhiên, MOSFET có một nguồn kim loại (metal source) và cực máng(drain) tiếp xúc với nhau tại điểm cuối của kênh. Cùng với một lớp mỏng silic dioxide ngăn cách cực cổng (gate) với kênh dẫn. Nhờ vậy mà nó có thể tăng trở kháng tại cực cổng lên tới 1000 gigiaohms và giảm dòng điện tại cực cổng xuống 0.

Trở kháng cực cổng cao của MOSFET cho phép nó được kết nối trực tiếp với đầu ra của mạch tích hợp kỹ thuật số. Lớp silicon dioxide là một chất điện môi, có nghĩa là rằng một trường được gắn vào một bên sẽ tạo ra một trường đối diện ở phía bên kia. Cổng gắn vào bề mặt của lớp có chức năng giống như một bản của tụ điện. Silic dioxide còn có đặc tính cách điện cực cổng từ kênh. Do đó ngăn chặn dòng điện ngược không mong muốn.

Nguyên lý hoạt động:

MOSFET có cấu tạo gồm 3 chân/cực – cực S (Source), cực G(Gate) và cực D(Drain). Chúng có khả năng điều khiển dòng điện chạy qua giữa cực S và cực D, với điện áp đặt vào cực G. Bạn có thể nhanh chóng tắt, mở dòng điện của một kênh(channel) bằng cách thay đổi điện áp. Việc sử dụng chất bán dẫn cho phép phân tách các tạp chất khác nhau. Điều này có nghĩa là các điện tích có dấu khác nhau có thể được cách ly một cách hiệu quả để tạo ra các rào cản, ngăn dòng điện tích di chuyển từ vùng này sang vùng khác.

Cả Mosfet dạng depletion và enhancement đều sử dụng một trường điện từ- sinh ra bởi cổng điện áp để để thay đổi dòng chảy của chất mang điện tích qua kênh drain- source của chất bán dẫn.

Đối với loại depletion MOSFETs, kênh drain-source vốn dẫn điện. Chất mang điện tích có thể là electrons (n-channel) hoặc lỗ hole (p-channel). Nếu điện áp G-S mang giá trị âm được đặt vào MOSFET depletion n-channel, kết quả điện trường tạo ra hoạt động để "ngắt" dòng các electron qua channel.

Còn MOSFET dạng enhancement có kênh điện trở, vì vậy có rất ít chất mang điện bên trong nó. Nếu một điện áp dương gate-source được đặt vào một MOSFET n-channel dạng enhancement, electron trong chất bán dẫn loại p sẽ di chuyển vào kênh và tăng độ dẫn điện của kênh. Đối với MOSFET cải tiến kênh p, điện áp âm hút các hole vào kênh để tăng độ dẫn điện.

Ứng dụng và cách sử dụng Mosfet:

ứng dụng mosfet

MOS IC (integrated circuit):

MOSFET là dạng transistor phổ biến và quan trọng cho sự điều khiển của chips IC. Ưu điểm chính là nó hầu như không yêu cầu dòng điện đầu vào để điều khiển dòng tải như bóng bán dẫn lưỡng cực(bipolar transistors).

Mạch CMOS:

MOSFET bổ sung là một dạng công nghệ được sử dụng để phát triển các mạch tích hợp. Công nghệ này được sử dụng trong sản xuất chip IC như bộ vi xử lý, bộ vi điều khiển, bộ nhớ và các mạch logic số. chúng còn là linh kiện cơ bản trong phát triển các mạch tương tự bao gồm cảm ứng hình ảnh, chuyển đổi dữ liệu, mạch RF và máy phát tích hợp cho cổng thông tin giao tiếp số.

Các đặc điểm chính của thiết bị CMOS bao gồm khả năng chống ồn cao và tiêu thụ điện năng tĩnh tối thiểu. Các thiết bị như vậy tạo ra nhiệt năng tiêu hao tối thiểu khi so sánh với các dạng logic thay thế như logic NMOS hoặc logic transistor-transistor. Các đặc điểm như vậy cho phép tích hợp các chức năng logic chip với mật độ cao.

Năng lượng điện:

MOSFET được sử dụng trên nhiều loại điện tử công suất. Chúng được tích hợp để bảo vệ ngược pin, chuyển đổi nguồn điện giữa các nguồn thay thế và tắt nguồn của tải không cần thiết. Các tính năng chính của MOSFET bao gồm footprint, dòng điện cao và bảo vệ ESD tích hợp. Sự phát triển của công nghệ MOS cũng được nhiều người coi là một trong những yếu tố góp phần chính vào việc tích hợp băng thông mạng trong các mạng viễn thông.

Bộ nhớ MOS:

Sự phát triển của MOSFET cho phép sử dụng thuận tiện các MOS transistor để lưu trữ ô nhớ. Công nghệ MOS là một trong những thành phần quan trọng của DRAM (bộ nhớ ngẫu nhiên truy cập động). Cung cấp mức hiệu suất cao hơn, tiêu thụ điện năng tối thiểu, giá rẻ khi so sánh với bộ nhớ lõi từ.

