bài giảng nguyên lý hoạt động của transitor (powerpoint)

Xét phân cực cả hai mối nốiB C Áp dụng định luật Kirchhoff ta có: ority CO Đối với các transistor thông dụng thì dòng IC đo được vào khoảng mA trong khi dòng ICBO có giá trị rất nhỏ nằm

CHƯƠNG 3 +5 ĐẠI CƯƠNG VỀ TRANSISTOR

Hình dạng transistor trên thực tế

2 Nguyên lý hoạt động của BJT:

a Transistor pnp

a Phân cực thuận mối nối

Xét phân cực cả hai mối nối

B C

Áp dụng định luật Kirchhoff ta có:

ority CO

Đối với các transistor thông dụng thì dòng IC đo được vào khoảng mA trong khi dòng ICBO có giá trị rất nhỏ nằm trong khoảng từ nA đến µ A

Trong đó:

ICmajority = α IE α: Hệ số truyền đạt, thường có giá trị từ 0,9 đến 0,998

Vậy:

IC = α IE + ICBO

• Đối với các transistor thông dụng thì dòng IC đo được vào khoảng mA trong khi dòng ICBO có giá trị rất nhỏ nằm trong khoảng từ nA đến µA ICBO giống như dòng IS của diode khi phân cực ngược và rất nhạy với nhiệt độ nên cần phải khảo sát cẩn thận khi sử dụng trong các ứng dụng có tầm nhiệt độ rộng

• Thông thường khi xét đến nhiệt độ làm việc của transistor không thay đổi có thể bỏ qua ICBO.

b Transistor npn

Kết luận:

 Trạng thái hoạt động của transistor vừa xét là khi BE được phân cực thuận và BC phân cực ngược, đây là trạng thái transistor hoạt động ở chế độ khuếch đại.

 Ngoài ra transistor còng hoạt động ở chế độ bảo hòa khi

BE và BC phân cực thuận.

 Và ngắt khi BE bị phân cực nghịch.

• http://www.youtube.com/watch?v=dQu4JoFDJtM&feature=related

• http://www.youtube.com/watch?v=jVyyHfsAfyA&feature=related

Hoạt động khuếch đại của BJT:

mA

mV R

=

V k

mA R

I

V L = L = ( 10 ) × ( 5 Ω ) = 50

250 200

V A

i L v

3 Đặc tuyến vôn _ ampe:

a Mạch cực B chung – CB (Common Base):

 Họ đặc tuyến ngõ vào

 Họ đặc tuyến ngõ ra

b Mạch cực E chung – CE (Common Emitter):

 Họ đặc tính vào và đặc tính ra

Giá trị dòng điện IB vào khoảng µ A trong khi giá trị dòng điện

IC vào khoảng mA

CBO E

I = α +

CBO B

C

I = α ( + ) +

α α

CBO

B C

I

I I

I

I I

α

α

α β

−

=

1

CBO CBO

B CEO

B B

C

I = + = β + = ( β + 1 ) Và:

c Mạch cực C chung – CC (Common Collector):

4 Các thông số giới hạn của BJT:

Các thông số giới hạn

max

C C

max

CE CE

CEsat V V

max

C C

II TRANSISTOR TRƯỜNG – FET

(Filed Effect Transistor)

1. JFET (transistor trường chuyển tiếp -Junction FET)

 Cấu trúc:

JFET Kênh N JFET Kênh P

 Nguyên lý hoạt động

• Trường hợp phân cực D và S

• Trường hợp phân cực G và S

VGS = 0

VGS = Vp

Trường hợp VGS = 0, VDS có giá trị dương:

Dòng điện chạy vào cực D cũng chính là dòng điện chạy ra khỏi cực S kết quả được ID = IS

Và IG = 0

Khi điện áp tăng từ 0 Volt đến vài Volt, dòng điện sẽ tăng và xác định theo định luật Ohm.

