Bài tập môn kỹ thuật điện tử

 Một trong những đặc tính quan trọng nhất của diode bán dẫn là sự chỉnh lưu, tức là cho phép chuyển đổi các mức điện áp và dòng điện AC thành các mức điện áp và dòng điện DC.. Ngoài việ

Bài tập

Kỷ thuật điện tử

(phần bài giải của sinh viên)

Họ & tên sinh viên:

Lưu ý:

 Mổi sinh viên hãy tự làm bài tập trực tiếp vào tài liệu này (trên khổ giấy

A4) Không sao chép bài giải của người khác

 Tài liệu tham khảo:

- [Dư Quang Bình] - Bài giảng Kỷ thuật điện tử, (2000)

- [Rizzoni G] - Principles and Applications of Electrical Engineering, (2004)



Địa chỉ liên hệ khi cần: Thầy Dư Quang Bình, 0905894666, hoặc: Email:

binhduquang@.gmail.com

 Thời hạn hoàn thành và nộp bài tập:

tại bm: K ỹ t h u ậ t Điện tử, Khoa Điện tử-Viễn thông, Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng – 54 Nguyễn Lương Bằng, Quận Liên Chiểu, Tp Đà Nẵng (không chấp nhận sự chậm trể)

Các chất bán dẫn và diode

Tóm tắt nội dung phần diode

 Vật liệu bán dẫn có độ dẫn điện thuộc trong khoảng giữa độ dẫn điện của các chất dẫn điện và các chất cách điện Đặc tính độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn hữu dụng trong việc chế tạo

nhiều cấu kiện điện tử để có biểu hiện đặc tuyến i-v phi tuyến Trong số các cấu kiện bán dẫn

thì diode là một trong các cấu kiện thông dụng nhất

 Diode bán dẫn hoạt động giống như một van dẫn điện theo một chiều, cho phép dòng điện chảy chỉ khi được phân cực thuận Mặc dù hoạt động của diode được mô tả theo phương trình hàm

mủ nhưng ta có thể xét gần đúng hoạt động của diode bằng các mô hình mạch đơn giản Mô hình mạch đơn giản nhất là xem diode như một ngắn mạch hoặc hở mạch (mô hình đóng-mở hay mô hình lý tưởng) Mô hình lý tưởng có thể được mở rộng để bao gồm cả nguồn điện áp ngưỡng (thường từ 0,2 V đến 0,7 V), đó là tương ứng với thế hiệu tiếp giáp tại tiếp giáp của diode Mô hình thực tế chi tiết hơn là mô hình diode chi tiết sẽ tính cả các ảnh hưởng của điện trở thuận của diode Bằng các mô hình mạch của diode ta có thể phân tích các mạch diode sử dụng trong kỹ thuật phân tích mạch DC và AC đã được khảo sát trong chương

 Một trong những đặc tính quan trọng nhất của diode bán dẫn là sự chỉnh lưu, tức là cho phép chuyển đổi các mức điện áp và dòng điện AC thành các mức điện áp và dòng điện DC Các mạch chỉnh lưu bằng diode có thể là kiểu bán kỳ hay có thể là kiểu toàn kỳ Các bộ chỉnh lưu toàn kỳ có thể cấu trúc theo dạng mạch hai diode thông dụng hoặc mạch cầu Các mạch chỉnh lưu bằng diode là bộ phận chỉnh của các bộ nguồn cung cấp DC và thường được sử dụng kết hợp với các tụ lọc để nhận được dạng sóng điện áp DC tương đối bằng phẳng Ngoài việc chỉnh lưu và lọc cũng cần phải ổn định mức điện áp ra của nguồn cung cấp DC; các diode Zener sẽ thực hiện nhiệm vụ ổn định điện áp bằng cách giữ mức điện áp không đổi khi mức điện áp phân cực ngược vượt trên mức điện áp Zener

 Ngoài các ứng dụng làm nguồn cung cấp, các diode còn được sử dụng trong nhiều mạch xử lý tín hiệu và điều hòa tín hiệu Trong đó có mạch xén bằng diode, mạch tách sóng bằng diode, và mạch ghim đã được khảo sát trong chương Hơn nửa, do các đặc tính của vật liệu bán dẫn cũng

bị tác dụng bởi cường độ sáng nên một số loại diode được gọi là photodiode, có ứng dụng làm

các mạch tách quang [light detector], pin mặt trời [solar cell], hay các diode phát-quang [LED]

