đại cương về transior lưỡng cực BJT (BJTBIPOLAR JUNTION TRANSISTOR)

Chương 3:ĐẠI CƯƠNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT-BIPOLAR JUNTION TRANSISTOR... Họ đặc tuyến ngõ vào của mạch khuếch đại cực B chung; b.. Họ đặc tuyến ngõ ra của mạch khuếch đại cực

Trang 1

Chương 3:

ĐẠI CƯƠNG VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT-BIPOLAR JUNTION TRANSISTOR)

Trang 2

3.1 GIỚI THIỆU:

Transistor lưỡng cực BJT là linh kiện bán dẫn có cấu tạo cơ bản dựa trên hai chuyển tiếp P-N.

Khi đặt 3 phiến bán dẫn vào sát nhau n+,p,n

Hình thành 2 chuyển tiếp tương đương với 2 điodes

Trang 3

3.2 CẤU TRÚC TRANSISTOR LƯỠNG CỰC:

Là linh kiện bán dẫn ba lớp , bao gồm hai lớp bán dẫn loại N và mộtlớp bán dẫn loại P ( gọi là transistor N-P-N) hoặc gồm hai lớp bán dẫnloại P và một lớp bán dẫn loại N ( gọi là transistor P-N-P)

E: cực phát ( Emitter) C: cực thu (collection) B: cực nền (Base)

Trang 4

3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTOR:

Có hai loại transistor là P+ -N-P và N+ -P-N, xét transistor loại NPN sau:

Phân cực thuận chuyển tiếp P-N

- - +

-+

-

-+ + +

- -

-+ +

+ -

Trang 5

-TH1: Khi VB = 0V, VE < 0V, VC >0V:

Gọi α là hệ số truyền đạt có tỷ lệ:

Số hạt đến cực C Tổng số hạt phát ra từ cực E

Ta có : IC = αIE +ICEO

Theo định luật bảo toàn năng lượng:

Trang 6

- - +

-+

-

-+ + +

- -

+ -

Trang 7

TH2: VB ≥ 0V, VC >0V, VE < 0V (JE và JC cùng phân cực thuận)

- -

-+ + +

- - +

-+

-

-+ +

+ -

P

Trang 8

- - +

-+

-

-+ + +

- -

-+ +

+ -

Trang 9

-Từ đó ta có kết luận rằng:

1+ Trạng thái dẫn khi JEth và JCng , IC ≠0 ; IE = IC + IB

2 + Trạng thái bão hoà khi Jeth và JCng , IC =Imax do hai dòng thuận của hai tiếp giáp tạo ra, BJT được coi như là nguồn điện và không có khả năng khuếch đại tín hiệu.

3+ Trạng thái ngắt khi Jeng và JCng , dòng chạy trong BJT là dòng thuận của chuyển tiếp P-N ở tại cực nền và cực thu có giá trị rất nhỏ và ngược chiều với IC lúc đang dẫn, ta nói

IC =Icmin ≈ 0 , trạng thái này là trạng thái không dẫn và không khuếch đại tín hiệu xoay chiều.

Trang 10

+ - - +

-+

-

-+ -

+

Phân cực thuận mối nối BE:

Trang 11

Phân cực nghịch mối nối Je và Thuận Jc

-

+ + + + + +

Trang 12

Chiều các hạt tải đa số và thiểu số trong transistor P-N-P

Trang 13

Áp dụng định luật Kirchhoff:

IE = IC +IB

IC =IC majority +ICBO minority

IB

Trang 14

3.4.ĐẶC TUYẾN VOLT-AMPE:

3.4.1.Mạch cực B chung – CB (common Base)

a) Họ đặc tuyến ngõ vào; b) Họ đặc tuyến ngõ ra ; c) Họ đặc tuyến TĐ

Trang 15

VEB VCB VEB VCB

V EB V CB V EB V CB

a Họ đặc tuyến ngõ vào của mạch khuếch đại cực B chung;

b Họ đặc tuyến ngõ ra của mạch khuếch đại cực B chung; c Đặc tuyến truyền đạt

Trang 16

3.4.2 Mạch cực E chung – CE (common emitter):

Mạch cực E chung common emitter CE

Trang 18

3.4.2 Mạch cực E chung – CE (common emitter):

Mạch cực C chung common Collector CC

Trang 19

3.4.3 Mạch cực C chung – CC (common collector)

Mạch mắc cực C chung được trình bày như hình dưới:

Các đặc tuyến ngõ ra, ngõ vào và truyền đạt của mạch được sử dụng

như mạch E chung

RB

REE

Trang 20

a đặc tuyến ngõ ra; b đặc tuyến ngõ vào; c đặc tuyến truyền đạt

Trang 21

b)Đặc tuyến ngõ ra diễn tả sự liên hệ giữa dòng điện ra IC với điện áp

ra VCB:

chia ra thành ba vùng:

• Vùng tích cực (active)

• Vùng ngưng dẫn (Cutoff)

• Vùng bão hoà (saturation)

Vùng tích cực thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại tuyếntính Trong vùng tích cực mối nối CB phân cực ngược và mối nối BEphân cực thuận IC  IE

Trong vừng ngưng dẫn, dòng IE = 0 và dòng điện cực C được xem nhưphụ thuộc vào dòng bão hoà ngược ICO có giá trị rất nhỏ khoảng vài μAvà xem như dòng IC = 0, mạch điện được vẽ lại như hình sau:

Trang 22

Trong vùng ngưng dẫn cả hai mối nối CB và BE đều phân cực ngược.

