Tài liệu thiết kế và thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất, chương 2 docx

Transistor sẽ dẫn điện khi nó được cung cấp điện thế các cực, lúc đó diode BE được phân cực thuận và diode BC được phân cực nghịch.. Nó sẽ dẫn khi được cung cấp điện thế các cực và lúc n

Chương 2: TRANSISTOR CÔNG SUẤT

1 Cấu tạo.

Transistor được cấu tạo bởi 3 lớp bán dẫn như hình vẽ :

C E C E

B B

Cực phát E(emitter)

Cực nền B(base)

Cực thu C (collector)

Có 2 loại transistor : NPN, PNP

Ký hiệu : T, TRANSISTOR hay Q

2 Nguyên lý hoạt động.

Transistor làm việc khi ta đã phân cực, nó có thể làm việc ở ba trạng thái : dẫn, ngắt và bảo hoà

a Transistor NPN

Về cấu tạo được xem như hai diode ghép ngược (hình I.2a) Transistor sẽ dẫn điện khi nó được cung cấp điện thế các cực, lúc đó diode BE được phân cực thuận và diode BC được phân cực nghịch

Hình I.5

Cấu tạo của transistor loại PNP.

P

C

E

B

C E

thuận Phân cực nghịch

-+ Phân

cực

thuận

Phân cực nghịch

-Hình I.7

Cấu tạo của transistorvẽ bằng diode.

DIODE

P N P N P N

B E

C

B C

E

Hình I.6

Cấu tạo của transistor loại PNP.

Transistor PNP về cấu tạo được xem như hình I2b Nó sẽ dẫn khi được cung cấp điện thế các cực và lúc này diode BE được phân cực thuận, diode BC được phân cực nghịch

Lưu ý : Không nhất thiết hai diode nối tiếp ngược nhau thì hiện

được chức năng của Transistor Vì khi đó không có tác dụng tương hổ lỗ nhau của hai tiếp giáp P-N

Transistor loại NPN Ở chế độ khuếch đại thì :

Ic =  Ib

Vce =Vcc–IcRc

3 Đặc tuyến làm việc của Transistor.

a Đặc tuyến tĩnh :Uce =f(Ic).

Để cho khi Transistor dẫn, điện áp sụt bên trong có giá trị nhỏ và phải cho nó làm làm việc ở chế độ bảo hoà, tức là Ib phải đủ lớn để Ic cho điện áp sụt Vce nhỏ nhất

Uce

400 Vùng tuyến tính

300 Vùng gần bảo hòa 200

1 Vùng bảo hòa

0

10 20 30 Ic Ic

b Đặc tuyến ngỏ vào : I b /U be

Đặc tuyến Ib/Uce có dạng giống như điện tuyến của diode, sau khi điện thế Ube tăng đến trị số điện thế thềm U thì bắt đầu có dòng điện Ib và dòng điện Ib cũng tăng lên theo hàm số mũ như

Hình I.8

Đặt tuyến tĩnh của transistor.

doðng điện Id của diode Cứ mỗi điện thế Ube thì dòng điện Ib có trị

số khác nhau

IB (A)

0 U Umax Ube

c Đặc tuyến ngỏ ra : I c /U ce

Khi điều chỉnh nguồn Vcc thì dòng điện Ic tăng nhanh và sau khi

đặt trị số Ic =Ib thì gần như Ic không thay đổi mặc dù Vce tiếp tục

tăng cao Muốn dòng điện Ic tăng cao hơn thì phải tăng phân cực B

để có Ib tăng cao hơn, khi đó dòng Ic sẽ tăng theo Vce trên đường

đặc tuyến cao hơn

Ic(mA) IB5

IB4

IB3

IB2

Hình I.9

Đặt tuyến ngỏ vào của transistor.

IB1

4 Các thông số kỹ thuật của Transistor

a Độ khuyết đại dòng điện  :

Độ khuyết đại dòng điện  của Transistor

thật ra không phải là một hằng số max

mà  có trị số thay đổi theo dòng điện Ic

Ic

0

Khi dòng điện Ic nhỏ thì  thấp, dòng điện Ic tăng thì  tăng

đến giá trị cực đại max nếu tiếp tục tăng Ic đến mức bảo hoà thì

 lại giảm

a Điện thế giới hạn :

Điện thế đánh thủng BV (Breakdown Voltage) là điện thế

ngược tối đa đặt vào giữa các cặp cực, nếu quá điện thế này thì

Transistor sẽ bị hư

có ba loại điện thế giới hạn :

* BVCEO điện thế đánh thủng giữa C và E khi cực B hở

* BVCBO điện thế đánh thủng giữa cực C và B khi cực E hở

* BVEBO điện thế đánh thủng giữa E và B khi cực C hở

Hình I.11

Đặt tuyến khuếch đại dòng.

Hình I.10

Đặc tuyến ngỏ ra của transistor.

* UCEsat điện áp UCE khi Transistor dẫn dòng bảo hoà.

b Dòng điện giới hạn :

Dòng điện qua Transistor phải được giới hạn ở một mức cho phép, nếu quá trị số này thì Transistor sẽ bị hư

Ta có ICmax là dòng điện tối đa ở cực C và IBmax là dòng điện tối

đa ở cực B

c Công suất giới hạn :

Khi có dòng điện qua Transistor sẽ sinh ra một công suất nhiệt làm nóng Transistor, công suất sinh ra được tính theo công thức :

PT = IC UCE

Mỗi transistor đều có một công suất giới hạn gọi là công suất tiêu tán tối đa PDmax (Dissilution) Nếu công suất sinh ra trên BJT lớn hơn công suất PDmax thì BJT sẽ bị hư

d Tần số cắt :

Tần số cắt (f cut-off) là tần số mà BJT hết khả năng khuếch đại, lúc đó điện thế ngỏ ra bằng điện thế ngỏ vào

5 Tổn hao BJT.

Trong lúc chuyển mạch, điện áp trên các cực và dòng điện của BJT lớn, tích của điện áp với dòng điện và thời gian chuyển mạch tạo nên tổn hao năng lượng trong một lần chuyển mạch Công suất tổn hao chính xác do chuyển mạch là hàm số của các thông số của mạch phụ tải và dạng biến thiên của dòng điện gốc

6 Ứng dụng :

* Dùng để làm nhiệm vụ khuếch đại trong các mạch khuếch đại

* Làm nhiệm vụ đóng, ngắt trong các nguồn xung

Tóm lại BJT rất thông dụng và có mặt trong hầu hết các mạch điện