Các chất bán dẫn

1.1 Trong vật liệu bán dẫn, điện tích thực bằng 0, điều này cần phải có mật độ điện tích dương cần

bằng với mật độ điện tích âm Cả hai loại hạt tải điện (điện tử và lỗ trống tự do) và các nguyên tử tạp chất bị ion hóa có điện tích bằng về độ lớn điện tích của một điện tử Do vậy, phương trình trung hòa

về điện tích (CNE – charge neutrality equation) là:

0

p N n N 

trong đó: n o = nồng độ hạt tải điện tích âm ở trạng thái cân bằng

p o = nồng độ hạt tải điện tích dương ở trạng thái cân bằng

N a= nồng độ chất nhận [acceptor] bị ion hóa

N d= nồng độ chất cho [donor] bị ion hóa

Phương trình tích hạt tải điện (CPE – carrier product equation) phát biểu rằng, khi một chất bán dẫn được pha tạp thì tích của nồng độ hạt tải điện vẫn không đổi:

Vật liệu bán dẫn dạng-n hay –p là tùy thuộc vào nồng độ tạp chất donor hay acceptor lớn hay không

Phần lớn các nguyên tử tạp chất bị ion hóa tại nhiệt độ phòng Nếu silicon thuần được pha tạp:

17 3

110m

N N  ; N D = 0 Hãy xác định:

a Đây là bán dẫn tạp dạng-p hay –n

b Hạt tải điện đa số và thiểu số là loại nào ?

c Nồng độ hạt tải điện đa số và thiểu số

1.2 Nếu silicon thuần được pha tạp:

17 3

110m

e Hạt tải điện đa số và thiểu số là loại nào ?

f Nồng độ hạt tải điện đa số và thiểu số

1.3 Hãy mô tả vi cấu trúc của các loại vật liệu bán dẫn Ba loại thông dụng nhất được sử dụng là loại

vật liệu bán dẫn nào ?

1.4 Hãy mô tả sự phát nhiệt của các hạt tải điện trong chất bán dẫn và quá trình phát nhiệt sẽ hạn chế

như thế nào đến hoạt động của cấu kiện bán dẫn

1.5 Hãy mô tả các đặc tính của các nguyên tử tạp chất donor và acceptor và ảnh hưởng của chúng đến

nồng độ của các hạt tải điện trong vật liệu bán dẫn

1.6 Mô tả sơ lược hoạt động của các hạt tải điện và các nguyên tử tạp chất được ion hóa ở lân cận

tiếp giáp pn của cấu kiện bán dẫn để tạo nên rào thế có khuynh hướng chặn các hạt tải điện di chuyển

ngang qua tiếp giáp

Các mô hình mạch của diode

1.7 Tính điện áp v L ở mạch hình P1.7, trong đó D là diode lý tưởng

Sử dụng các trị số của

vS < và > 0

1.8 Trong mạch hình P1.7, v S = 6 V; và R1 = R S = R L = 500 Hãy xác định i D và v D theo phương pháp đồ thị, bằng cách dụng đặc tuyến của diode 1N461A

1.9 Cho diode ở mạch hình P1.9 yêu cầu mức dòng nhỏ nhất là 1 mA trên

mức dòng khuỷu ở đặc tuyến i-v của diode

a Trị số điện trở của R để thiết lập mức dòng 5 mA trong mạch cần phải

bằng bao nhiêu ?

b Với trị số của R đã xác định được ở phần (a), trị số nhỏ nhất để điện áp E

có thể bị giảm xuống và vẫn duy trì mức dòng của diode trên mức dòng

khuỷu là bao nhiêu ? Sử dụng diode có V = 0,7 V

1.10 Mạch ở hình P1.10 có nguồn cung cấp sóng sin 50 Vrms Sử

dụng mô hình diode thực tế cho diode

a Mức dòng thuận lớn nhất là bao nhiêu ?

b Hãy tính mức điện áp ngược đỉnh (PIV) trên diode ?

1.11 Hãy xác định diode nào

được phân cực thuận và diode

nào được phân cực ngược

trong từng mạch ở hình P1.11

1.12 Hãy xác định khoảng trị số điện áp V in để diode trong mạch

hình P1.12, phân cực thuận Giả thiết các diode lý tưởng

1.13 Hãy xác định các diode

trong mạch ở hình P1.13, diode

nào được phân cực thuận và

diode nào được phân cực ngược

Giả sử sụt áp trên mỗi diode được

phân cực thuận là 0,7 V, hãy tính

mức điện áp đầu ra

1.14 Hãy vẽ dạng sóng ra và đặc tính truyền đạt điện áp cho mạch ở

hình P1.14 Giả sử các đặc tính diode lý tưởng, v S (t) = 10 sin (2000 t).

