Kỹ thuật điện điện tử Transistor

4.1. Khái niệm chung về mạch điện xoay chiều3 pha.4.2 Cách nối mạch ba pha.4.3 Cách giải mạch ba pha.4.4 Bài tập.Định nghĩa: Nguồn áp 3 pha cân bằng (hay nguồn áp 3pha đối xứng) là tập hợp bao gồm 3 nguồn áp xoay chiềuhình sin có cùng biên độ, cùng tần số, lệch pha thời giantừng đôi 120 Chương 4: Mạch điện xoay chiều pha 4.1 Khái niệm chung mạch điện xoay chiều pha 4.2 Cách nối mạch ba pha 4.3 Cách giải mạch ba pha 4.4 Bài tập 4.1 Khái niệm mạch điện xoay chiều pha • Định nghĩa: Nguồn áp pha cân (hay nguồn áp pha đối xứng) tập hợp bao gồm nguồn áp xoay chiều hình sin có biên độ, tần số, lệch pha thời gian đơi • Biểu thức tức thời nguồn áp pha: • Viết dạng phức: 4.2 Cách nối mạch ba pha 4.2.1 Nguồn áp pha đấu Y • Muốn thực sơ đồ đấu Y, ta cần tạo điểm nối chung cho nguồn áp Điểm chung nguồn áp gọi trung tính nguồn.Điểm chung giao điểm đầu nguồn áp dấu • Điện áp pha: điện áp xác định đầu a,b hay c đến trung tính n • Điện áp dây: điện áp xác định đầu a,b,c 4.2.1 Nguồn áp pha đấu Y (tt) • Các áp pha:  Các thành phần áp dây • Cmtt với , 4.2.1 Nguồn áp pha đấu Y (tt)  Kết luận áp: • Biên độ điện áp dây gấp lần biên độ điện áp pha hay giá trị hiệu dụng điện áp dây gấp lần giá trị hiệu dụng điện áp pha • Góc lệch pha: điện áp dây sớm pha điện áp pha  Kết luận dịng: • Dòng điện dây dòng điện pha 4.2.2 Nguồn áp pha đấu ∆ • Đỉnh sơ đồ ∆ giao điểm hai đầu không dấu nguồn áp pha 4.2.2 Nguồn áp pha đấu ∆ (tt)  Kết luận áp: Điện áp đặt vào đầu pha điện áp dây: Ud = Up  Kết luận dòng: • Về góc pha: Dịng điện dây chậm pha sau dịng điện pha góc 300 • Về biên độ: Dòng điện dây Id = Ip lần dòng điện pha: 4.3 Cách giải mạch ba pha đối xứng (cân bằng)  Mạch pha gọi cân khi: Nguồn áp pha cấp đến tải nguồn pha cân (đấu Y hay đấu ∆ ) Tải pha cân bằng, tải đấu theo dạng Y hay ∆  Tải pha gọi cân khi: Tổng trở phức tải hoàn toàn 4.3 Cách giải mạch ba pha đối xứng (tt) Khi giải mạch điện pha đối xứng ta tách pha riêng rẽ để tính 4.3.1 Tải nối Y đối xứng 4.3.1.1 Khi không xét đến tổng trở đường dây pha • Điện áp đặt lên pha tải là:

Chương 2: TRANSISTOR

2.1 Transistor lưỡng cực – BJT

2.1.1 Giới thiệu2.1.2 Nguyên lý hoạt động2.1.3 Đặc tuyến Vol – Ampe

2.1.4 Các hệ số của BJT2.1.5 Các chế độ làm việc của BJT

2.1.6 Phân cực transistor

2.1.7 Bài tập

2.2 Transistor MOSFET

2.2.1 Giới thiệu

2.1 Transistor lưỡng cực BJT.

2.1.1 Giới thiệu BJT. (BJT – Bipolar Junction Transistor)

• Transistor lưỡng cực gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhauhình thành hai mối tiếp giáp P-N

- Nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận

- Nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược

• Hình dạng thực tế:

2.1.1 Giới thiệu BJT (tt)

• Các cực được ký hiệu bằng các kí tự E (Emitter - cựcphát), C (Collector - cực thu) và B (Base - cực nền)

2.1.1 Giới thiệu BJT (tt)

 Các cách mắc:

2.1.1 Giới thiệu BJT (tt)

 Các cách mắc: (tt)

2.1.2 Nguyên lý hoạt động.

• Điều kiện phân cực transistor :

- Phân cực thuận mối nối B-E

- Phân cực ngược mối nối B-C

- Một phần nhỏ trong số các điện tử đó đi xuyên qua cực B

về dương nguồn VBE tạo thành dòng IB , còn phần lớn sốđiện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp

VCE => tạo thành dòng IC chạy qua Transistor

2.1.3 Đặc tuyến Vol – Ampe.

 Đoạn AB - vùng bảo hòa

- Giả sử áp VBB được chỉnh để tạo ra

giá trị IB bất kỳ và áp VCC=0V Tại

điều kiện này, các mối nối BE và BC

phân cực thuận vì áp VBE=0,7V

trong khi áp VCE=0V Khi các mối nối

BE và BC phân cực thuận, BJT hoạt

động trong vùng bảo hòa

- Khi tăng áp VCC , áp VCE tăng dần

khi dòng IC tăng

 Đoạn BC - vùng hoạt động

- Khi VCE vượt cao hơn giá trị 0.7 V,

mối nối BC phân cực nghịch và

2.1.3 Đặc tuyến Vol – Ampe.(tt)

- Khi áp VCE tiếp tục gia tăng, dòng

IC ngừng tăng và duy trì giá trị

không đổi tương ứng với giá trị của

2.1.4 Các hệ số của BJT

• Hệ số hay hFE được gọi là độ lợi dòng điện DC vàđược định nghĩa là tỉ số dòng DC qua cực thu IC so vớidòng DC qua cực nền IB

Hệ số αDC là tỉ số dòng DC qua cực thu IC so với dòng DC quacực phát IE

α α

Liên hệ giữa các hệ số:

α

• Dòng AC qua cực thu tạo áp AC

ngang qua điện trở RC

→Transistor khuếch đại tín hiệu AC

cấp vào cực nền Cần nhớ áp AC trên

RC đảo pha so với áp AC cấp vào trên

cực nền

• Do mối nối nền phát phân cực thuận

nên điện trở nội cực phát xét đối

với tín hiệu AC có giá trị rất thấp

2.1.5.1 Chế độ khuếch đại (tt)

Dòng cực phát tính đối với áp AC là:

mạch transistor :

so với điện trở nội

→ Điện áp ra luôn có biên độ rất lớn so

2.1.5 Các chế độ làm việc của BJT (tt)

2.1.5.2 Chế độ ON-OFF

 Trạng thái ngưng dẫn:

Khi IB=0 , transistor hoạt động

trong vùng ngưng dẫn (cut

off) vì mối nối nền phát không

được phân cực thuận → IC=0

→ Xem như cực thu và phát hở

mạch và được ký hiệu bằng

khóa điện tương đương hở

mạch

→ Áp tại cực thu: VC=VCC

2.1.5.2 Chế độ ON-OFF (tt)

 Trạng thái bão hòa:

• Khi mối nối nền phát phân cực thuận và dòng IB gia tăng,dòng cực thu IC cũng gia tăng theo quan hệ

• Tóm lại, khi IB và IC tăng thì VCE giảm Khi VCE giảm đếntrạng thái giá trị bảo hòa VCEsat , mối nối BC bắt đầu phâncực thuận và dòng IC tăng nhanh Tại lúc bảo hòa, quan hệ

không còn duy trì chính xác Áp VCEsat thườngđược xác định tại điểm khuỷu của đặc tuyến cực thu và cógiá trị khoảng VCEsat = 0,4V đến 0,5V ( Si )

