เฟต( Field Effect Transistor )

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

โพสโดย นายสุวัฒน์  หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก

เฟตเป็นทรานซิสเตอร์ชนิดหนึ่ง มีโครงสร้าง แตกต่างไปจากทรานซิสเตอร์ ทั่วไป และมี ข้อดี กว่า
ทรานซิสเตอร์ทั่วไปหลายประการ คือต่อขยายหลายภาคได้ดี ทํางานที่ อุณหภูมิ สูงได้ ดี มีสัญญาณ
รบกวนต่ำ มีอิมพีแดนซ์สูง เป็นต้น


เฟตแบ่งออกได้ 2 ประเภท คือ JFET และ MOSFET และโครงสร้างมี 2 ชนิด คือ P แชนแนลและ N
แชนแนล MOSFET ยังแบ่งย่อยออกได้เป็นดีพลีชัน MOSFET และเอนฮานซีเมนต์ MOSFET
JFET นั้นส่วนของเกตเดรนและซอส ถูกต่อถึงกันทั้งหมด การจ่ายไบอัสให้ JFET ทํางาน ต้องจ่าย
ไบอัสตรงให้ขา S จ่ายไบอัสกลับให้ขา D กับขา G เทียบกับขา S JFET ทํางานเหมือนหลอดสุญญากาศ
ดีพลีชัน MOSFET ส่วนของเกตถูกแยกออกต่างหากส่วนเดรนและซอส โดยใช้ฉนวน SiO2 คั่นไว้
ส่วนของเดรนและซอสถูกต่อถึงกันด้วยฐานรอง ( SS ) ที่เป็นสารกึ่งตัวนําชนิดเดียวกับส่วนเดรนและ
ซอส การจ่ายไบอัสให้ ดีพลีชัน MOSFET ต้องจ่ายไบอัสตรงให้ขา S จ่ายไบอัสกลับให้ขา D กับขา G
เทียบกับขา S เหมือนการจ่ายไบอัสให้ JFET
เอนฮานซ์เมนต์ MOSFET มีโครงสร้างเหมือนกับดีพลีชัน MOSFET แตกต่างเล็กน้อยในส่วนของ
เดรนและซอสที่ไม่ต้อถึงกัน การจ่ายไบอัสให้เอนฮานซ์เมนต์ MOSFET จ่ายไบอัสตรงให้ขา G กับขา
S เทียบกัน และจ่ายไบอัสกลับให้ขา D ทําให้การทํางานของเอนฮานซ์เมนต์ MOSFET เหมือนการ
ทํางานของทรานซิสเตอร์


ฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์
เฟต ( FET ) มาจากชื่อเต็มว่า ฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์( Field Effect Transistor ) เป็นอุปกรณ์สาร
กึ่งตัวนําชนิดขั้วเดียว ( Unipolar ) มีลักษณะโครงสร้างและหลักการทํางานแตกต่างไปจาก
ทรานซิสเตอร์เพราะทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนําชนิดสองขั้ว การทํางานของทรานซิสเตอร์
ต้องอาศัยกระแสช่วยควบคุมการทํางาน ทั้งกระแสอิเล็กตรอนและกระแสโฮล
เฟตเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนําอีกชนิดที่นิยมนํามาใช้งานในการขยายสัญญาณ และใช้งานในหน้าที่ต่าง ๆ
เช่นเดียวกับ ทรานซิสเตอร์นับวันเฟตยิ่งมีบทบาทเพิ่มมากขึ้นในการนําไปใช้งาน เพราะเฟตมี
คุณสมบัติหลายประการดีกว่าทรานซิสเตอร์สรุปเป็นข้อ ๆ ได้ดังนี้