1.15 Diode trong mạch ở hình P1.15, được chế tạo từ silicon và có:

Sử dụng sự chồng chập hãy xác định thông số DC hay mức dòng tại

điểm-Q của diode:

Sử dụng sự chồng chập và mô hình thực tế của diode, hãy xác định thông số DC hay mức dòng tại

điểm-Q của diode

1.17 Nếu diode trong mạch ở hình P1.15, được chế tạo từ silicon và có:

vS = 4,2 V + 110 cos(t) mV;  = 377 rad/s; R = 7 k; và điểm làm việc DC hay điểm tĩnh (điểm-Q)

là: I DQ = 0,5458 mA; V DQ = 379,5 mV Hãy xác định trị số điện trở tương đương AC tín hiệu nhỏ của

diode ở nhiệt độ phòng tại điểm-Q đã cho

1.18 Nếu diode trong mạch ở hình P1.15, được chế tạo từ silicon và

v S = 5,3 V + 70 cos(t) mV;  = 377 rad/s; R = 4,6 k; và điểm

làm việc DC hay điểm tĩnh (điểm-Q) là: I DQ = 1,000 mA; V DQ =

0,700 V Hãy xác định trị số điện trở tương đương AC tín hiệu nhỏ của diode ở nhiệt độ phòng tại

vS = 4,2 V + 110 cos(t) mV;  = 377 rad/s; R = 7 k; và điểm làm việc DC hay điểm tĩnh (điểm-Q)

là: I DQ = 0,548 mA; V DQ = 0,365 V; r d = 47,45  Hãy xác định điện áp AC trên diode và dòng AC chảy qua diode bằng phương pháp chồng chập

1.20 Diode trong mạch ở hình P1.20, được chế tạo từ silicon và mạch có:

R = 2,2 k; V S2 = 3 V Hãy xác định trị số nhỏ nhất của V S1 để diode dẫn có mức dòng đáng kể

Các mạch chỉnh lưu và các nguồn điện áp

1.21 Tính giá trị trung bình của điện áp ra cho mạch ở hình P1.21, nếu

điện áp vào là dạng sin có biên độ là 5 V Cho V = 0,7 V

1.22 Trong mạch chỉnh lưu ở hình P1.22, v(t) = A sin (2 100)t V Giả sử sụt áp thuận là 0,7 V trên diode khi diode dẫn Nếu sự dẫn điện cần phải bắt đầu trong suốt bán kỳ dương tại góc dẫn không lớn hơn 5, thì trị số

đỉnh, A nhỏ nhất là bao nhiêu để tạo nên nguồn AC ?

1.23 Điện áp trung bình đầu ra của mạch chỉnh lưu bán kỳ là 50 V

a Hãy vẽ sơ đồ mạch của mạch chỉnh lưu bán kỳ

b Vẽ dạng sóng của điện áp ra

c Xác định trị số đỉnh của điện áp ra

d Vẽ dạng sóng điện áp vào

e Mức điện áp hiệu dụng (Vrms) tại đầu vào là bao nhiêu ?

1.24 Hãy thiết kế mạch chỉnh lưu cầu toàn kỳ cho

một bộ nguồn cung cấp Biến giảm áp đã được

chọn sẵn Biến áp cung cấp mức điện áp 12 V rms

đến mạch chỉnh lưu Bộ chỉnh lưu toàn kỳ thể

hiện ở mạch hình P1.24

a Nếu các diode có mức điện áp ngưỡng là 0,6 V,

vẽ dạng sóng điện áp nguồn đầu vào, v S (t); và

dạng sóng điện áp ra, v L (t); và cho biết diode nào

dẫn và diode nào ngưng dẫn trong các chu kỳ phù

hợp của v S (t) Tần số của nguồn là 50 Hz

b Nếu R L = 1 000  và tụ điện được mắc song

song với R L để lọc có trị số là 8 µF, vẽ dạng sóng

điện áp đầu ra, v L (t)

c Lặp lại câu (b), với tụ có điện dung là 100 µF

1.25 Trong bộ nguồn chỉnh lưu toàn kỳ như thể hiện ở hình P1.25, các

diode có số hiệu là 1N4001 có thông số điện áp ngược đỉnh (PIV) là 25 V Các diode được chế tạo từ silicon

n = 0,05883; C = 80 µF; RL = 1 k

Vline = 170 cos (377t) V

a Hãy xác định mức điện áp ngược đỉnh thực tế trên mỗi diode

b Hãy giải thích tại sao các diode đó phù hợp hoặc không phù hợp với các thông số đã cho

