TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT)

Transistor lượng cực được cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn hình thành 2 tiếp xúc pn ghép lại với nhau tạo thành transistor npn hoặc pnp. Cực B (base): cực gốc hay cực nền. Cực E (emitter): cực phát Cực C (collector): cực thuTransistor lượng cực được cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn hình thành 2 tiếp xúc pn ghép lại với nhau tạo thành transistor npn hoặc pnp. Cực B (base): cực gốc hay cực nền. Cực E (emitter): cực phát Cực C (collector): cực thuTransistor lượng cực được cấu tạo từ 3 lớp bán dẫn hình thành 2 tiếp xúc pn ghép lại với nhau tạo thành transistor npn hoặc pnp. Cực B (base): cực gốc hay cực nền. Cực E (emitter): cực phát Cực C (collector): cực thu

Trung tâm Đào tạo Bảo dưỡng Công nghiệp

Đại học Bách khoa TpHCM Email: congvd@hcmut.edu.vn

1

ghép lại với nhau tạo thành transistor npn hoặc pnp.

• Chế độ khuếch đại: JE phân cực thuận, JC phân cực ngược.

JE: Tiếp xúc PN giữa cực phát E và cực nền B

JC: Tiếp xúc PN giữa cực thu C và cực nền B

• Chế độ khóa: JE và JC đều phân cực ngược

• Chế độ dẫn bảo hòa: JE và JC phân cực thuận

Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuếch đại các tín

hiệu cho dù rất nhỏ

5

Mạch phân cực cơ bản cho transitor

Định nghĩa các thông số dòng điện và điện áp

IB: dòng điện cực nền

IE: dòng điện cực phát

IC: dòng điện cực thu

VBE: điện áp tại cực B so với cực E

VCB: điện áp tại cực C so với cực B

VCE: điện áp tại cực C so với cực E

𝑽𝑩𝑬 = 𝟎 𝟕𝑽

𝐼𝐸 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵

𝐼𝐶 = 𝐼𝐶(𝐼𝑁𝐽) + 𝐼𝐶𝐵𝑂Định nghĩa thông số 𝛼 = 𝐼𝐶(𝐼𝑁𝐽)

1 − 𝛼 , 𝐼𝐶𝐸𝑂 = (𝛽 + 1)𝐼𝐶𝐵𝑂

7

𝐼𝐸 = 22

22.1055 = 0.9952

𝐼𝐶 = 𝛽𝐼𝐵 = 150 ∗ 430𝜇𝐴 = 64.5𝑚𝐴

𝐼𝐸 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵 = 64.5𝑚𝐴 + 430𝜇𝐴 = 64.9𝑚𝐴Tìm 𝑉𝐶𝐸, 𝑉𝐶𝐵

𝑉𝐶𝐶 = 𝐼𝐶𝑅𝐶 + 𝑉𝐶𝐸

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 = 10 − 100Ω ∗ 64.5𝑚𝐴 = 3.55𝑉

𝑉𝐶𝐵 = 𝑉𝐶𝐸 − 𝑉𝐵𝐸 = 3.55 − 0.7 = 2.85𝑉 Giá trị (I C , V CE ) gọi là điểm

làm việc tĩnh của transistor9

Đặc tuyến vào thực chất là nhánh thuận

của đặc tuyến diode

11

Đặc tuyến ngõ ra:

Vùng dưới đường IB = 0 là vùng khóa, ứng với

trạng thái JE và JC phân cực nghịch

Các đường phía trên (IB > 0) gồm ba đoạn

• Đoạn chếch xiên: ứng với trạng thái dẫn bão

Trạng thái cut-off (khóa): Khi IB = 0, transistor

hoạt động ở vùng cut-off với dòng IC = ICEO có giá

trị rất bé, có thể bỏ qua Do đó VCE ≅ VCC.

Trạng thái bảo hòa (saturation): Khi JE được

phân cực thuận và IB tăng thì IC cũng tăng (IC=βIB)

và VCE giảm (vì VCE= VCC – ICRC) Khi VCE giảm

đến giá trị bảo hòa VCE(sat), JC phân cực thuận và

dòng IC không tăng nữa nếu IB tiếp tục tăng, quy

luật IC=βIB không còn đúng nữa

13

Là đường thẳng được vẽ trên đồ thị đặc tuyến từ giá trị bão hòa (IC = IC(sat)) trêntrục y đến giá trị cut-off (VCE = VCC) trên trục x

Xét mạch điện như hình bên

và cắt trục hoành tại VCE = VCC và trục tung

tại IC =VCC/RC

Giao điểm giữa đường tải và đặc

tuyến gọi điểm làm việc tĩnh của

transitor.

