Kỹ thuật điện tử TRANSISTOR lưỡng cực

Bài này trình bày về các cách mắc cơ bản c a tranzito l ỡng cực trong các sơ đ mạch khu ch đại là cách mắc cực gốc chung, cực phát chung và cực góp chung, đặc điểm c a t ng cách mắc.. Tr

K THU T ĐI N T

KHOA H C VÀ CỌNG NGH

TRANSISTOR L ỡng c c

Tác giả: Khoa CNTT ĐHSP KT H ng Yên

Tổng quan

Bài này s gi i thi u về tranzito l ỡng cực (Bipolar Junction Transistor ậ BJT) Đây là linh ki n bán d n quan

tr ng có 2 l p ti p xúc P-N và 3 chân đi n cực Trong bài s trình bày về nguyên lý hoạt đ ng c a tranzito l ỡng cực 3 ch đ cấp đi n phân cực cho nó là ch đ tích cực, ch đ ngắt và ch đ bưo hòa Bài này trình bày

về các cách mắc cơ bản c a tranzito l ỡng cực trong các sơ đ mạch khu ch đại là cách mắc cực gốc chung, cực phát chung và cực góp chung, đặc điểm c a t ng cách mắc Trong bài này còn đề c p đ n các ph ơng pháp phân cực cho tranzito nh phân cực bằng dòng cực gốc, phân cực bằng phân áp và phân cực bằng hối

ti p Đ ng th i trong ch ơng này cũng trình bày về các sơ đ t ơng đ ơng c a tranzito trong ch đ khu ch đại tín hi u nhỏ và trình bày về ch đ chuyển mạch c a tranzito

C sở nguyên lý

Chế đ ho t đ ng của transistor npn vƠ pnp

Tranzito l ỡng cực g m có hai ti p xúc P-N đ ợc tạo nên b i 3 miền bán d n loại P và N x p xen k nhau N u miền bán d n giữa là bán d n loại N thì ta có tranzito l ỡng cực loại P-N-P N u miền bán d n giữa là bán

d n loại P thì ta có tranzito l ỡng cực loại N-P-N

GIÁO TRÌNH

a Tranzito lưỡng cực loại P-N-P (hay tranzito thuận) cấu tạo và ký hiệu trên sơ đồ mạch; b Tranzito N-P-N (hay tranzito ngược) cấu

tạo và ký hiệu.

Tranzito có 3 chân cực là:

- Cực Phát ký hi u là chữ E (Emitter) là ngu n phát ra các hạt tải đi n trong tranzito

- Cực Gốc ký hi u là chữ B (Base) là cực điều khiển dòng đi n

- Cực Góp ký hi u là chữ C (Collector) có nhi m vụ thu nh n tất cả các hạt d n t phần phát E qua phần gốc B

t i

- Hai ti p xúc P-N là ti p xúc phát-gốc ký hi u là TE (g i tắt là ti p xúc phát), và ti p xúc góp-gốc ký hi u là TC (g i tắt là ti p xúc góp)

Nguyên lý làm vi c c a tranzito

Khi ch a cung cấp đi n áp ngoài lên các chân cực c a tranzito thì hai ti p xúc phát TE và góp TC đều trạng thái cân bằng và dòng đi n t ng chạy qua các chân cực c a tranzito bằng 0

Muốn cho tranzito làm vi c ta phải cung cấp cho các chân cực c a nó m t đi n áp m t chiều thích hợp Có ba

ch đ làm vi c c a tranzito là: ch đ tích cực (hay ch đ khu ch đại), ch đ ngắt và ch đ d n bưo hòa Cả hai loại tranzito P-N-P và N-P-N đều có nguyên lý làm vi c giống nhau, chỉ có chiều ngu n đi n cung cấp vào các chân cực là ng ợc dấu nhau