1.26 Trong bộ nguồn chỉnh lưu toàn kỳ như thể hiện ở hình P1.25, n =

0,1; C = 80 µF;

RL = 1 k; Vline = 170 cos (377t) V

Các diode đều là diode chuyển mạch 1N914 (nhưng được sử dụng để chuyển đổi AC-DC), được chế tạo bằng silicon với các thông số định

mức sau: Pmax = 500 mW tại nhiệt độ T = 25C; Vngược-đỉnh = 30 V

Hệ số suy giảm công suất là 3 mW/C đối với nhiệt độ trong khoảng: 25C < T  125C và

4 mW/C đối với nhiệt độ trong khoảng: 125C < T  175C

a Hãy xác định mức điện áp ngược đỉnh thực tế trên mỗi diode

b Hãy giải thích tại sao các diode đó phù hợp hoặc không phù hợp với các thông số đã cho

1.27 Các diode trong bộ nguồn DC toàn kỳ như mạch ở hình P1.25,

đều là silicon Dạng sóng điện áp trên tải như thể hiện ở hình P1.27 Nếu:

IL = 60 mA; VL = 5 V; V r = 5%; Vline = 170 cos (t) V  = 377 rad/s

Hãy xác định các giá trị của:

1.29 Các diode trong bộ nguồn DC toàn kỳ như mạch ở hình P1.25, đều là silicon Nếu:

IL = 5 mA; VL = 10 V; V r = 20% = 2 V; Vline = 170 cos (t) V  = 377 rad/s

Hãy xác định các giá trị của:

Các diode đều là silicon Nếu thông số công suất của một trong các diode bị

vượt quá và diode bị nổ hay hở mạch, hãy xác định các giá trị mới của điện

áp ra DC hay điện áp trên tải và điện áp gợn:

1.31 Trong bộ nguồn chỉnh lưu toàn kỳ như thể hiện ở

hình P1.31, các diode là 1N4001 có thông số điện áp ngược đỉnh (PIV) là 50 V Các diode được chế tạo từ silicon

Vline = 170 cos (377t) V; n = 0,2941; C = 700 µF; R L = 2,5 k

a Hãy xác định mức điện áp ngược đỉnh thực tế trên mỗi diode

b Hãy giải thích tại sao các diode đó phù hợp hoặc không phù hợp với các thông số đã cho

1.32 Trong bộ nguồn chỉnh lưu toàn kỳ như thể hiện ở

hình P1.31, các diode là 1N4001 có thông số điện áp ngược đỉnh (PIV) là 10 V Các diode được chế tạo từ silicon

Vline = 156 cos (377t) V; n = 0,04231; V r = 0,2 V; I L = 2,5 mA; V L = 5,1 V;

a Hãy xác định mức điện áp ngược đỉnh thực tế trên mỗi diode

b Hãy giải thích tại sao các diode đó phù hợp hoặc không phù hợp với các thông số đã cho

1.33 Các diode trong bộ nguồn DC toàn kỳ như thể hiện ở hình P1.31, đều là silicon Nếu:

IL = 650 mA; VL = 10 V; V r = 1 V;  = 377 rad/s; Vline = 170 cos (t) V;  = 23,66 Hãy xác định trị số dòng trung bình và dòng ngược chảy qua mỗi diode

1.34 Các diode trong bộ nguồn DC toàn kỳ như thể hiện ở hình P1.31, đều là silicon Nếu:

I L = 85 mA; V L = 5,3 V; V r = 0,6 V;  = 377 rad/s

Vline = 156 cos (t) V

Hãy xác định trị số của:

a Tỷ số các cuộn dây, n

b Điện dung của tụ, C

1.35 Các diode trong bộ nguồn DC toàn kỳ đều là silicon Nếu:

Diode Zener và ổn định điện áp

1.36 Diode trong mạch ở hình P1.36, có đặc tuyến tuyến tính chi tiết thông

qua các điểm

(- 10 V, - 5 µA), (0 V, 0 µA), (0,5 V, 5 mA), và (1 V, 50 mA) Hãy xác định

mô hình chi tiết và sử dụng mô hình đó tính i và v

1.37 Hãy xác định trị số nhỏ nhất của R L trong mạch ở hình

P1.37, để cho mức điện áp ra duy trì ở mức 5,6 V

1.38 Hãy xác định trị số nhỏ nhất và trị số lớn nhất để điện trở mắc nối tiếp có thể có trong mạch ổn

định mà điện áp đầu ra của mạch là 25 V, điện áp vào của mạch thay đổi từ 35 V đến 40 V, và mức dòng tải lớn nhất của mạch ổn định là 75 mA Diode Zener sử dụng trong mạch có thông số dòng lớn nhất là 250 mA