15

hay không Giả sử VCE(sat) = 0.2 V

Giải:

𝐼𝐶(𝑠𝑎𝑡) = 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐶𝐸(𝑠𝑎𝑡)

10 − 0.21𝑘 = 9.8𝑚𝐴

𝐼𝐵 = 𝑉𝐵𝐵 − 𝑉𝐵𝐸

3 − 0.710𝑘 = 0.23𝑚𝐴

𝐼𝐶 = 𝛽𝐼𝐵 = 150 ∗ 0.23 = 11.5𝑚𝐴

Vì IC > IC(sat) nên transistor ở trạng thái dẫn bảo

hòa và dòng IC không thể đạt giá trị 11.5mA

Dòng IC luôn ở giá trị bảo hòa 9.8mA nếu tiếp

tục tăng IB

a Xác định điểm làm việc tĩnh của trasistor dựa

vào đồ thị

b Cho β = 250 Xác định điểm phân cực dựa vào

mạch điện

17

a Phương trình đường tải:

tải và đặc tuyến ứng với IB= 100 𝜇A

Q(5.3V,26.5mA)

b Dựa vào mạch điện, xác định IB giống câu a, IB= 100 𝜇A

IC = βIB = 250*100(𝜇A) = 25mA

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶 ∗ 𝑅𝐶 = 16 − 25 𝑚𝐴 ∗ 400 = 5.4𝑉Điểm phân cực Q xác định theo mạch điện: Q(6V, 25mA)

19

Dòng điện cực phát: IE = IC + IB = (β+1)IB

Điện áp ngõ ra

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶Dòng cực thu bảo hòa

𝐼𝐶(𝑠𝑎𝑡) = 𝑉𝐶𝐶

𝑅𝐶

Dòng điện cực phát: IE = IC + IB = (β+1)IB

Điện áp ngõ ra

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶Dòng cực thu bảo hòa

𝐼𝐶(𝑠𝑎𝑡) = 𝑉𝐶𝐶

𝑅𝐶

21

Ví dụ 3: Xác định điểm làm việc tĩnh cho mạch hình bên

IC = βIB = 100* 34.2𝜇𝐴=3.42mA

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 = 12 − (3.42mA)(560Ω) = 10.1𝑉

Ví dụ 4: Tìm điểm làm việc tĩnh Q của mạch hình bên

𝑅𝑇𝐻 = 𝑅1//𝑅2= 𝑅1𝑅2

𝑅1 + 𝑅2 , 𝑉𝑇𝐻 = 𝑉𝐶𝐶

𝑅2

𝑅1 + 𝑅2Định lí Thevenin:

25

Dòng điện cực phát: IE = IC + IB = (β+1)IB

Điện áp ngõ ra

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 − 𝐼𝐸𝑅𝐸

Ví dụ 5: Xác định IC, VCE của mạch phân cực

bằng mạch phân áp ở hình bên Cho β = 150

27

IC = βIB = 150*32.8(𝜇A) = 4.92(mA)

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐶𝑅𝐶 − 𝐼𝐸𝑅𝐸

= 10 − 4.92 mA ∗ 1 kΩ − 4.92𝑚𝐴 + 32.8𝜇𝐴 ∗ 560Ω

Dòng điện vào IB

𝑉𝐶𝐶 = 𝐼′𝐶𝑅𝐶 + 𝐼𝐵𝑅𝐵 + 𝑉𝐵𝐸 + 𝐼𝐸𝑅𝐸Với: 𝐼′𝐶 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵 = 𝛽𝐼𝐵 + 𝐼𝐵 = 𝛽 + 1 𝐼𝐵

𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸 = 𝛽 + 1 𝐼𝐵𝑅𝐶 + 𝐼𝐵𝑅𝐵 + 𝛽 + 1 𝐼𝐵𝑅𝐸

→ 𝐼𝐵= 𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐸

𝑅𝐵 + 𝛽 + 1 (𝑅𝐸+𝑅𝐶)Dòng điện cực thu: IC = βIB

Dòng điện cực phát: IE = IC + IB = (β+1)IB

Điện áp ngõ ra

𝑉𝐶𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼′𝐶𝑅𝐶 − 𝐼𝐸𝑅𝐸 = 𝑉𝐶𝐶 − 𝐼𝐸(𝑅𝐸 + 𝑅𝐶)

29

Ví dụ 6: Xác định điểm làm việc tĩnh Q của mạch hình bên

31