• ขบวนการผลิตเฟตสามารถนําไปใช้การผลิต IC ได้
• เฟตสามารถต่อขยายสัญญาณแบบหลายภาคได้ดี
• เฟตทํางานที่อุณหภูมิสูงได้ดีกว่าทรานซิสเตอร์
• สามารถสร้างเฟตให้มีขนาดเล็กลงได้มากกว่าทรานซิสเตอร์
• เฟตไม่มีผลต่อแรงดันต้านภายในเมื่อนําไปใช้เป็นสวิตช์
• อุณหภูมิมีผลต่อการทํางานของเฟตน้อยกว่าทรานซิสเตอร์มาก
• คุณสมบัติโครงสร้างบางชนิดของเฟตสามารถสร้างให้มีความไวในการทํางานได้ดีกว่าทรานซิสเตอร์
• เฟตมีสัญญาณรบกวนต่ํากว่าทรานซิสเตอร์จึงเหมาะสมกับการใช้งานในภาคขยายสัญญาณ
อัตราขยายต่ํา
• อิมพีแดนซ์ทางอินพุตของเฟตสูงประมาณ 100 M ? มากกว่าในทรานซิสเตอร์มาก ซึ่งมีค่าเพียง
ประมาณ 2 k ? เท่านั้น
การทํางานของเฟต ต้องใช้แรงดันในการควบคุมกระแสเหมือนกับการทํางานของหลอดสุญญากาศ
นั่นคือ กระแสจะถูกควบคุมด้วยสนามไฟฟ้าที่เกิดจากแรงดัน สิ่งนี้เองเป็นเหตุให้สิ่งประดิษฐ์สารกึ่ง
ตัวนํานี้มีชื่อเรียกว่า ฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์ซึ่งมีความหมายว่า ทรานซิสเตอร์ที่ทํางานเนื่องจากผล
ของสนามไฟฟ้า


ทําอย่างไรจึงจะรู้ว่า FET ใช้ได้หรือไม่
ก่อนอื่นต้องขอบอกให้ผู้อ่านรู้เสียก่อนว่า FET นั้นคืออะไร คําว่า FET นี้ย่อมาจาก Field Effect
Transistor เป็น ทรานซิสเตอร์แบบหนึ่ง ใช้หลักการของสนามไฟฟ้าที่ได้จาก gate มาเป็นตัวควบคุมการ
ไหลของกระแสไฟระหว่าง drain และ source คราวนี้มาถึงคําที่ว่า ” ทําอย่างไรจึงจะรู้ว่า FET ใช้ได้
หรือไม่” บางท่านอาจจะตอบได้ทันทีว่า ” ก็เอาไป เช็คซิ ” ถ้าตอบแบบนี้ผู้เขียนรู้สึกว่าจะเป็น คําตอบที่
ยียวนเกินไป ผู้เขียนมีจุดประสงค์อยากจะให้ผู้อ่านหรือช่าง อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป ได้รู้วิธีเช็ค FET
ไม่ให้ชํารุดเสียหาย ผู้เขียนรู้ว่าช่าง ส่วนมากจะเช็คทรานซิสเตอร์แบบธรรมดา เป็นทุกคน และก็แน่ใจ
ว่าส่วนมากอีกเช่นกันที่ไม่รู้วิธีเช็ค FET
การเช็ค FET ค่อนข้างจะยุ่งยากกว่าการเช็คทรานซิสเตอร์แบบธรรมดา ก่อนเช็คจะต้องรู้ข้อมูลต่อไปนี้
เสียก่อน คือ

1. FET นั้นเป็นแบบใด JFET หรือ MOSFET
2. ถ้าเป็น JFET เป็นแบบ N - Channel หรือ P - Channel
3. ถ้าเป็น MOSFET เป็นแบบ Enhancement หรือ Depletion
ข้อควรระวังเป็นพิเศษก็คือ อย่าพยายามถอดประกอบหรือแตะต้อง FET เว้นแต่ว่า FET นั้นเป็นแบบ
JFET หรือ Insulated - gate - Protected MOSFET เพราะถ้าเป็นแบบอื่น นอกจากที่กล่าวมามานี้จะ
ชํารุดเสียหายจากไฟฟ้า สถิตได้ง่าย โดยเฉพาะเมื่ออากาศแห้ง เช่น ฤดูหนาว แผงวงจรที่มีอุปกรณ์พวกนี้
อยู่จะมีป้ายเตือนติดไว้เสมอ เพื่อให้ผู้เกี่ยวข้องได้ระมัดระวัง จะมีตัวอักษร ” ESD” เขียนบอกไว้
โดยมากจะมีพื้นสีเหลืองตัวอักษรสีดํา โดยเฉพาะ Uninsulated - gate - Protected MOSFET แล้ว จะ
ชํารุดเสียหายทันทีถ้าไม่ระมัดระวังในการจับถือ แต่เมื่อจําเป็นต้องจับถือหรือถอด ประกอบเข้าในวงจร
แล้ว ต้องเพิ่มความระมัดระวังดังนี้