• Gần đúng: VCEsat ≈ 0V

→ Áp tại cực thu: VC=0

2.1.5.2 Chế độ ON-OFF (tt)

 Điều kiện trạng thái bão hòa: Khi mối nối nền phátphân cực thuận và dòng IB đủ lớn để tạo dòng IC cựcđại, transistor đạt trạng thái bảo hòa

Khi đạt trạng thái bảo hòa, ta có quan hệ sau:

Giá trị cực tiểu của dòng IB đủ tạo

trạng thái bảo hòa cho transistor là:

VCE=VCEsat=0,2V cuộn dây

của relay có điện sinh ra từ

trường đóng khóa KLoad

• Khóa K mở: IB=0 BJT ngưng dẫn cuộn dây relaykhông có điện khóa KLoad hở mạch

Diode được sử dụng để dẫn dòng ngược khi cuộn dây relayphóng điện

2.1.5.3 Công suất cực đại của BJT.

 Công suất tiêu tán trên BJT:

Trong trường hợp đơn giản, ta có thể bỏ qua ảnh hưởng củadòng IB (xem IB<<IC)

Công suất tiêu tán PD không được vượt quá công suất tiêután cực đại cho phép PDmax

2.1.5.4 Ví dụ

Ví dụ 1: Cho mạch transistor

như hình, biết áp bảo hòa

VCEsat=0,2V Hãy xác định trạng

thái hoạt động của transistor ?

The picture can't be displayed.

ĐS: [IC=ICsat=9,8mA; bão hòa]

2.1.5.4 Ví dụ (tt)

Ví dụ 2 : Cho mạch transistor như hình, tính:

a Áp VCE khi VIN=0V.

VCEsat .

mà vẫn bảo đảm cho BJT dẫn bão hòa.

ĐS: [10V; 50μA;86K]

2.1.5.4 Ví dụ (tt)

Ví dụ 3 : Cho: VCC=9V; VCEsat=0,3V; RC=270Ω;

khi phát sáng là 30 mA Áp cấp vào cực nền

có dạng xung chữ nhựt.

Xác định biên độ của sóng xung chữ nhựt đủ

để transistor bảo hòa.

Khi tính toán chọn dòng điện qua cực nền

hòa hoàn toàn.

ĐS: [4.95V]

2.1.6 Phân cực transistor.

2.1.6.1 Điểm làm việc DC (điểm Q)

a Phân cực DC

• Phân cực là thao tác xác định điểm làm việc DC cho các

bộ khuếch đại hoạt động trong vùng tuyến tính

• Nếu bộ khuếch đại không được phân cực đúng điểm làmviệc DC, có thể dẫn đến quá trình ngưng dẫn hay bảo hòakhi cấp tín hiệu vào bộ khuếch đại

b Giải tích mạch dùng đồ thị.(tt)

d Vùng làm việc tuyến tính.

• Vùng dọc theo đường tải DC từ vị trí bảo hòa đến vị tríngưng dẫn được gọi là vùng làm việc tuyến tính củatransistor

• Khi transistor hoạt động trong vùng này, điện áp ra đượctái tạo một cách tuyến tính với điện áp vào

e Sự sái dạng.

DC để tránh sự sái dạng áp ra sau khi được khuếch đại (hình a,b).

• Tuy nhiên sự sái dạng áp ngõ ra

f Ví dụ.

• Ví dụ 4:

Khi chưa cấp áp Vin vào

cực nền, điểm làm việc Q được xác

định như sau:

f Ví dụ (tt)

Ví dụ 4: (tt)

Giả sử áp sin ngõ vào Vin tạo

dòng sin tại cực nền có biên

độ là 100μA

Trường hợp này dẫn đến dòng

cực thu có biên độ là 10mA

dao động quanh điểm làm

2.1.6.2 Mạch phân cực transistor.

b Phân cực dùng cầu phân áp.

a Phân cực cực nền.

