MOSFET là một trong những linh kiện điện tử quan trọng nhất trong các mạch điện hiện đại, đặc biệt trong lĩnh vực điện tử công suất, vi xử lý và thiết bị điều khiển tự động. Tuy nhiên, không phải ai cũng hiểu rõ MOSFET là gì, cấu tạo ra sao và nguyên lý hoạt động của nó như thế nào. Trong bài viết này, DAT Group sẽ giải mã chi tiết về MOSFET – từ khái niệm, cấu tạo, phân loại đến nguyên lý hoạt động đầy đủ, giúp bạn hiểu rõ cách linh kiện này kiểm soát dòng điện và ứng dụng thực tế trong các thiết bị điện – điện tử ngày nay.

1. Mosfet là gì?

MOSFET (viết tắt của Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor) là một loại transistor hiệu ứng trường đặc biệt, được điều khiển hoàn toàn bằng điện trường chứ không phải bằng dòng điện như transistor thông thường (BJT). Bạn có thể hiểu đơn giản: MOSFET giống như một “van điện tử” – nó mở hoặc đóng dòng điện giữa hai cực Drain (D) và Source (S) tùy theo điện áp điều khiển ở cực Gate (G).

2. Cấu tạo của Mosfet

Cấu tạo của MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) gồm ba cực chính

2.1. Các thành phần chính

MOSFET gồm ba cực cơ bản:

2.2. Lớp cách điện SiO2 giữa cổng và kênh dẫn

Giữa Gate và phần kênh bán dẫn (channel) của MOSFET có một lớp cách điện cực mỏng làm từ Silicon Dioxide (SiO₂).

• Lớp này có độ cách điện rất cao (điện trở lên đến hàng mega–giga ohm), ngăn dòng điện rò giữa Gate và kênh dẫn.
• Khi bạn đặt điện áp lên Gate, điện trường sinh ra trong lớp SiO₂ kéo hoặc đẩy các hạt điện trong vùng bán dẫn phía dưới, tạo nên kênh dẫn giữa Drain và Source.
• Đó là lý do MOSFET được điều khiển bằng điện áp, không cần dòng điều khiển như transistor lưỡng cực (BJT).

Lưu ý:  Lớp SiO₂ rất mỏng → Gate dễ bị phá hủy nếu quá áp (Vgs > ±20V). Vì vậy, bạn luôn cần dùng điện trở giới hạn dòng hoặc mạch bảo vệ TVS diode khi thử nghiệm.

2.3. Phân loại Mosfet theo kiểu kênh dẫn

MOSFET được chia thành hai nhóm chính theo loại vật liệu bán dẫn tạo nên kênh dẫn:

3. Nguyên lý hoạt động của Mosfet

Bạn có thể hình dung Mosfet như một công tắc điện tử có thể mở hoặc đóng rất nhanh nhờ hiệu ứng từ trường. Khi điện áp giữa cực cổng và cực nguồn (Ugs) lớn hơn một mức giới hạn nhất định, nó tạo ra một kênh dẫn điện ở lớp bán dẫn bên dưới lớp cách điện oxit, giúp điện tích đi qua giữa cực máng và cực nguồn. Nếu Ugs bằng 0 hoặc thấp hơn ngưỡng, kênh dẫn điện không hình thành, dòng điện gần như không chạy qua, tức là Mosfet ở trạng thái tắt.

Mosfet hoạt động chính ở ba chế độ:

• Chế độ cắt (Cut-off): Không có dòng điện đi qua vì kênh dẫn chưa hình thành, thiết bị như công tắc mở.
• Chế độ tuyến tính (Linear/ Ohmic): Khi điện áp cổng tăng lên, kênh dẫn điện mở rộng, dòng điện giữa Drain và Source tăng tuyến tính theo điện áp.
• Chế độ bão hòa (Saturation): Khi điện áp giữa cực Drain và Source đạt đến một ngưỡng, dòng điện đạt mức bão hòa ổn định, Mosfet hoạt động như công tắc đóng hoàn toàn.

4. Phân loại Mosfet và các biến thể

Khi tìm hiểu về MOSFET, bạn sẽ thấy có nhiều phân loại dựa trên chế độ hoạt động, loại kênh dẫn và cả biến thể đặc thù cho từng ứng dụng.

5. Cách kiểm tra và đo Mosfet cơ bản

Muốn kiểm tra Mosfet còn sống hay đã hỏng, bạn cần thực hiện các bước đo điện trở và dòng điện giữa các cực của Mosfet bằng đồng hồ vạn năng.

Phương pháp kiểm tra Mosfet hoạt động:

1. Chuẩn bị đồng hồ vạn năng kim hoặc điện tử và đặt thang đo điện trở x1 kΩ (hoặc x1KW).
2. Khử điện tích còn lại trên Mosfet: Dùng tô vít hoặc dây dẫn nối tắt ba chân Gate (G), Drain (D) và Source (S) để xả sạch điện tích tích tụ. Bước này rất quan trọng vì Mosfet rất nhạy cảm, điện tích lưu lại có thể làm sai lệch kết quả đo.
3. Nạp điện tích cho chân Gate (G): Đặt que đen vào chân G, que đỏ vào S hoặc D để nạp điện tích cho Gate.
4. Đo điện trở giữa Drain (D) và Source (S): Chuyển que đen sang chân D, que đỏ vào S, kim đồng hồ sẽ nhích lên nếu Mosfet còn hoạt động tốt (điện trở thay đổi, cho thấy kênh Mosfet được mở).
5. Xả điện tích chân Gate: Chập chân G vào D hoặc G vào S để thoát điện tích.
6. Đo lại giữa D và S: Sau khi xả điện tích, kim đồng hồ không nhích lên nữa (điện trở rất lớn), chứng tỏ Mosfet đóng ngắt đúng.