1. ก่อนที่จะประกอบลงในวงจรหรือขณะเก็บรักษาไว้หรือยังไม่ได้ใช้จะต้องทําการลัดวงจรทุกขาให้ถึง
กันหมดเสียก่อน ด้วยเหล็กสปริงที่ติดมากับตัว MOSFET จากโรงงานผู้ผลิต หรือด้วยแผ่นโฟมที่เป็น
ตัวนําก็ได้ห้ามใช้พลาสติกแบบ ที่ทําให้เกิดไฟฟ้าสถิตได้ง่ายเข้ามาใกล้เป็นอันขาด เช่น สารจําพวก
Polystyrene
2. ถ้าจะจับ MOSFET ออกจากวงจรด้วยมือแล้ว มือจะต้องสัมผัสอยู่กับศักย์ไฟฟ้าที่เป็นดิน ( ground)
ตลอดเวลา ใช้สายโลหะที่เป็นตัวนํา เช่น สายนาฬิการัดข้อมือไว้แล้วต่อสายที่เป็นตัวนําไปคีบกับ
ground
3. ปลายหัวแร้งที่ใช้บัดกรีจะต้องต้อลงดินด้วยเสมอ และหัวแร้งควรเป็นชนิดที่ใช้ไฟ DC จะยิ่งดี
ห้ามถอดประกอบ MOSFET เข้าในวงจรขณะมีไฟเลี้ยงอยู่
ต่อไปนี้จะเป็นวิธีการเช็ค JFET และ MOSFET แบบง่ายที่สุด โดยจะเช็คความต้านทานทางตรง (
forward resistance) และความต้านทานในทางกลับ ( reverse resistance) เท่านั้น ก็เพียงพอที่จะรู้ว่า FET
นั้นใช้ได้หรือไม่


วิธีเช็ค FET
1. วัดความต้านทานทางตรงของ FET แบบ N - Channel โดยใช้มาตรวัดความต้านทานที่ใช้แบตเตอรี่
กําลังดันต่ํา ให้ตั้งระยะไว้ที่ย่าน Rx100 ต้อขั้วบวก (+) ของสายมาตรวัดเข้ากับ gate ขั้วลบ (-) เข้าที่
drain หรือ source ถ้าเป็นแบบ P - Channel ให้ต่อสายมาตรวัดรงกันข้ามกับที่กล่าวมาแล้ว มาตรวัดควร
ชี้ค่าความต้านทานที่ไม่ต่ําจนเกินไป
2. วัดความต้านทานทางกลับของ JFET แบบ N - Channel โดยต่อขั้วลบ (-) ของสายมาตรวัดความ
ต้านทานเข้าที่ gate ขั้วบวก (+) เข้าที่ drain หรือ source มาตรวัดควรชี้ค่าความต้านทานสูงมาก ( แสดง
ว่าใช้ได้) ถ้าชี้ค่าต่ําเกินไป แสดงว่ารอยต่อในตัว FET รั่วหรือลัดวงจร ( แสดงว่าใช้ไม่ได้) ถ้าเป็นแบบ P
- Channel ให้ต่อสาย มาตรวัดตรงข้ามกับที่กล่าวมาแล้ว


วิธีเช็ค MOSFET
การวัดค่าความต้านทานทางตรงและทางกลับ สามารถทําได้โดยใช้มาตรวัดความต้านทานที่ใช้
แบตเตอรี่กําลังดันต่ํา การต่อสานมาตรวัดก็เช่นเดียวกับวิธีเช็ค JFET แต่ต้องใช้ระยะย่าน Rx1000 หรือ
ระยะสูงสุด MOSFET แบบ Insulated - gate - Protected จะมีความต้านทานทางเข้าสูงมาก ฉะนั้นมาตร
วัดจะชี้ค่าความต้านทานสูงมาก ทั้งค่าความ ต้านทานทางตรงและทางกลับ (แสดงว่าใช้ได้) ถ้ามาตรวัดชี้
ค่าความต้านทานต่ําเกินไป แสดงว่ามีการรั่วของฉนวน ที่กั้นระหว่าง gate กับ drain หรือ source ( แสดง
ว่าใช้ไม่ได้) จะเห็นว่าไม่ยากเลยที่จะเช็ค FETผู้เขียนหวังเป็นอย่าง มากว่า วิธีเช็ค FET แบบนี้ จะช่วย
ให้ช่างอิเล็กทรอนิกส์ที่สนใจทุกท่าน นําเอาไปใช้ประโยชน์ได้ไม่มากก็น้อย