Trong vùng bão hoà điện áp VCB gần bằng 0V (bằng điện áp Vsat ).

Trong vùng bão hoà cả hai mối nối CB và Be đều phân cực thuận.

Điện áp phân cực mối nối BE:

Trang 23

Hoạt động khuếch đại điện áp của mạch B chung

Điện trở ngõ vào của mạch khi có nguồn xoay chiều được xác định trên đường cong của họ đặc tuyến ngõ vào có giá trị rất nhỏ nằm trong khoảng từ 10 đến 100Ω

Điện trở ngõ ra được xác định bởi đường cong đặc tính có giá trị nằm trong khoảng từ 50kΩ đến 1MΩ.

Trang 24

c) Họ đặc tuyến truyền đạt của mạch mắc B chung

Sự lệ thuộc của dòng ngõ ra IC và dòng ngõ vào khi điện áp ra cố định

Họ đặc tuyến truyền đạt của mạch mắc B chung có thể sử dụng để xácđịnh các thông số cơ bản của mạch khuếch đại khi sử dụng cách mắcnày

Hệ số khuếch đại điện áp của mạch cực B chung thường từ 50 đến 300.Hệ số khuếch đại dòng điện IC/IE luôn luôn nhỏ hơn 1

Trang 25

IB =f(VBE )

VCE =const

a) Đặc tuyến ngõ vào:

Đặc tuyến ngõ vào diễn tả mối quan hệ giữa dòng điện vào IB và điện áp vào VBEtrong môt dãy điện áp ra VCE khác nhau

Giá trị dòng điện IB vào khoảng μA trong khi giá trị dòng điện IC vào khoảng mA

b) Đặc tuyến ngõ ra:

Đặc tuyến ngõ ra mô tả mối quan hệ giữa dòng điện ra IC và điện áp VCE trong một dãy dòng điện ngõ vào IB khác nhau.

c) Họ đặc tuyến truyền đạt:

Trong vùng tích cực của mạch khuếch đại cực E chung, trên đặc tuyến ngõ ra ta có mối nối JE và JC phân cực thuận.

Ic =f(VCE ) I

B =const

Ic =f(IB ) V

CE =const

Trang 26

Mạch khuếch đại dùng BJT NPN mắc CE

Ta có IB và IC có mối liên hệ vớinhau bởi hệ số β, hay còn gọi là hệ sốkhuếch đại dòng điện DC, và xác địnhvới phương trình

βdc = IC

IE

Trong đó IB và IC là các dòng điện tại điểm làm việc trên các đường đặctuyến Đối với các linh kiện thực tế thì hệ số β nằm trong khoảng từ 10đến 400 Nếu môt BJT có hệ số β = 200 điều này có nghĩa là dòng điện

IC lớn gấp 200 lần dòng điện IB

Trang 27

Đối với tín hiệu ac thì hệ số β được xác định như sau:

Mối tương quan giữa IE, IC, IB, ICEO :

IC = βIB + ICEO  βIB

Và

IE = IC +IB = βIB + IB = (1+ β)IB

β = α

1- α

Ví dụ 3.2: sử dụng đặc tuyến hình 3.12 (Giáo Trình)

a) Tìm IC tương ứng với VBE = + 700mV và VCE = +10V

b) Tìm giá trị điện áp VCE và VBE tương ứng với IC = +4mA và

IB=+40μA

Đáp số : IB≈50μA; IC ≈5.1mA; VCE = +6.2V; VBE ≈ 670mV

Trang 28

3.5 CÁC THÔNG SỐ GIỚI HẠN CỦA BJT:

Trên các đặc tuyến ngõ ra của BJT có vùng giới hạn PCmax Điểm làmviệc của mạch có thể nằm trong vùng khuếch đại và dưới vùng giới hạn

Đặc tuyến ngõ ra của BJT N-P-N và các vùng giới hạn của nó như hình

PCmax =VCEIC

Khi phân cực cho BJT ởvùng khuếch đại, tín hiệu ítbị méo khi thỏa mãn điềukiện:

ICEO≤IC ≤ ICmax

VCEsat ≤ VCE ≤ PCmax

VCEIC ≤ Pcmax

Các mạch khuếch đại E chung và C chung có công suất tiêu tán

PCmax=ICVCE trên cực C bởi:

PCmax = VCBIC

I C (mA)

V CE (V)

5 10 15 20 0

20μA 10μA

Trang 29

VÙNG LÀM ViỆC CỦA BJT

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,27 MB