1.39 Hình P1.39, là đặc tuyến i-v của một diode bán dẫn được chế tạo

để làm việc trong vùng đánh thủng Zener Zener hay vùng đánh thủng

trải rộng từ mức dòng nhỏ nhất tại điểm khuỷu của đặc tuyến vào

khoảng – 5 mA (từ đặc tuyến) và mức dòng định mức lớn nhất bằng –

90 mA (từ trang số liệu) Hãy xác định điện trở Zener và điện áp Zener

của diode

1.40 Diode Zener trong mạch ổn định điện áp đơn giản thể hiện ở hình P1.40, là 1N5231B Điện áp

nguồn nhận được từ bộ nguồn cung cấp DC có mức DC và thành phần gợn:

vS = V S + V r, trong đó: VS = 20 V; V r = 250 mV; R = 220 ; I L = 65 mA; V L = 5,1 V; V Z = 5,1 V; r Z =

17 ; Pđịnh mức = 0,5 W; iZ min = 10 mA Hãy xác định dòng định mức lớn nhất để diode có thể xử lý mà không vượt quá giới hạn công suất của diode

1.41 Diode Zener 1N963 trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, có các thông số: V Z

= 12 V; r Z = 11,5 ; Pđịnh mức = 400 mW;

Tại điểm khuỷu của đặc tuyến: i Zk = 0,25 mA; r Zk = 700 

Hãy xác định dòng định mức lớn nhất để diode có thể xử lý mà không vượt quá giới hạn công suất của diode

1.42 Trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, R cần phải duy trì mức dòng của diode

Zener trong phạm vi các giới hạn quy định của diode đối với tất cả các giá trị của điện áp nguồn, dòng

tải, và điện áp của diode Zener Hãy tìm trị số nhỏ nhất và lớn nhất của R có thể sử dụng

VZ = 5 V ± 10%; r Z = 15 ; iZ min = 3,5 mA; iZ max = 65 mA; V S = 12 V ± 3 V; I L = 70 ± 20 mA

1.43 Trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, R cần phải duy trì mức dòng của diode

Zener trong phạm vi các giới hạn quy định của diode đối với tất cả các giá trị của điện áp nguồn, dòng

tải, và điện áp của diode Zener Nếu:

VZ = 12 V ± 10%; r Z = 9 ; iZ min = 3,25 mA; iZ max = 80 mA; V S = 25 V ± 1,5 V;

IL = 31,5 ± 21,5 mA Hãy xác định trị số nhỏ nhất và lớn nhất của R có thể sử dụng

1.44 Trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, diode Zener là 1N4740A

VZ = 10 V ± 5%; r Z = 7 ; ; Pđịnh mức = 1 W;; iZ max = 91 mA; V S = 14 V ± 2 V; R = 19,8 

Hãy xác định trị số dòng tải nhỏ nhất và lớn nhất mà dòng diode vẫn duy trì trong phạm vi các giá trị quy định của diode

1.45 Trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, diode

Zener là 1N963 Hãy xác định trị số dòng tải nhỏ nhất và lớn nhất mà

dòng diode vẫn duy trì trong phạm vi các giá trị quy định của diode

VZ = 12 V ± 10%; r Z = 11,5 ; ; iZ min = 2,5 mA;

iZ max = 32,6 mA; PR = 400 mW;

VS = 25 V ± 2 V; R = 470

1.46 Trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, diode Zener là 1N4740A Hãy xác định

mức điện áp nguồn nhỏ nhất và lớn nhất mà dòng diode vẫn duy trì trong phạm vi các giá trị quy định của diode

VZ = 10 V ± 5%; r Z = 7 ; ; iZ min = 10 mA; iZ max = 91 mA; Pđịnh mức = 1 W; R = 80  ± 5%;

I L = 35 ± 10 mA

1.47 Diode Zener trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, là 1N4740A Điện áp nguồn

là được lấy từ nguồn cung cấp DC Nguồn DC có mức DC và thành phần gợn:

vS = V S + V r

trong đó: V S = 16 V; V r = 2 V; R = 220 ; I L = 35 mA; V L = 10 V; V Z = 10 V; r Z = 7 ;

iZ max = 91 mA; iZ min = 10 mA

Hãy xác định mức điện áp gợn ngang trên tải

1.48 Diode Zener trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40,

là 1N5231B Điện áp nguồn là được lấy từ nguồn cung cấp DC Nguồn

DC có mức DC và thành phần gợn:

v S = V S + V r

trong đó: V S = 20 V; V r = 250 mV; R = 220 ; I L = 65 mA;