MOSFET sensor:

Cảm biến MOSFET, còn được gọi là cảm biến MOS, thường được sử dụng trong việc đo lường các thông số vật lý, hóa học, sinh học và môi trường. Chúng cũng được tích hợp trong các hệ thống vi cơ điện tử, chủ yếu vì chúng cho phép tương tác và xử lý các yếu tố như hóa chất, ánh sáng và chuyển động. Công nghệ MOS cũng có các ứng dụng cảm biến hình ảnh, thích hợp để tích hợp trong các thiết bị tích hợp sạc và cảm biến pixel hoạt động.

Vật lý lượng tử:

QFET và QWFET đều là hai loại MOSFET sử dụng đường hầm lượng tử để tăng tốc độ hoạt động của bóng bán dẫn transistor.

Cách kiểm tra mosfet còn sống hay không với đồng hồ vạn năng số:

cách kiểm tra mosfet bằng đồng hồ vạn năng số

MOSFET là transistor được sử dụng rất phổ biến. Với tính năng chuyển đổi tốc độ và trở kháng đầu vào cao, chúng rất được ưa thích trong việc chế tạo mạch tích hợp và các chip ứng dụng tần số cao. Ngoài ra, MOSFET còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác. Dưới đây là một số phương pháp để kiểm tra xem MOSFET có bị hư hỏng hoặc chết hay không.

Sử dụng chế độ diode test
Thử điện trở

Cách Kiểm Tra MOSFET bằng Chế độ Diode Test:

Để thực hiện phương pháp thử này bạn sẽ cần chuẩn bị đồng hồ vạn năng có thể độ diode test. Vì MOSFET có phần thân diode bên trong. Với MOSFET loại N, phần thân diode từ S đến D với anode ở chân S và cathode ở chân D của diode. Theo chiều thuận, sẽ có một điện áp rơi trên diode. Ngược lại, theo chiều nghịch, diode này hoạt động như mạch hở. Vì vậy, ta có thể kiểm tra MOSFET bằng cách đo độ dẫn điện qua chân S-D. Dưới đây là các bước thực hiện:

Bước 1: chọn chế độ đo diode trên đồng hồ vạn năng

kiểm tra diode

Bước 2: với N-channel MOSFET, kết nối que đỏ với chân S và que đen với chân D để đo điện áp trên chiều thuận của diode. Kết quả đọc được sẽ rơi vào khoảng 0.4-0.9 V. Còn trong trường hợp kết quả đo được là 0 thì có thể MOSFET đã bị hỏng.

kiểm tra mosfet

Bước 3: bằng cách đảo lại que đo của đồng hồ vạn năng, nếu xuất hiện kết quả OL trên màn hình nghĩa là MOSFET hoạt động tốt. Ngược lại nếu kết quả không phải là OL thì có khả năng cao MOSFET bị chết.

kiểm tra mosfet

Kiểm tra điện trở:

Phương pháp này sẽ cần đến đồng hồ đo điện trở. Giá trị điện trở RDS của MOSFET thường rất lớn (lên tới MΩ) khi không có xung kích hoạt tại cực G. Nhờ đặc điểm này, ta có thể kiểm tra MOSFET có bị lỗi hay không.

Bước 1: Chọn chế độ đo điện trở trên đồng hồ vạn năng hoặc dùng thiết bị đo điện trở riêng biệt. Lưu ý là thang đo của đồng hồ phải lên tới MΩ.

Bước 2: đo giá trị điện trở giữa chân D và S. Giá trị này không phụ thuộc vào độ phân cực nên không quan trọng kết nối que đo nào với cực nào.

Bước 3: so sánh giá trị đo được với giá trị nhà sản xuất. Nếu giá trị này tiến gần tới 0 hoặc ít hơn nhiều so với giá trị đã cho, MOSFET đang bị hỏng hoặc chết.

Kiểm tra MOSFET bằng đồng hồ vạn năng và đồng hồ đo điện trở ở chế độ diode:

Với phương pháp này, cách kiểm tra MOSFET là kích điện ở cực G. Khi cực G được kích điện, giá trị RDS sẽ giảm xuống rất thấp (tùy từng loại MOSFET). MOSFET có thể được kích điện bằng đồng hồ vạn năng.

Bước 1: kiểm tra giá trị điện trở RDS bằng phương pháp như trên.

Bước 2: kích điện MOSFET bằng cách để đồng hồ vạn năng ở chế độ diode. Sau đó chạm que đen vào chân D và chạm que đỏ một lúc vào cực G. Việc này sẽ kích hoạt cực G. MOSFET sẽ ở chế độ ON.

Bước 3: sử dụng đồng hồ đo điện trở và kiểm tra lại giá trị RDS(on). Lúc này giá trị sẽ giảm xuống rất nhiều so với trước đó đo được RDS(off). Có nghĩa là MOSFET đang hoạt động tốt. Tham khảo datasheet của MOSFET để kiểm tra giá trị của RDs. So sánh Rds (on) và giá trị quan sát được. Nếu giá trị quan sát có nhiều thay đổi với giá trị trong datasheet, MOSFET đang bị lỗi.

Bước 4: nếu giá trị đo được bằng với RDS(off), MOSFET bị lỗi.

Bước 5: tiến hành xả điện tại cực G của MOSFET

Bước 6: kiểm tra lại giá trị RDS lại lần nữa bằng phương pháp tương tự như trên. Giá trị đọc được phải tương đương với giá trị RDS(off) trước đó đã đo được. Nếu giá trị thấp hơn so với giá trị trước đó, có thể MOSFET đã bị hỏng.