+ Ch đ ngắt: Cung cấp ngu n đi n sao cho hai ti p xúc P-N đều phân cực ng ợc Tranzito có đi n tr rất l n

và chỉ có m t dòng đi n rất nhỏ chạy qua nên tranzito coi nh không d n đi n

+ Ch đ d n bưo hòa: Cung cấp ngu n đi n sao cho cả hai ti p xúc P-N đều phân cực thu n Tranzito có đi n

tr rất nhỏ và dòng đi n qua nó là khá l n

ch đ ngắt và ch đ d n bưo hòa, tranzito làm vi c nh m t phần t tuy n tính trong mạch đi n ch đ này tranzito nh m t khóa đi n t và nó đ ợc s dụng trong các mạch xung, các mạch số

+ Ch đ tích cực: Ta cấp ngu n đi n sao cho ti p xúc phát TE phân cực thu n, và ti p xúc góp TC phân cực

ng ợc ch đ tích cực, tranzito làm vi c v i quá trình bi n đ i tín hi u dòng đi n, đi n áp, hay công suất và

nó có khả năng tạo dao đ ng, khu ch đại tín hi u, Đây là ch đ thông dụng c a tranzito trong các mạch đi n

t t ơng tự

So sánh gi a Transistor lo i Ge vƠ Si

Đặc điểm của các đ ờng đặc tuyến

H đặc tuy n vào:

Đặc tuy n vào mô tả mối quan h giữa đi n áp vào và dòng đi n vào nh sau:

U = f (I ) khi U = const

Xét tr ng hợp đối v i tranzito l ỡng cực Gecmani loại P-N-P Khi cực góp h thì đặc tuy n vào chính là đặc tuy n Vôn-Ampe c a ti p xúc P-N phân cực thu n nên ta có:

I = I (e ậ 1)

Ta có đ ng đặc tuy n vào mô tả trong hình 6.2

Họ đặc tuyến vào của tranzito gecmani loại P-N-P

Khi U ≤ 0, đặc tuy n xê d ch rất ít ch ng tỏ đi n áp trên cực góp ít ảnh h ng đ n dòng đi n qua ti p xúc phát

H đặc tuy n ra:

Đặc tuy n ra biểu th mối quan h giữa dòng đi n trên mạch cực góp v i đi n áp trên mạch cực góp Ta có mối quan h sau:

I = f (U ) khi I = cont

Biểu th c tính dòng đi n trên cực góp IC nh sau:

I = I + I

E 0 UEB/VT

CB

C E CBo

Họ đặc tuyến ra của tranzito gecmani loại P-N-P Thiết lập vƠ ổn định điểm lƠm vi c cho transistor

Xác định đi n trở Colector (RC)

Muốn tranzito làm vi c nh m t phần t tích cực thì các phần t c a tranzito phải thảo mưn điều ki n thích hợp những tham số này c a tranzito nh mục tr c đư bi t, phụ thu c rất nhiều vào đi n áp phân cực các chuyển

ti p colectơ và emitơ Nói m t cách khác các giá tr tham số phụ thu c vào điểm công tác c a tranzito M t cách

t ng quát, dù tranzito đ ợc mắc mạch theo kiểu nào, muốn nó làm vi c ch đ khuy ch đại cần có các điều

ki n sau:

- Chuyển ti p emitơ ậ bazơ luôn phân cực thu n

- Chuyển ti p bazơ ậ colectơ luôn phân cực ng ợc

Có thể minh h a điều này qua ví dụ xet tranzito, loại pnp (h.2.33) N u g i UE, UB, UC lần l ợt là đi n th c a emitơ, bazơ, colectơ, căn c vào các điều ki n phân cực kể trên thì giữa các đi n th này phải thảo mưn điều

ki n:

U > U > U

Hưy x t điều ki n phân cực cho t ng loại mạch

-T mạch chung bazơ v i chiều mũi tên là h ng d ơng c a đi n áp và dòng đi n, có thể xác đ nh đ ợc cực tính c a đi n áp và dòng đi n các cực khi tranzito mắc CB nh sau:

U = U ậ U > 0 I >0

U = U ậ U > 0 I <0

Căn c vào điều ki n đi n áp U âm, dòng IC cũng âm có nghĩa là h ng thực t c a đi n áp và dòng đi n này

ng ợc v i h ng mũi tên

CB

- T mạch chung emitơ, lý lu n t ơng tự nh trên, có thể xác đ nh đ ợc cực tính c a đi n áp và dòng đi n các cực nh sau:

U = U ậ U > 0 I <0

U = U ậ U > 0 I <0

- V i mạch chung colectơ, căn c vào chiều qui đ nh trên sơ đ và điều ki n có thể vi t:

U ậ U > 0 I <0

U = U ậ U < 0 I <0

Đối v i tranzito npnđiều ki n phân cực để nó làm vi c ch đ khuy ch đại là:

U <U <U

T bất đẳnh th c trên có thể thấy rằng h ng dòng đi n và đi n áp thực t trong tranzito pnp

Phơn c c cho transistor

Phơn c c bằng dòng cố định

Sơ đ mạch đi n nh hình d i Trong sơ đ dùng tranzito loại N-P-N nên có:

Mạch phân cực cố định

- Đi n tr RB, g i là đi n tr đ nh thiên, đ ợc đấu t d ơng ngu n EC về cực gốc để phân cực thu n cho ti p xúc phát - gốc

- Đi n tr RC, g i là tải, có nhi m vụ d n đi n áp t d ơng ngu n EC về cực góp sao cho ti p xúc góp - gốc phân cực ng ợc

Dòng đi n IC chạy t d ơng ngu n EC qua RC về âm ngu n EC Dòng đi n IB chạy t d ơng ngu n EC qua

RB về âm ngu n EC

Trên đ ng tải dc ta ch n điểm làm vi c thích hợp v i điều ki n tín hi u đầu vào có giá tr dòng đi n cực gốc không v ợt quá giá tr dòng đi n I đ ợc tính theo công th c sau:

I = (E ậ U )/R

Theo công th c trên, có ngu n đi n ECC là cố đ nh, đi n áp UBE ch n bằng 0,2V cho tranzito gecmani và 0,6V cho tranzito silic nên dòng IB là cố đ nh Trong tr ng hợp muốn thay đ i dòng đi n IB, t c là thay đ i điểm làm

vi c tĩnh Q thì ta thay đ i tr số đi n tr RB

Vì dòng IB đư ch n là m t hằng số nên sơ đ mạch trên (hình 6.4) đ ợc g i là mạch phân cực kiểu cố đ nh hay mạch phân cực nh dòng cực gốc Dòng IB đ ợc g i là dòng đi n đ nh thiên

Đ n đ nh c a mạch đ nh thiên

Khi tranzito hoạt đ ng, các tham số c a mạch s thay đ i do nhiều nguyên nhân, đặc bi t là do nhi t đ môi

tr ng thay đ i Vì v y, vi c n đ nh điểm làm vi c Q đư ch n là rất cần thi t

Ta giả thi t rằng tranzito trong hình 6.4 đ ợc thay bằng m t tranzito khác cùng loại nh ng có h số khu ch đại β

l n hơn nh chỉ ra trong hình, và vì I giữ không đ i tại I bằng mạch phân cực bên ngoài, s d n đ n vi c điểm làm vi c Q1 phải di chuyển đ n Q2

Điểm làm vi c m i này có thể không thỏa mưn hoàn toàn Đặc bi t nó có thể làm cho tranzito chuyển sang ch

đ bưo hòa Lúc này chúng ta phải thay đ i dòng đi n IB để đảm bảo ch đ làm vi c cần thi t cho tranzito

n đ nh nhi t cho tranzito:

Vấn đề quan tr ng th hai gây ảnh h ng đ n sự phân cực c a tranzito là sự thay đ i nhi t đ Nh ta đư bi t dòng đi n ng ợc bưo hòa I phụ thu c nhiều vào nhi t đ , điều này có thể gây khó khăn cho vi c s dụng tranzito Ngay cả khi điểm làm vi c tĩnh đư đ ợc xác đ nh vùng ch đ tích cực thì do ảnh h ng c a nhi t đ

nó v n có thể chuyển sang ch đ bưo hòa Trong hình 6.5 chỉ ra h đặc tuy n ra c a tranzito 2N708 tại nhi t đ +25 C và +100 C Ta thấy rõ rằng hầu nh nó làm vi c ch đ bưo hòa tại nhi t đ +100 C mặc dù nó đư

đ ợc phân cực giữa vùng ch đ tích cực tại +25 C

Họ đặc tuyến ra ở t0 = +250C (a) và +1000C (b) của tranzito loại N-P-N 2N708 Phơn c c bằng cầu phơn áp

Sơ đ mạch cho trên hình:

CBo

0

Sơ đồ mạch định thiên phân áp

Trong mạch, hai đi n tr R và R nối ti p nhau và đấu trực ti p giữa hai cực c a ngu n cung cấp EC s tạo nên mạch phân áp, dòng đi n phân áp IP áp chạy qua R và R không phụ thu c vào sự bi n đ i theo nhi t đ c a các dòng đi n và đi n áp trên các chân cực c a tranzito Do đó, sụt áp do dòng phân áp tạo ra trên R cũng không phụ thu c vào hoạt đ ng c a tranzito

Đi n áp trên cực gốc chính là sụt áp trên đi n tr R do dòng đi n phân áp tạo nên, v y ta có:

U = I

U = E R /(R +R

N u ta thay sơ đ mạch phân cực hình 6.6 bằng sơ đ mạch phân cực dùng hai ngu n cung cấp m t chiều là

UB cho mạch cực gốc và EC cho mạch cực góp nh hình 6.7 thì đi n tr RB là đi n tr t ơng đ ơng c a hai

đi n tr R và R mắc song song, ta có:

Mạch thay thế tương đương với mạch định thiên phân áp

N u xét UB và UBE không phụ thu c vào dòng đi n IC, ta có thể tính đạo hàm công th c (4.31) theo IC để có:

2

2

B P.áp R2

Phơn c c bằng dòng ph n hồi

Trong sơ đ , đi n tr RB đ ợc g i là đi n tr đ nh thiên hoặc đi n tr h i ti p Nó d n m t phần đi n áp t mạch

ra về mạch vào để phân cực cho ti p xúc phát TE, và đi n áp phân cực là: U = U - I R

a- Sơ đồ mạch định thiên hồi tiếp âm điện áp b- Phương pháp hạn chế hồi tiếp thành phần tín hiệu xoay chiều

BE CE B B

Emitter chung (EC)

Trong sơ đ mạch g m có các phần t sau:

+/ E , E - Ngu n đi n cung cấp m t chiều cho tranzito loại P-N-P

+/ R - Đi n tr đ nh thiên

+/ R - đi n tr tải

+/ Tụ đi n C và C là tụ liên lạc

Các cấu ki n này có nhi m vụ trong mạch đi n t ơng tự nh sơ đ mắc cực gốc chung

Nh v y, tín hi u đ a vào giữa cực gốc và cực phát, tín hi u đ ợc lấy ra t giữa cực góp và cực phát Do đó, cực phát là chân cực chung c a mạch vào và mạch ra và ta có sơ đ mắc cực phát chung Chiều c a các thành phần dòng đi n và đi n áp trên các chân cực cuả tranzito đ ợc mô tả hình 6.9

Trong sơ đ mắc phát chung có dòng vào là IB, dòng ra là IC, đi n áp vào là U , đi n áp ra là U

Sơ đồ mạch cực E chung Colector chung (CC)

B

C

1 2

Mạch chung colectơ có dạng nh hình 6.10, cực colectơ dung chung cho đầu vào và đầu ra.