ชนิดและประเภทของ เฟต
ในปัจจุบันเฟตได้ถูกพัฒนาให้สามารถทํางานและใช้งานกับอุปกรณ์หลายชนิดมากขึ้น ตัวเฟตเองก็ถูก
พัฒนาให้มีหลายประเภทและชนิดมากขึ้น เพื่อให้สามารถนําไปใช้งานได้เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เกิด
คุณภาพและประสิทธิภาพในการทํางานมากขึ้น เฟตที่สร้างมาใช้งานแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้
• จังชันฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์
( Junction Field Effect Transistor ) หรือเรียกย่อ ๆ ว่า เจเฟต ( JFET ) แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ
ชนิดพีแชนแนล ( P-Channel ) และชนิดเอ็นแชนแนล ( N-Channel )
• เมทอลออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์( Metal Oxide Semiconductor Field
Effect Transistor ) หรอเรียกย่อ ๆ ว่า มอสเฟต ( MOSFET ) แบ่งย่อยออกได้เป็น 2 แบบ คือ
• ดีพลีชันมอสเฟต ( Depletion MOSFET ) หรือ D – MOSFET แบ่งออกได้2 ชนิดคือ P แชนแนล
และชนิด N แชนแนล
• เอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ( Enhancement MOSFET ) หรือ E – MOSFET แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด
คือ ชนิด P แชนแนล และชนิด N แชนแนล
เจเฟตชนิดเอ็นแชนแนล
JFET ชนิด N แชนแนลแบบเบื้องต้น ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนําชนิด N เป็นสารกึ่งตัวนําตอนใหญ่และ
มีสารกึ่งตัวนําชนิด P ตอนเล็กสองตอน ประกอบร่วมด้านข้าง ใช้การต่อเชื่อมกันแบบแพร่กระจาย (
Deffused ) โครงสร้างและสัญลักษณ์แสดงดังรูป

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

จากรูป เป็นโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ JFET ชนิด N แชนแนล รูป (ก) เป็นโครงสร้างของ JFET
ชนิด N แชนแนล ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนําตอนใหญ่ชนิด N มีขาต่ออกมาใช้งาน 2 ขา คือ ขาเดรน (
Drain ) หรือ D และขาซอส ( Source ) หรือ S ส่วนของเดรนและซอสนี่เองเป็นส่วนที่บอกถึงแชนแนล
ของ JFET และด้านข้างมีสารกึ่งตัวนําชนิด P ตอนเล็ก 2 ตอน ประกอบร่วมอยู่ มีขาต่อออกมาเป็นขา
เกต ( Gate ) หรือ G
ส่วนรูป (ข) เป็นสัญลักษณ์ของ JFET ชนิด N แชนแนล มีหัวลูกศรชี้เข้าแสดงไว้ที่ขาเกต บอกให้ทราบ
ว่าขาเกตเป็นสารชนิด P ( Positive ) (ใช้หลักการท่องจําบวกเข้า ลบออก เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์) ซึ่ง
จะเป็นสารชนิดตรงข้ามกับขาเดรนและขาซอส

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

การจ่ายไบอัสที่ถูกต้องให้JFET ต้องจ่ายไบอัสดังนี้ จ่ายไบอัสตรงให้ขา S จ่ายไบอัสกลับให้ขา D กับ
ขา G เทียบกับขา S ลักษณะวงจรไบอัสเบื้องต้น แสดงดังรูป