2.1.6.2 Mạch phân cực transistor (tt)

Tùy theo từng phương pháp phân cực, ta áp dụng địnhluật Kirchoff để tìm điểm làm việc Q

2.1.7 Bài tập (tt)

 BT 2.3: Cho mạch phân cực BJT

như hình Xác định :

a Các điện áp VBE; VCE và VCB

b BJT hoạt động trong vùng tuyến

tính hay vùng bảo hòa

ĐS:[0,7V ; 5,08V ; 4,38V ]

2.1.7 Bài tập (tt)

 BT 2.4: Cho mạch phân cực BJT

như hình Xác định :

a Các điện áp VEB; VEC và VBC

b BJT hoạt động trong vùng tuyến

tính hay vùng bảo hòa

ĐS:[0,7V ; 3,85V ; 3,15V ]

2.1.7 Bài tập (tt)

 BT 2.6: Cho mạch như hình.

a Xác định các giao điểm của đường

tải DC với hệ trục tọa độ của đặc

tuyến cực thu.

b Xác định điểm làm việc Q.

ĐS: [ a) 2mA ; 20V; b) 0,465A ; 15,35 V ; c) 20,7V]

2.1.7 Bài tập (tt)

 BT 2.7: Cho mạch như hình.

a Xác định các giao điểm của đường tải DC

với hệ trục tọa độ của đặc tuyến cực thu.

b Xác định điểm làm việc Q.

ĐS:[ a) 20,5mA ; 8V ; b) 6mA ; 5,66V]

2.1.7 Bài tập (tt)

 BT 2.9: Cho mạch transistor phân cực cực nền

có hồi tiếp như hình, xác định:

a Điểm làm việc của BJT.

b Điện thế tại các cực BJT so với điểm Gnd của

mạch.

d Công suất tiêu tán trên transistor tính theo câu a và c (bỏ qua IB).

ĐS: [ a) 1,052mA ; 1,086V ; b) VB=0,7V ; VE=0V ; VC=1,086V ; c)

2.1.7 Bài tập (tt)

 BT 2.11: Xác định điểm làm việc của mạch

phân cực dùng cầu phân áp như hình Biết

hệ số khuếch đại hFE=100

ĐS: [4,8mA ; 2,49V]

2.2 Transistor MOSFET.

2.2.1 Giới thiệu.

• Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor :

Transistor bán dẫn ô-xít kim loại hiệu ứng trường

• MOSFET là linh kiện 3 chân (D, S, G) điều khiển bằng

điện áp, thường được sử dụng để đóng ngắt tải

Emitter (E) Source (S) Base (B) Gate (G) Collector (C) Drain (D)

2.2.1 Giới thiệu (tt)

Điều khiển bằng dòng Điều khiển bằng áp

2 loại: pnp và npn 2 loại: kênh n và kênh p

với tín hiệu ngõ vào

Sự thay đổi dòng điện ngõ ra nhỏ

hơn BJT

Hoạt động ổn định khi nhiệt độ

thay đổiCùng kích thước thì MOSFET có

2.2.1 Giới thiệu (tt)

• Phân loại:

 D-MOSFET : MOSFET kênh có sẵn (Deletion Type)

 E-MOSFET : MOSFET kênh cảm ứng (Enhancement Type)

2.2.2 Đặc tuyến Vol – Ampe.

) (th GS GS

VGS(th) có thể nhận giá trị dương hoặc âm.

 Vùng ngưng dẫn: Là vùng mà điện áp VGS nhỏ hơn VGS(th).

2.2.2 Đặc tuyến ngõ ra (tt)

• E-MOSFET: tương tự D-MOSFET, chỉ khác ở điểm:

VGS(th) ≥ 0

2.2.3 Chế độ ON-OFF (tt)

• Tín hiệu ngõ vào Vin và cực cổng nối VDD

• VGS>VTH

→ MOSFET hoạt động trong vùng bão hòa (fully ON)

→ Dòng qua cực máng đạt giá trị max: ID=VDD/RL