Để đo đi n áp vào, dòng vào, dòng ra qua đó xác các đặc tuy n tĩnh cơ bản c a mạch CC dung các vôn k và miliampe k đ ợc mắc nh hình 6.9

Đặc tuy n vào c a mạch chung colectơ (CC) IB= f(UCB) khi đi n áp ra UCE không đ i có dạng nh hình 2.31 nó

có dạng khác hẳn so v i các đặc tuy n vào c a hai cách mắc EC và BC xét tr c đây Đó là vì trong kiểu mắc mạch này đi n áp vào UCB phụ thu c rất nhiều vào đi n áp ra UCE (khi làm vi c ch đ khuy ch đại đi n áp UCB đối v i tranzito silic luôn giữ khoảng 0.7V, còn tranzito Gecmani vào khoảng 0.3V trong khi đó đi n áp UCE

bi n đ i trong khoảng r ng ) Ví dụ trên hình 2.31 hưy xét tr ng hợp UEC = 2V tại IB = 100mA UCB = UCE ậ UBE = 2V ậ 0.7 V =1,3V

Base chung (BC)

Sơ đ mạch mắc cực gốc chung mô tả trong hình 4-10 Trong sơ đ mạch có:

+ E , E là ngu n cung cấp m t chiều cho tranzito loại P-N-P trong mạch

+ R - đi n tr đ nh thiên cho tranzito R có nhi m vụ làm sụt b t m t phần đi n áp ngu n E để đảm bảo cho

ti p xúc phát đ ợc phân cực thu n v i đi n áp phân cực U ≈ 0,6 V cho tranzito Silic, và U ≈ 0,2V cho tranzito Gecmani Đ ng th i tín hi u vào s hạ trên R để đ a vào tranzito

+ R - đi n tr gánh có nhi m vụ tạo sụt áp thành phần dòng xoay chiều c a tín hi u để đ a ra mạch sau và đ a

đi n áp t âm ngu n E lên cực góp đảm bảo cho ti p xúc góp đ ợc phân cực ng ợc

+ Tụ đi n C , C g i là tụ liên lạc có nhi m vụ d n tín hi u vào mạch và d n tín hi u ra mạch sau

Sơ đồ mắc gốc chung cho tranzito loại P-N-P

Cực gốc B c a tranzito trong sơ đ đ ợc nối đất Nh v y, tín hi u đ a vào giữa cực phát và cực gốc Tín hi u lấy ra giữa cực góp và cực gốc nên cực gốc B là chân cực chung c a mạch vào và mạch ra - Ta g i là sơ đ mắc cực gốc chung Trong mạch có các thành phần dòng đi n và đi n áp sau:

IE g i là dòng đi n trên mạch vào

IC g i là dòng đi n trên mạch ra

UEB g i là đi n áp trên mạch vào

UCB g i là đi n áp trên mạch ra

E C

C

Mối quan h giữa các dòng đi n và đi n áp trên các chân cực đ ợc mô tả thông qua các h đặc tuy n tĩnh Có hai h đặc tuy n chính là :

H đặc tuy n vào: UEB = f1(UCB, IE)

H đặc tuy n ra: IC = f2 (UCB, IE)

Plugin xư h i c a Facebook

Cũng đăng trên Facebook Đăng v i t cách c a TuyetKiem HoangNam (Không phải bạn?) Bình luận

Vi t bình lu n

Nguy n H u Thọ · Làm vi c tại Quy Nhon University

ai biet link nao noi ve cac thong so ki thuat cua transistor BJT ko ak

Trả l i · Thích · 1 · Theo dõi bài vi t này · 26 Tháng 9 lúc 19:12

M ch Đi n Tử · · Làm vi c tại Emirates Stadium

có ai bi t cách xác đ nh điểm làm vi c tĩnh c a tranzito l ỡng cực không v y

Trả l i · Thích · Theo dõi bài vi t này · 13 Tháng 4 lúc 17:10

Theo dõi

HoƠng Văn L c · Những Ng i bình lu n Hàng đầu · Làm vi c tại Hanoi University of Industry tính Ib sau đó l p ph ơng trình đ ng tải r i v đ th dựa vào 2 điểm

