Họ và tên: Trần Thẩm Hoàng Long
Lớp: DHDTVT17D
MSSV: 21138301

BÀI TẬP MƠN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG 3
Câu 1:
a. Trình bày phân loại, cấu tạo, ký hiệu, sơ đồ tương đương của
BJT.
- Phân loại: Gồm 2 loại là Transistor PNP và Transistor NPN
- Cấu tạo:
• BJT (Bipolar Junction Transistor) được tạo nên từ ba lớp bán dẫn
phân cách nhau bởi hai mối nối pn.
• Ba vùng bán dẫn trong transistor được gọi là: vùng Phát (Emitter);
Nền (Base) và Thu (Collector). Các hình vẽ dùng biểu diễn cấu
trúc vật lý của các loại transistor: pnp và npn trình bày trong hình
H9.2.

•

•
•
-

Hình 9.2
Mối nối pn giữa vùng nền và vùng thu được gọi là mối nối nền thu
(Base–Collector Junction). Tương tự mối nối pn giữa vùng nền và
vùng phát là mối nối nền phát (Base – Emitter Junction).
Các đầu ra của linh kiện được đặt trên mỗi vùng và ký hiệu bằng
các ký tự E (Phát); B (Nền) và C (Thu).
Vùng Nền chứa ít tạp chất và rất mỏng so với vùng Phát có nhiều

tạp chất nhất và vùng Thu có số lượng tạp chất trung bình.
Sơ đồ tương đương BJT:

1


Transistor PNP

Transistor NPN
b. Mô tả nguyên lý hoạt động của BJT loại NPN và các phương
trình cơ bản
Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E. Trong đó (+)
là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E.
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai
cực B và E. Trong đó cực (+) vào chân B và cực (-) vào chân E.
Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực C và E đã được cấp
điện nhưng vẫn khơng có dịng điện chạy qua. Lúc này dịng IC = 0.
Khi cơng tắc đóng, mối P – N được phân cực thuận. Khi đó có dịng
điện chạy từ nguồn (+) UBE qua cơng tắc tới R hạn dịng. Sau đó qua mối
BE về cực (-) tạo thành dịng IB.
Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm
bóng đèn phát sáng. Khi đó dịng IC mạnh gấp nhiều lần dịng IB.
-

Dịng IC hồn tồn phụ thuộc vào dịng IB, khi đó có cơng thức
IC = β.IB

Trong đó:

2



•

IC là là dòng chạy qua mối CE

•

IB là dòng chạy qua mối BE

•

β Là hệ số khuếch đại của transistor

Khi có điện UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua
mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện. Khi xuất hiện dòng IBE do lớp
bán dẫn P tại cực rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp. Vì vậy số điện tử tự
do từ lớp bán dẫn nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành
dòng IB. Còn lại phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng
của điện áp UCE tạo thành dòng ICE chạy qua transistor.
Các phương trình cơ bản:
IE = IC + IB
IC =  IE
 - Hệ số truyền đạt dòng điện
- Hệ số khuếch đại dòng điện

I
I

=


=

C

- Hệ số truyền đạt dòng điện

E


=
1−

I
I

C

- Hệ số khuếch đại dòng điện

B

Chú ý:
Tồn tại dòng nhiệt do các động tử thiểu số gây ra
IC = α IE + ICB0 = α(IB + IC) + ICB0

I

C


=


1−

I

B

+

1
1−

I

CB 0

=  I B + (  + 1) I CB 0

Câu 2: Phân cực và các chế độ củaBJT
a. Phân cực là gì ?

3


Phân cực là quá trình thiết lập điện áp hoạt động một chiều của transistor hoặc
điều kiện dòng điện ở mức chính xác để bất kỳ tín hiệu đầu vào AC nào có thể
được khuếch đại chính xác bởi transistor.
b. Các sơ đồ phân cực cho BJT

• Phân cực cực gốc cố định hay phân cực điện trở cố định
Mạch phân cực trong hình 1 có một điện trở cực gốc RB được nối giữa cực
gốc và VCC. Ở đây mối nối cực gốc - cực phát của transistor được phân cực
thuận bởi điện áp rơi trên RB, là kết quả của dịng IB chạy qua nó. Từ hình vẽ,
biểu thức toán học cho IB thu được là

Ở đây các giá trị của VCC và VBE là cố định, trong khi giá trị của RB là không
đổi khi mạch được thiết kế.
Điều này dẫn đến một giá trị không đổi cho IB, dẫn đến một điểm hoạt động
cố định do đó mạch được đặt tên là phân cực cực gốc cố định. Loại phân cực
này dẫn đến hệ số ổn định là (β + 1), dẫn đến độ ổn định nhiệt kém hơn.
Lý do đằng sau điều này là thực tế tham số β của transistor là khơng thể đốn
trước và thay đổi ở mức độ lớn, ngay cả trong trường hợp transistor có cùng
model và loại. Sự thay đổi trong β này dẫn đến những thay đổi lớn trong I C,
điều này không thể bù đắp được bằng bất kỳ phương tiện nào trong thiết kế.
Do đó, loại sai lệch phụ thuộc β này dễ gây ra những thay đổi trong các điểm
hoạt động do sự thay đổi về đặc tính và nhiệt độ của transistor.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phân cực cực gốc cố định là đơn giản nhất và sử
dụng ít linh kiện hơn. Hơn nữa, nó cho người dùng thay đổi điểm hoạt động ở