Khi VDS tăng và chưa đạt đến giá trị VP, các vùng nghèo trong JFET sẽ mở rộng làm giảm độ rộng của kênh dẫn Việc giảm kênh dẫn làm cho điện trở tăng kết quả dòng điện tăng chậm lại theo đường cong trong hình đặc tuyến sau

Nếu tăng đến giá trị làm 2 vùng nghèo đụng vào nhau -

điểm đụng nhau này gọi là điểm thắt kênh Giá trị điện áp thiết lập nên điểm thắt gọi là điện áp thắt kênh Vp

• Khi tăng vượt qua giá trị của Vp , điểm thắt sẽ rộng ra nhưng dòng ID vẫn không đổi Do đó có thể nói khi điện áp VDS > Vp thì JFET có đặc tính như một là nguồn dòng, có thể xem như là một nguồn dòng cố định ID = IDSS nhưng điện áp VDS được xác định bởi điện áp tải cung cấp

• Kí hiệu IDSS chính là dòng điện từ cực máng D đến cực S trong trường hợp ngắn mạch (Short) G-S, quan sát đường cong đặc tính cho thấy: IDSS là dòng điện cực máng cực đại của JFET và được xác định bởi điều kiện VGS= 0 và VDS>VP 

Trường hợp VGS < 0, VDS có giá trị dương:

Ảnh hưởng của điện áp phân cực âm VGS để thiết lập các vùng nghèo

giống như khi VGS = 0 nhưng giá trị của để xảy ra hiện tượng thắt kênh bây giờ sẽ nhỏ hơn Vp.

Dòng điện bảo hòa sẽ giảm và sẽ tiếp tục giảm khi VGS càng âm Chú ý điện áp tại điểm thắt giảm theo đường cong parabol khi VGS âm và càng âm

Tóm lại: Giá trị của điện áp VGS làm cho dòng ID = 0 được xác định khi VGS

= Vp, với VP có giá trị điện áp âm đối với JFET kênh n và có giá trị điện áp dương đối với JFET kênh p.

Mô phỏng hoạt động của JFET

 Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ngõ ra của JFET kênh n.

D

V

V I

I

phương trình Shockley:

 Các thông số giới hạn của JFET:

– Điện áp cực đại VDSmax

– Dòng điện cực đại IDmax

– Công suất tiêu tán cực đại PDmax = ID VDS

So Sánh giữa BJT và JFET:

2 1

D

V

V I

2 MOSFET

a MOSFET kênh có sẳn (D_MOSFET – Deleption MOSFET):

• Cấu trúc:

Không có sự kết nối

điện trực tiếp giữa

cực G và kênh dẫn

của MOSFET Lớp

cách điện SiO2 trong

MOSFET có thể làm

thay đổi tổng trở vào

của MOSFET theo ý

muốn.

 Nguyên lý hoạt động cơ bản vàø các đặc tính vôn - ampe:

• Điện áp GS bằng 0V và điện áp cung cấp VDD được đưa đến 2 cực D và S

• Tuỳ thuộc vào biên độ điện áp âm được thiết lập bởi điện áp VGS mà mức độ tái hợp giữa các điện tử và lỗ trống sẽ xảy ra và sự tái hợp này sẽ làm giảm các điện tử tự do di chuyển trong kênh dẫn làm ảnh hưởng đến dòng điện chạy trong kênh dẫn Điện áp phân cực càng âm thì tốc độ tái hợp càng tăng

• Khi giá trị điện áp VGS dương sẽ làm tăng thêm số lượng điện tử lấy từ chất bán dẫn nền loại p tùy thuộc vào dòng ngược.

• Thay đổi các giá trị khác nhau của VGS

Ta thấy khi áp đặt một điện áp VGS dương đến 2 cực G và S sẽ làm tăng các hạt tải tự do trong kênh dẫn nếu so sánh với khi điện áp VGS = 0V Chính vì lí do này vùng điện áp dương trên cực máng hoặc trên đặc tuyến chuyển thường được xem như là vùng tăng (enhancement region), với vùng VGS âm và dòng ID nhỏ hơn IDSS được xem là vùng hiếm hoặc vùng giảm.