จากรูป เป็นวงจรไบอัสเบื้องต้นของ JFET ชนิด N แชนแนล การทํางานของวงจรอธิบายได้ดังนี้ ถ้าจ่ายไบอัสให้เฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะมีกระแสเดรน ( ID ) ไหลผ่านระหว่างขา D กับขา Sสูงมากกว่าค่าหนึ่ง กระแส ID ไหลคงที่ตลอดเวลา นั่นคือ JFET ทํางาน เมื่อจ่ายแรงดัน VGG เป็นลบให้ขา G เทียบกับขา S เป็นการจ่ายไบอัสกลับให้รอยต่อขา G กับขา S เหมือนกับการจ่ายแรงดันไบอัสให้กับไดโอด ทําให้เกิดดีพลีชันริจินขึ้นระหว่างรอยต่อ PN ดีพลีชันริจินนี้เป็นตัวขัดขวางการไหลของกระแส ID ที่ไหลระหว่างขา D กับขา S ให้ไหลได้น้อยลง ยิ่งจ่ายไบอัสกลับให้ขา G มากขึ้น ดีพลีชันริจินระหว่างรอยต่อ PN ยิ่งกว้างขึ้น ยิ่งเกิดการต้านกระแส ID ให้ไหลน้อยลง นั่นคือเกิดควาความต้านทานระหว่างขา D กับขา S มีค่ามากขึ้น ควาความต้านทานนี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามค่าแรงดันไบอัสกลับที่ขา G กับขา S ทําให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กระแส ID ที่ไหลเปลี่ยนนี้สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน VGG

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

เจเฟตชนิดพีแชนแนลJFET ชนิด P แชนแนลเบื้องต้น ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนําชนิด P เป็นสารกึ่งตัวนําตอนใหญ่ และมีสารกึ่งตัวนําชนิด N ตอนเล็กสองตอน ประกอบร่วมด้านขวางใช้การเชื่อมกันแบบแพร่กระจาย โครงสร้างและสัญลักษณ์แสดงดังรูป

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

จากรูป เป็นโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ JFET ชนิด P แชนแนล ซึ่งคล้ายกับชนิด N แชนแนลแตกต่างเพียงใช้สารกึ่งตัวนําชนิดตรงกันข้าม และสัญลักษณ์มีหัวลูกศรชี้ออกที่ขา G เป็นการบอกให้ทราบว่าขา G เป็นสารกึ่งตัวนําชนิด N ( Negative ) ซึ่งจะเป็นสารชนิดตรงข้ามกับขา D กับขา S การจ่ายไบอัสที่ถูกต้องให้ JFET ชนิด P แชนแนล ต้องจ่ายไบอัสในลักษณะเดียวกับชนิด N แชนแนล คือจ่ายไบอัสตรงให้ขา S จ่ายไบอัสกลับให้ขา D กับขา G เทียบกับขา S ลักษณะวงจรไบอัสเบื้องต้น แสดงดังรูป



จากรูป เป็นวงจรไบอัสเบื้องต้นของ JFET ชนิด P แชนแนล การทํางานของวงจรอธิบายได้ดังนี้ ถ้าจ่ายไบอัสให้เฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะมีกระแส ID ระหว่างขา S กับขา D สูงมากค่าหนึ่ง มีค่ากระแสคงที่ตลอดเวลา นั่นคือ JFET ทํางานเมื่อจ่ายแรงดัน VGG เป็นบวกให้ขา G เทียบกับขา S เป็นการจ่ายไบอัสกลับให้รอยต่อขา G กับขา S เหมือนกับการจ่ายไบอัสกลับให้ไดโอด ทําให้เกิดแบตเตอรี่สมมติหรือดีพลีชันริจินขึ้นระหว่างรอยต่อ PN ดีพลีชันริจินนี้เป็นตัวขัดขวางการไหลของกระแส ID ที่ไหลระหว่างขา S กับขา D ให้ไหลน้อยลง ยิ่งจ่ายไบอัสกลับให้ขา G มากขึ้น ดีพลีชันริจินระหว่างรอยต่อ PN จะยิ่งกว้างขึ้นยิ่งเกิดการต้านกระแส ID ให้ไหลน้อยลงไปอีก นั่นคือเกิดความต้านทานระหว่างขา D กับขา S ค่าความต้านทานนี้เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กระแส ID ที่ไหลเปลี่ยนแปลงนี้

สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน VGG


ที่มา http://www.english.thaiio.com/fet-เฟตjfet/

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ฟิลด์เอฟเฟคทรานซิสเตอร์ FET