Linh kiện điện tử chương 4 transistor lưỡng cực

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor• Các chế độ làm việc của Transistor • Các cách mắc Transistor trong mạch khuếch đại • Phân cực cho Transistor • Sơ đồ tương đương của Tran

• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor

• Các chế độ làm việc của Transistor

• Các cách mắc Transistor trong mạch khuếch đại

• Phân cực cho Transistor

• Sơ đồ tương đương của Transistor

• Một số ứng dụng của Transistor

• Transistor lưỡng cực là linh kiện gồm có 3 lớp bán dẫn

và hai lớp tiếp giáp p-n Ba lớp bán dẫn được đưa ra ba cực là Emitter, Base, Collector

– Nếu ba lớp bán dẫn lần lượt là p-n-p thì đó là transistor loại thuận

– Nếu ba lớp bán dẫn lần lượt là n-p-n thì đó là transistror loại ngược

Cấu tạo của Transistor

• Lớp Emitter được pha tạp với nồng độ cao nhất

• Lớp Bazo được pha tạp với nồng độ thấp nhất và rất mỏng

• Lớp Collector được pha tạp với nồng độ trung bình

– Tiếp giáp giữa emitter và bazo gọi là tiếp giáp emitter (JE)

– Tiếp giáp giữa collector và bazo gọi là tiếp giáp collector (JC)

Nguyên lý làm việc của Transistor

• Khi chưa cấp điện áp đến các cực của transistor thì các tiếp giáp JE, JC ở trạng thái cân bằng nên tổng dòng điện trong transistor bằng 0

• Để transistor làm việc, phải cấp điện áp một chiều thích hợp (gọi là phân cực cho transistor):

– Chế độ ngắt (cutoff): Điện áp một chiều làm JE, JCđều phân cực ngược

– Chế độ dẫn bão hòa (saturation): Điện áp một chiều

– Chế độ tích cực (linear): Điện áp một chiều làm JE

Chế độ dẫn bão hòa của transistor

• JE và JC đều phân cực thuận nên điện trở của transistor rất nhỏ và có thể coi như cực C và E bị nối tắt và UCE xấp xỉ bằng 0

• Xét nguyên lý hoạt động của transistor npn

– Các electron từ miền E sang miền B bị tái hợp một phần với lỗ trống ở miền B, nhưng do miền B pha tạp rất thấp, và độ dày của nó rất nhỏ nên lượng electron

– Các electron từ miền E khuếch tán qua miền B, đến

• Đối với transistor pnp cũng hoạt động tương tự như vậy, nhưng đổi vai trò của electron thành lỗ trống , và chiều của các dòng điện ngược lại với transistor npn

C E C

C B

E

h I

I I I

I I

cực E ta có cách mắc E chung (EC); chung cực C ta có

Họ đặc tuyến của transistor mắc

theo kiểu B chung

B

U EB (vao) U CB(ra)

U BE (vao) U CE (ra)

Phân cực cho transistor

cùng phân cực thuận (ngược)

hiệu khuếch đại không bị méo phải cung cấp các điện

áp, dòng điện một chiều ổn định đến các cực của transistor (để khi cộng với tín hiệu xoay chiều vào, transistor không bị rơi vào chế độ dẫn bão hòa hoặc chế

độ khóa)

Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh

• Điểm làm việc tĩnh là một điểm nằm trên đặc tuyến ra tĩnh của transistor, nó xác định điện áp, dòng điện một chiều trên các cực của transistor

Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh

• Tập hợp các điểm làm việc tĩnh, ta được một đường thẳng gọi là đường làm tải tĩnh

• Với sơ đồ phân cực như hình vẽ dưới thì: Đường tải tĩnh cắt trục tung tại điểm mà transistor làm việc ở chế độ dẫn bão hòa; cắt trục hoành tại điểm mà transistor làm

I C =f(U CE )

Ổn định nhiệt cho điểm làm việc tĩnh

• Transistor là linh kiện rất nhạy cảm với nhiệt độ (nhất là các đại lượng I CB0 và U CE), khi nhiệt độ thay đổi thì sẽ làm các tham số của trasistor thay đổi vì I C = αI E + I cbo nên khi nhiệt độ thay đổi thì điểm làm việc tĩnh sẽ thay đổi

• Để đánh giá độ ổn định nhiệt người ta sử dụng hệ số ổn định nhiệt:

S= ∆ I C / ∆ I cbo =dI C /dI cb0

I S

CR R

R

S

+ +

R R R

R

S

+ +

+ +

=

) 1

(

1 )

1

(

β β

• Khi transistor làm việc ở chế độ tín hiệu nhỏ, tần

số thấp, người ta thường sử dụng sơ đồ tương đương tham số hỗn hợp h

• Coi transistor là một mạng bốn cực tuyến tính, các điện áp và dòng điện vào là u1, i1; điện áp ra

và dòng điện ra là u2, i2 Ta có phương trình tham

21 2

2 12 1

11

1

u h

i h i

u h

i h u

2 22

0 1

2 21

0 2

1 12

0 1

1 11

1 2 1 2

u

i h

i

i h

u

u h

i

u

Độ khuếch đại điện áp nghịch đảo khi hở

Quy ước ký hiệu

• Ký hiệu theo tiêu chuẩn của IEEE ( I nsitute of

E lectrical and E lectronics E ngineers):

• Với transistor có các kiểu mắc B-chung, chung, E-chung, nên có các ký hiệu b,c,e ở sau tham số h để chỉ kiểu mắc đó

C-– Ví dụ:

• hib=h11b: Trở kháng vào theo các mắc B-chung

• hfe=h21e: Hệ số khuếch đại thuận dòng điện theo cách mắc chung

E-• Đối với transistor, các tham số hỗn hợp thường được nhà sản xuất cho trước trong datasheet của linh kiện

21 2

2 12 1

11

1

u h

i h i

u h

i h u

b fe c

ce re

b ie

be

u h

i h i

u h

i h u

e fb c

cb rb

e ib

eb

u h

i h i

u h

i h u

b fc e

bc rc

b ic

bc

u h

i h i

u h

i h u

• Sơ đồ tương đương vật lý có ưu điểm là đơn giản, dễ dàng xác định được tham số trở kháng của transistor

transistor mắc kiểu EC, BC, CC?

– Khi transistor làm việc ở chế độ tích cực (J E phân cực thuận, J C

phân cực ngược), thì nó có khả năng khuếch đại tín hiệu, tùy theo mục đích sử dụng mà có các mạch khuếch đại: KĐ tín hiệu nhỏ, KĐ công suất, KĐ vi sai, KĐ cộng hưởng,…(sẽ học ở môn học “Điện tử cơ bản”)

Mạch KĐ tín hiệu nhỏ Mạch KĐ công suất

Mạch DĐ 3 điểm điện cảm Mạch DĐ 3 điểm điện dung

– Khi transistor làm việc ở chế độ ngắt (cắt và dẫn bão

Mạch dao động đa hài

Giải thích nguyên lý hoạt động???