4


bất kỳ đâu trong vùng hoạt động bằng cách thay đổi giá trị của RB trong thiết
kế.
Hơn nữa, nó khơng cung cấp tải trên source vì khơng có điện trở qua mối nối
cực gốc - cực phát. Do những yếu tố này, phân cực này được sử dụng trong
các ứng dụng chuyển mạch và để đạt được điều khiển độ lợi tự động trong các
transistor.
• Phân cực phản hồi cực góp

Trong mạch này (Hình 2), điện trở cực gốc RB được kết nối qua cực góp
và cực gốc của transistor.
Điều này có nghĩa là điện áp cực gốc VB và điện áp cực góp VC phụ thuộc
lẫn nhau vì

Từ các phương trình này, người ta thấy rằng IC tăng làm giảm VC, dẫn đến
IB giảm, IC tự động giảm.
Điều này chỉ ra rằng, đối với loại phân cực mạng này, điểm Q (điểm hoạt
động) vẫn cố định bất kể sự thay đổi của dịng tải khiến transistor ln ở
trong vùng hoạt động của nó bất kể giá trị β.
Hơn nữa, mạch này còn được gọi là mạch phản hồi âm tự phân cực vì phản
hồi từ đầu ra đến đầu vào thông qua RB.
Loại phân cực tương đối đơn giản này có hệ số ổn định nhỏ hơn (β + 1),
dẫn đến độ ổn định tốt hơn khi so sánh với phân cực cố định.
Tuy nhiên, hành động giảm dòng cực góp bằng dịng cực gốc dẫn đến giảm
độ lợi bộ khuếch đại.

5


Ở đây, các điện áp và dòng điện khác: VB = VBE
IC = βIB
I E ≈ IC

• Phân cực phản hồi kép
Hình 3 cho thấy một mạng phân cực phản hồi kép là một cải tiến trên mạch
phân cực phản hồi cực góp vì nó có thêm một điện trở R1 làm tăng độ ổn
định của mạch.
Điều này là do sự gia tăng dòng điện chạy qua các điện trở cực gốc dẫn
đến một mạng lưới chống lại sự thay đổi các giá trị của β.


• Phân cực cố định với điện trở cực phát

6


Như hình 4, mạch phân cực này có gì ngồi một mạng phân cực cố định
với một điện trở cực phát bổ sung, RE.
Ở đây, nếu IC tăng do nhiệt độ tăng, IE cũng tăng, làm tăng điện áp rơi trên
RE.
Điều này dẫn đến giảm VC, gây ra giảm IB, đưa IC trở lại giá trị bình
thường. Do đó, loại mạng phân cực này mang lại sự ổn định tốt hơn so với
mạng phân cực cực gốc cố định.
Tuy nhiên, sự hiện diện của RE làm giảm mức tăng điện áp của bộ khuếch
đại vì nó dẫn đến phản hồi AC khơng mong muốn. Trong mạch này, các
phương trình tốn học cho các điện áp và dòng điện khác nhau là:

• Phân cực cực phát
Mạng phân cực này (Hình 5) sử dụng hai điện áp nguồn, VCC và VEE, bằng
nhau nhưng ngược cực về cực.
Ở đây VEE phân cực thuận mối nối cực gốc - cực phát thông qua RE trong
khi VCC phân cực nghịch mối nối cực gốc - cực góp.
Trong loại phân cực này, IC có thể độc lập với cả β và VBE bằng cách chọn
RE >> RB / β và VEE >> VBE, tương ứng, dẫn đến điểm hoạt động ổn định.

• Phân cực phản hồi của cực phát
Loại tự phân cực cực phát này (Hình 6) sử dụng cả phản hồi cực góp - cực
gốc và phản hồi cực phát phát để dẫn đến độ ổn định cao hơn. Ở đây, mối

7



nối cực phát - cực gốc được phân cực thuận do sụt áp xảy ra trên điện trở
cực phát, RE do dòng cực phát, IE.
Nhiệt độ tăng IC làm tăng dòng cực phát, IE. Điều này cũng dẫn đến sự gia
tăng điện áp rơi trên RE, làm giảm điện áp cực góp VC, và lần lượt là IB, do
đó đưa IC trở lại giá trị ban đầu của nó.