VL = 5,1 V; V Z = 5,1 V; r Z = 17 ; Pđịnh mức = 0,5 W; iZ min = 10 mA

Hãy xác định mức điện áp gợn ngang trên tải

1.49 Diode Zener trong mạch ổn định điện áp đơn giản như ở hình P1.40, là 1N5231B Điện áp nguồn

là được lấy từ nguồn cung cấp DC Nguồn DC có mức DC và thành phần gợn:

Các mạch diode khác

1.50 Giả sử các diode đều là diode lý tưởng, hãy xác định

và vẽ họ đặc tuyến i-v cho mạch ở hình P1.50 Xét trong

khoảng 10  v  0

1.51 Cho dạng sóng điện áp vào và mạch như ở

hình P1.51, vẽ dạng sóng điện áp ra

1.53 Xác định điện áp ra của bộ tách sóng đỉnh thể hiện ở mạch hình

P1.53 Sử dụng các mức điện áp vào dạng sin có biên độ 6 V; 1,5 V;

và 0,4 V và giá trị trung bình bằng 0 Cho V = 0,7V

Đại cương về transistor

Tóm tắt nội dung

 Các transistor đều là các cấu kiện điện tử ba điện cực được chế tạo từ các chất bán dẫn, đó là

các cấu kiện có thể dùng làm các bộ khuyếch đại tuyến tính và các bộ chuyển mạch

 Transistor tiếp giáp bipolar (BJT) hoạt động như một nguồn dòng điện được điểu khiển bằng dòng điện, sự khuyếch đại dòng base nhỏ bằng một hệ số khoảng từ 20 đến 200 Nguyên lý

hoạt động của BJT có thể giải thích dựa trên các họ đặc tuyến i-v base-emitter và collector của

cấu kiện Các mô hình mạch tuyến tính tín hiệu-lớn có thể có được bằng cách xét transistor như một nguồn dòng điện được điều khiển

 Các transistor hiệu ứng trường (các FET) có thể được phân loại thành ba họ chính: các MOSFET tăng cường; các MOSFET nghèo; và các JFET Tất cả các FET hoạt động giống như

các nguồn dòng được điều khiển bằng điện áp Họ đặc tuyến i-v của FET về bản chất đều là phi

tuyến, được đặc trưng bằng sự phụ thuộc bậc hai của dòng máng vào điện áp cổng Các phương trình phi tuyến để giải thích các họ đặc tuyến máng của FET có thể được tóm tắt dưới dạng tập hợp các đặc tuyến chung cho mỗi loại

Bipolar Transistor

2.1 Đối với mỗi transistor ở hình

P2.1, hãy xác định các tiếp giáp

BE và BC nào là được phân cực

thuận và phân cực ngược, và xác

định vùng làm việc của mỗi

transistor

2.2 Hãy xác định vùng làm việc của các transistor sau:

a npn, V BE = 0,8 V; V CE = 0,4 V b npn, V CB = 1,4 V; V CE = 2,1 V

c pnp, V CB = 0,9 V; V CE = 0,4 V d pnp, V BE = - 1,2 V; V CB = 0,6 V

2.3 Cho mạch ở hình P2.3, hãy xác định điểm làm việc của transistor Giả sử BJT là cấu kiện silicon

có  = 100 Transistor làm việc ở vùng nào ?

2.4 Các mức dòng emitter và dòng base của một transistor pnp là 6 mA và 0,1 mA tương ứng Điện

áp trên các tiếp giáp emitter-base và collector-base tương ứng là 0,65 V và 7,3 V Tính:

a V CE

b I C

c Tổng công suất tiêu tán ở transistor, được định nghĩa ở đây là P = V CEIC + V BEIB

2.5 Cho mạch như ở hình P2.5, hãy xác định dòng emitter và điện áp collector-base Cho BJT có V =

0,6 V

2.6 Cho mạch như ở hình P2.6, hãy xác định điểm làm việc của

transistor Transistor có

V = 0,6 V; và  = 150 Transistor làm việc ở vùng nào ?

2.7 Cho mạch như ở hình P2.7, hãy xác định dòng emitter và

điện áp collector-base Cho BJT có V = - 0,6 V trên tiếp giáp

BE

2.8 Nếu điện trở emitter ở bài tập 2.7 (hình P2.7) bị thay đổi trị số thành 22 k, thì điểm làm việc của BJT sẽ thay đổi như thế nào ?