D

V

V I

I

b MOSFET kênh cảm ứng (E_MOSFET – Enhancement MOSFET):

• Cấu trúc cơ bản:

Nguyên lý hoạt động và đặc tuyến Vôn – Ampe Xét khi VGS lớn hơn điện áp ngường VT

Do kênh dẫn không tồn tại

khi điện áp VGS = 0V và

nó sẽ dẫn khi cung cấp

điện áp dương VGS chính

vì thế ta gọi là MOSFET

loại tăng.

Đặc tuyến của E_MOSFET

T GS

D k V V

2)

(

)(

) ( GS on T

on D

V V

I k

−

= Hay k = 0,3 mA/V2

K được tính:

Câu hỏi ôn tập

1 Transistor lưỡng cực (BJT) khơng cĩ đặc điểm sau

a) gồm hai chuyển tiếp p-n

b) Cĩ ba điện cực

c) Cĩ ba lớp bán dẫn khác loại xếp xen kẽ.

d) Gồm một chuyển tiếp p-n

2. Transistor lưỡng cực (BJT) là transistor cĩ dịng ra

a) Được điều khiển bằng áp vào

b) Được điều khiển bằng dịng vào

c) Được điều khiển bằng điện trường ngồi

d) Khơng điều khiển được

3 Để phân cực cho transistor lưỡng cực (BJT) hoạt động ở chế độ khuếch đại thì

a) Mối nối B-E và B-C phải được phân cực nghịch

b) Mối nối B-E và B-C phải được phân cực thuận

c) Mối nối B-E phải được phân cực thuận và B-C phải được phân cực nghịch.

d) Mối nối B-E phân cực nghịch và B-C phải được phân cực thuận.

4 Khi transistor lưỡng cực hoạt động ở chế độ khuếch đại thì

5 Dòng ICBO là dòng rỉ

a. Của mối nối CB khi cực E hở mạch

b. Của mối nối CE khi cực B hở mạch

c. Của mối nối BE khi cực C hở mạch

d. Của transistor

6 Dòng điện chạy trong transistor lưỡng cực là dòng

a. Qua các chuyển tiếp p-n

b. Qua kênh dẫn

c. Qua bán dẫn

d. Qua hai chuyển tiếp p-n

7 Dòng điện chạy trong transistor lưỡng cực là dòng tham gia của các hạt tải

a. Đa số

b. Thiểu số

c. Đa số và thiểu số

d. Electron

8 Cấu trúc của JFET không có đặc điểm sau

a. Có 3 điện cực

b. Có một kênh dẫn

c. Có một chuyển tiếp p-n

d. Có hai chuyển tiếp p-n

9 Transistor trường (FET) là transistor có dòng ra

a. Được điều khiển bằng áp vào

b. Được điều khiển bằng dòng vào

c. Được điều khiển bằng ánh sáng

d. Không điều khiển được

10 JFET kênh n có đặc điểm

a. Điện trở kênh dẫn thay đổi khi điện áp VGS thay đổi

b. Điện trở kênh dẫn tăng khi điện áp VGS càng âm

c. Điện trở kênh dẫn giảm khi điện áp VGS càng âm

d. Điện trở kênh dẫn không thay đổi khi điện áp VGS thay đổi

11 Dòng điện chạy trong FET chủ yếu là dòng của

a. Hạt tải đa số

b. Hạt tải thiểu số

c. Electron

d. Hole

12 D_MOSFET là FET không có đặc điểm sau

a. Cực cổng G hoàn toàn cách ly với kênh dẫn bằng lớp điện môi Sio2

b. Cực cổng G cách ly với kênh dẫn bằng chuyển tiếp p-n

c. Kênh dẫn được thiết lập sẵn, nối cực D với S.

d. Có thể hoạt động với điện áp VGS dương hay âm.

13 E_MOSFET là FET có đặc điểm sau

a. Cực cổng G hoàn toàn cách ly với kênh dẫn bằng lớp điện môi Sio2

b. Cực cổng G cách ly với kênh dẫn bằng chuyển tiếp p-n

c. Kênh dẫn được thiết lập sẵn, nối cực D với S.

d. Có thể hoạt động với điện áp VGS dương hay âm.