Nếu Mosfet hỏng, bạn sẽ quan sát thấy các dấu hiệu như đo thấy điện trở rất thấp (gần 0Ω) giữa G và S hoặc G và D ở cả hai chiều đo; hoặc điện trở thấp cả hai chiều đo giữa D và S dù đã xả điện tích trên chân G, cho thấy Mosfet bị chập.

Dụng cụ cần thiết và lưu ý khi đo:

• Đồng hồ vạn năng: Loại kim cơ hoặc điện tử đều được, nhưng cần có thang đo điện trở x1 kΩ.
• Que đo còn tốt, sạch: Tránh tiếp xúc kém gây sai số.
• Dụng cụ cố định mosfet: Nhíp, kẹp hoặc miếng cách điện giúp giữ linh kiện ổn định khi đo.
• Khử điện tích: Luôn dùng dụng cụ nối tắt ba chân trước khi đo để tránh sai kết quả do điện tích tồn dư.

Ví dụ thực tế: Khi kiểm tra Mosfet trong bộ nguồn xung của máy tính hoặc monitor, kỹ thuật viên sẽ sử dụng đồng hồ vạn năng đặt thang đo x1 kΩ, nạp điện tích cho chân G, rồi đo kiểm tra giữa D và S. Nếu Mosfet còn hoạt động, sẽ thấy điện trở thay đổi phù hợp với tín hiệu điều khiển, giúp chuyển mạch điện hiệu quả để xử lý nguồn điện.

6. Ứng dụng thực tế của Mosfet

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) là linh kiện bán dẫn có khả năng đóng cắt nhanh với dòng điện và điện áp lớn, sử dụng hiệu ứng trường để điều khiển dòng điện qua kênh dẫn. Nhờ đặc điểm này, MOSFET được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực điện tử và nguồn điện.

6.1. Trong mạch nguồn xung và thiết bị điện tử

MOSFET là thành phần then chốt trong các bộ chuyển đổi DC-DC, đặc biệt trong hệ thống điện mặt trời. Ở đây, MOSFET giúp chuyển đổi điện áp một cách hiệu quả, tăng hiệu suất của mạch nguồn bằng cách đóng ngắt nhanh, giảm tổn hao năng lượng khi biến đổi điện áp từ tấm pin năng lượng mặt trời sang điện áp sử dụng.

Ví dụ, bộ chuyển đổi DC-DC cho hệ năng lượng mặt trời thường dùng MOSFET để điều khiển dòng điện vào acquy hoặc tải, giúp ổn định và tối ưu hóa nguồn điện đầu ra cho các thiết bị.

6.2. Trong các bộ dao động tạo từ trường

MOSFET có khả năng đóng cắt cực nhanh làm cho dòng điện liên tục biến đổi, tạo ra từ trường biến thiên. Điều này rất quan trọng trong các mạch dao động tạo từ trường.

Ví dụ thực tế là các mạch dao động dùng cho đèn năng lượng mặt trời hoặc các bộ nguồn xung. MOSFET đóng vai trò tạo xung điện áp nhanh, kích từ cho cuộn dây, từ đó kích hoạt tạo ra dòng điện cảm ứng trong các cuộn thứ cấp hoặc dây điện cảm từ.

6.3. Ứng dụng trong mạch khuếch đại

Trong các mạch khuếch đại biến tần điện mặt trời, MOSFET được dùng để tăng cường tín hiệu điện mạnh lên.

Biến tần chuyển đổi điện một chiều từ pin mặt trời sang điện xoay chiều sử dụng MOSFET ở tầng khuếch đại để điều khiển dòng điện tải với độ chính xác cao, hiệu suất cao, và khả năng chuyển mạch nhanh, giúp giảm tổn thất và nâng cao tuổi thọ hệ thống.

MOSFET là một trong những linh kiện bán dẫn quan trọng trong điện tử và tự động hóa với cấu tạo độc đáo cùng nguyên lý hoạt động hiệu quả, giúp điều khiển dòng điện một cách chính xác và linh hoạt. Hiểu rõ về MOSFET không chỉ giúp bạn nắm bắt kiến thức kỹ thuật cơ bản mà còn mở ra cơ hội ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, hệ thống điện năng lượng mặt trời và công nghệ hiện đại khác. Nếu bạn quan tâm đến các giải pháp điện năng lượng mặt trời thông minh và hiệu quả, đừng ngần ngại tìm hiểu thêm tại https://datsolar.com/ để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất từ chuyên gia.

Nguồn tham khảo:

1. Wikipedia. “MOSFET”. Wikipedia, The Free Encyclopedia. Truy cập ngày 25/10/2025. 
2. https://en.wikipedia.org/wiki/MOSFET. Electronics For You. “MOSFET Types, Working, Structure, and Applications”. Electronics For You, cập nhật 2024. Truy cập ngày 25/10/2025. 3. https://www.electronicsforu.com/technology-trends/learn-electronics/mosfet-basics-working-applications. Electronics Tutorials. “MOSFET Basics – Electronics Tutorials”. Truy cập ngày 25/10/2025. https://www.electronics-tutorials.ws/transistor/tran_6.html.