2.9 Họ đặc tuyến collector của một transistor

như ở hình P2.9

a Hãy xác định tỷ số I C / I B tại V CE = 10 V, và

IB = 100 µA; 200 µA; và 600 µA

b Sự tiêu tán công suất collector cho phép lớn

nhất là 0,5 W tại I B = 500 µA Xác định V CE

[Gợi ý: Công suất tiêu tán tại collector có thể

chấp nhận xấp xỉ bằng tích của dòng điện và

điện áp collector: P = I CVCE Trong đó, P là

độ tiêu tán công suất cho phép trên transistor;

I C là dòng collector tĩnh; V CE là điện áp

collector-emitter tại điểm làm việc.]

2.10 Cho mạch như ở hình P2.10, giả sử cả hai transistor đều được chế tạo

từ silicon có  = 100 Hãy xác định:

a I C1 , V C1 , V CE1 b I C2 , V C2 , V CE2

2.11 Sử dụng các thông số của transistor npn 2N3904 để xác định

điểm làm việc (I CQ , V CEQ) của transistor ở mạch hình P2.11 Trị số của

 tại điểm làm việc này là bao nhiêu ?

2.12 Cho mạch như ở hình P2.12, hãy kiểm chứng rằng transistor hoạt động ở vùng bảo hòa bằng

cách tính tỷ số của dòng collector đối với dòng base [gợi ý: Hãy tham khảo mô hình BJT tương ứng ở hình 2.22, V = 0.6 V; VSAT = 0,2 V]

2.13 Mạch ở hình P 2.13, có điện áp V E = 1 V Nếu transistor có V = 0,6 V, hãy xác

định:V B ; I B ; I E ; I C; ; và 

2.14 Mạch ở hình P2.14, là tầng khuyếch đại emitter-chung

Hãy xác định đại lượng tương đương Thévenin cho phần mạch

gồm R1; R2; và V CC theo các đầu điện cực của R2 Vẽ lại mạch

theo cách sử dụng tương đương Thévenin

Trong đó: V CC = 20 V;  = 130; R1 = 1,8 M; R2 = 300 k;

RC = 3 k; RE = 1 k; RL = 1 k; RS = 0,6 k;

v S = 1 cos (6,28 x 103 t) mV

2.15 Mạch thể hiện ở hình P2.14, là một tầng khuyếch đại emitter-chung được thực hiện bằng

transistor silicon npn Hãy xác định V CEQ và vùng làm việc của BJT Trong đó:

V CC = 15 V;  = 100; R1 = 68 k; R2 = 11,7 k; RC = 200 ; RE = 200 ; RL = 1,5 k;

R S = 0,9 k; vS = 1 cos (6,28 x 103 t) mV

2.16 Mạch thể hiện ở hình P2.14, là một tầng khuyếch đại

emitter-chung được thực hiện bằng transistor silicon npn

Hãy xác định V CEQ và vùng làm việc của BJT Trong đó:

VCC = 15 V;  = 100; R1 = 68 k; R2 = 11,7 k; RC = 4 k;

RE = 200 ; RL = 1,5 k; RS = 0,9 k;

vS = 1 cos (6,28 x 103 t) mV

2.17 Mạch thể hiện ở hình P2.17, là một tầng khuyếch đại

collector-chung (cũng được gọi là tầng lặp lại emitter) được thực

hiện bằng transistor silicon npn Hãy xác định V CEQ tại vùng làm

việc DC hay điểm Q Trong đó: V CC = 12 V;

 = 130; R1 = 82 k; R2 = 22 k; RS = 0,7 k; RE = 0,5 k; RL =

16 k

2.18 Mạch thể hiện ở hình P2.18, là một tầng khuyếch đại

emitter-chung được thực hiện bằng transistor silicon npn và hai

nguồn cung cấp điện áp DC (một nguồn dương và một nguồn âm) thay cho một nguồn Mạch phân cực DC được kết nối đến

base gồm một điện trở Hãy xác định V CEQ và vùng làm việc của

BJT Trong đó: V CC = 12 V; V EE = - 4 V;  = 100; RB = 100 k;