Trả l i · Thích · 19 Tháng 6 lúc 23:57

(/profile/13)

Khoa CNTT ĐHSP KT H ng Yên (/profile/13)

47 GIÁO TRÌNH (/PROFILE/13?TYPES=2) | 1411 TÀI LI U (/PROFILE/13?TYPES=1)

K thu t Đi n t

L i nói đầu (/c/loi-noi-dau/5ac39975/80e178fd)

Bài 1: Các đại l ợng cơ bản

Bài 2: Các linh ki n thụ đ ng

Bài 3: Chất bán d n

Bài 4: DIODE và Mạch ng dụng

Bài 5: TRANSISTOR L ỡng cực

TRANSISTOR L ỡng c c (/c/transistor-luong-cuc/5ac39975/a73d6824)

Bài 6: ng dụng cơ bản c a TRANSISTOR ngắm g n

ĐÁNH GIÁ:

Các Ph ơng Pháp Ðảm Bảo Data IntƯgritỜ (/m/cac-phuong-phap-am-bao-data-intƯgritỜ/3dư3a818)

Tìm hiểu JNDI và dịch vụ quản lí trên CosNaming của Corba

(/m/tim-hiƯu-jndi-va-dich-vu-quan-li-trƯn-cosnaming-cua-corba/c91a184a)

Thực hành một số dạng truỜ vấn khác và câu l nh cập nhật dữ li u

(/m/thuc-hanh-mot-so-dang-truỜ-van-khac-va-cau-lƯnh-cap-nhat-du-liƯu/74dư69c8)

Nhận dạng và ớác thực đi n tử (/m/nhan-dang-va-ớac-thuc-diƯn-tu/d2d97958)

TruỜ ớuất dữ li u sử dụng công ngh ADO (/m/truỜ-ớuat-du-liƯu-su-dung-cong-nghƯ-ado/dd06d9dƯ)

Thị tr ng (/m/thi-truong/1582c2ưb)

Bài toán 8 quân hậu (/m/bai-toan-8-quan-hau/a5a1Ư2a6)

Sử dụng câu l nh DƯbug.Print (/m/su-dung-cau-lƯnh-dƯbugprint/06299Ư4a)

Các tiêu chuẩn ổn định (/m/cac-tiƯu-chuan-on-dinh/6Ư223a25)

Đặc tả Ờêu cầu (/m/dac-ta-ỜƯu-cau/5a6ad290)

TR C

TI P CÙNG TÁC GI

Bài toán về h thống đại di n chung (/m/bai-toan-vƯ-hƯ-thong-dai-diƯn-chung/b0Ưb39a7)

Ngôn ngữ và hàm tính đ ợc (/m/ngon-ngu-va-ham-tinh-duoc/76c46bƯd)

quan h giữa mã tách đ ợc và độ dài mã (/m/quan-hƯ-giua-ma-tach-duoc-va-do-dai-ma/308cad63)

Bài toán nội suỜ (/m/bai-toan-noi-suỜ/b6083ưưd)

làm vi c của quạt trong mạng (/m/lam-viƯc-cua-quat-trong-mang/4Ư507972)

Di p lục (/m/diƯp-luc/aƯ712078)

ĐO L NG ĐI N (/m/do-luong-diƯn/94788422)

Vai trò của cơ cấu đầu t đối v i chuỜển dịch cơ cấu kinh tế

(/m/vai-tro-cua-co-cau-dau-tu-doi-voi-chuỜƯn-dich-co-cau-kinh-tƯ/ư299ư3c9)

Vẽ nối tiếp (/m/vƯ-noi-tiƯp/ca260329)

Biến đổi qua lại giữa các h thống số (/m/biƯn-doi-qua-lai-giua-cac-hƯ-thong-so/8Ư2dbc24)

TR C

TI P

N I DUNG T NG T

0 dựa trên 0 đánh giá