R C = 3 k; RE = 3 k; RL = 6 k; RS = 0,6 k;

vS = 1 cos (6,28 x 103 t) mV

2.19 Mạch thể hiện ở hình P2.19, là một tầng khuyếch đại

emitter-chung được thực hiện bằng transistor silicon npn

Mạch phân cực DC được kết nối đến base gồm một điện trở;

tuy nhiên, điện trở base được mắc trực tiếp giữa base và

collector Hãy xác định V CEQ và vùng làm việc của BJT

Trong đó: V CC = 12 V;  = 130; RB = 325 k;

R C = 1,9 k; RE = 2,3 k; RL = 10 k; RS = 0,5 k;

vS = 1 cos (6,28 x 103 t) mV

2.20 Mạch thể hiện ở hình P2.19, là một tầng khuyếch đại emitter-chung được thực hiện bằng

transistor silicon npn Hãy xác định V CEQ và vùng làm việc của BJT Trong đó:

VCC = 15 V; C = 0,5 µF;  = 170; R B = 22 k; RC = 3,3 k; RE = 3,3 k; RL = 1,7 k;

RS = 70 ; vS = 1 cos (6,28 x 103 t) mV

2.21 Mạch thể hiện ở hình P2.14, là một tầng khuyếch đại

i I e I e  ;  = 100

Đặc tuyến i-v được vẽ ở hình P2.21

a Hãy xác định hệ số khuyếch đại không tải tín hiệu lớn (

vo / v i )

b Vẽ dạng sóng của điện áp ra theo thời gian

c Giải thích dạng sóng điện áp ra bị méo dạng so với dạng sóng vào

Transisistor hiệu ứng trường

2.22 Thể hiện ở hình P2.22, là các ký hiệu mạch

của MOSFET kiểu nghèo và kiểu tăng cường

Đối với MOSFET kiểu tăng cường có:

2.23 Các transistor thể hiện ở

hình P2.23, có V T 3V Hãy xác

định vùng làm việc của mỗi loại

tương ứng

2.24 Tại ba điện cực của một MOSFET kiểu tăng cường kênh-n có các mức điện áp là 4 V; 5 V; và

10 V so với đất Hãy vẽ ký hiệu mạch, với các mức điện áp thích hợp tại mỗi điện cực nếu cấu kiện là đang hoạt động:

2.26 Trong mạch ở hình P2.26, là transistor kênh-p có V GSTh = - 2 V; và

k = 10 mA / V 2 Hãy tính trị số của R và V D để có I D = 0,4 mA

2.27 Một transistor NMOS kiểu tăng cường có V GSTh = 2 V; và I D = 1 mA khi VGS = V DS = 3 V Hãy

tính trị số của I D theo V GS = 4 V

2.28 Một transistor MOSFET kiểu tăng cường kênh-n được phân cực để hoạt động ở vùng thuần trở

[ohmic], với V DS = 0,4 V và V GSTh = 3,2 V Điện trở hiệu dụng của kênh dẫn được tính theo R DS = 500 /

(V GS – 3,2)  Hãy tính trị số của ID khi V GS = 5 V; R DS = 500 ; và VGD = 4 V

2.29 Một JFET kênh-n có V GSOFF = - 2,8 V Nếu transistor đang hoạt động ở vùng thuần trở [ohmic]

(hay còn gọi là vùng tuyến tính), với khi V GS = - 1 V; V DS = 0,05 V và I D = 0,3 mA Hãy xác định trị

số của I D nếu:

a V GS = - 1 V; V DS = 0,08 V

b V GS = 0 V; V DS = 0,1 V

c V GS = - 3,2 V; V DS = 0,06 V

2.30 Một transistor NMOS kiểu tăng cường có V GSTh = 2,5 V có cực nguồn của nó được nối đất và điện áp cổng-nguồn là 4 VDC Hãy xác định vùng làm việc của cấu kiện nếu:

a V D = 0,5 V

b V D = 1,5 V

2.31 Một transistor NMOS kiểu tăng cường có V GSTh = 4 V; I D = 1 mA khi V GS = V DS = 6 V Bỏ qua

sự phụ thuộc của I D vào V DS ở vùng bão hòa, hãy xác định giá trị của I D theo V GS = 5 V

2.32 Một transistor NMOS trong mạch ở hình P2.32,

có V GSTh = 1,5 V; k = 10 mA / V 2 Bây giờ, nếu v G là

dạng xung có biên độ từ 0 V đến 5 V, hãy xác định

các mức điện áp của tín hiệu xung ra tại cực máng

2.33 Một JFET có V GSOFF = - 2 V và I DSS = 8 mA là đang hoạt động tại trị số VGS = - 1 V; và V DS rất nhỏ Hãy xác định trị số:

a r DS b V GS tại trị số r DS bằng một nửa trị số của nó ở (a)