Tuy nhiên, điều này dẫn đến giảm độ lợi đầu ra do phản hồi suy biến, đó
khơng phải là phản hồi AC khơng mong muốn, trong đó lượng dịng điện
chạy qua điện trở phản hồi được xác định bởi giá trị của điện áp cực góp,
VC.
Hiệu ứng này có thể được bù bằng cách sử dụng một tụ điện bypass lớn
trên điện trở cực phát, RE. Các biểu thức tương ứng với các điện áp và
dịng điện khác nhau là:

• Phân cực bộ chia điện áp
Loại mạng phân cực này (Hình 7) sử dụng một bộ chia điện áp được tạo
thành bởi các điện trở R1 và R2 để phân cực transistor.
Điều này có nghĩa là điện áp được phát triển trên R2 sẽ là điện áp cực gốc
của transistor, điện áp này sẽ phân cực thuận mối nối cực phát - cực gố.
Nói chung, dịng điện qua R2 sẽ được cố định bằng 10 lần dòng điện cực
gốc yêu cầu, IB (tức là I2 = 10IB).
Điều này được thực hiện để tránh ảnh hưởng của nó đến dịng điện phân
áp hoặc những thay đổi trong β. Hơn nữa

8


Trong loại phân cực này, IC có khả năng chống lại những thay đổi trong cả

β cũng như VBE, dẫn đến hệ số ổn định bằng 1 (về mặt lý thuyết), độ ổn
định nhiệt tối đa có thể.
Khi IC tăng do nhiệt độ tăng, IE tăng, gây ra tăng điện áp cực phát VE, làm
giảm điện áp cực gốc - cực phát VBE. Điều này dẫn đến việc giảm dòng
điện cực gốc IB, giúp khôi phục IC về giá trị ban đầu của nó.
Độ ổn định cao hơn được cung cấp bởi mạch phân cực này làm cho nó
được sử dụng rộng rãi nhất mặc dù cung cấp độ lợi khuếch đại giảm do sự
hiện diện của RE.
Ngoài các loại mạng phân cực cơ bản đã được phân tích, transistor lưỡng
cực (BJT) cũng có thể được phân cực bằng cách sử dụng mạng kích hoạt
hoặc bằng cách sử dụng diode silicon hoặc Zener.
Hơn nữa, cũng cần lưu ý rằng mặc dù các mạch phân cực được giải thích
cho các BJT, nhưng các mạng phân cực tương tự cũng tồn tại trong trường
hợp transistor hiệu ứng trường (FET).
c. Các chế độ làm việc của BJT, sơ đồ tương đương
-

Chế độ khóa (OFF): Không phân cực: IB = 0; VBE = 0, IC = 0

9


Ở chế độ cắt, cả hai lớp tiếp giáp của transistor BJT (cực phát với cực
gốc và cực góp với cực gốc) đều được phân cực nghịch. Nói cách
khác, nếu chúng ta giả sử hai lớp tiếp giáp p-n là hai diode tiếp giáp pn, thì cả hai diode đều được phân cực nghịch ở chế độ cắt. Chúng ta
biết rằng trong điều kiện phân cực nghịch, khơng có dịng điện nào
chạy qua thiết bị. Do đó, khơng có dịng điện nào chạy qua transistor.
Do đó, transistor lưỡng cực ở trạng thái tắt và làm việc giống như một
công tắc mở.
Chế độ cắt của transistor được sử dụng trong hoạt động chuyển mạch

cho ứng dụng tắt cơng tắc.
-

Chế độ khóa (ON): Phân cực mạnh: IB > IBS; VCE = 0,2V; IC =ICS

Phân cực đủ mạnh IB > IBS Transistor thông bão hòa

10


Ở chế độ bão hòa, cả hai lớp tiếp giáp của transistor BJT (cực phát với cực
gốc và cực góp với cực gốc) đều được phân cực thuận. Nói cách khác, nếu
chúng ta giả sử hai lớp tiếp giáp p-n là hai diode tiếp giáp p-n, thì cả hai
diode đều được phân cực thuận ở chế độ bão hòa. Chúng ta biết rằng trong
điều kiện phân cực thuận, dòng điện chạy qua thiết bị. Do đó, dịng điện
chạy qua transistor lưỡng cực.
Trong chế độ bão hòa, các điện tử tự do (hạt mang điện) đi từ cực phát đến
cực gốc cũng như từ cực góp đến cực gốc. Kết quả là, một dòng điện cực
lớn sẽ chạy đến cực gốc của transistor BJT.
Do đó, transistor ở chế độ bão hịa sẽ ở trạng thái bật và làm việc giống như
một cơng tắc đóng.
Chế độ bão hịa của transistor lưỡng cực được sử dụng trong hoạt động
chuyển mạch cho ứng dụng bật công tắc.
-

Chế độ khuếch đại: Phân cực: 0 < IB< IBS ; IC = βIB

BJT làm việc trong miền tác động (Active)
Trong chế độ kích hoạt, một lớp tiếp giáp (cực phát đến cực gốc) được
phân cực thuận và một lớp tiếp giáp khác (cực góp với cực gốc) được phân

cực nghịch. Nói cách khác, nếu chúng ta giả sử hai lớp tiếp giáp p-n là hai
diode tiếp giáp p-n, thì một diode sẽ được phân cực thuận và diode kia sẽ bị
phân cực nghịch.
Chế độ kích hoạt được sử dụng để khuếch đại dòng điện.

11


Câu 3: Trình bày các kiểu mắc cơ bản và họ đặc tuyến của BJT
a. Sơ đồ mắc CE

Đặc tính của mạch CE:
-

Tín hiệu ra ngược pha với tín hiệu vào (đảo pha)

-

Trở kháng vào và ra trung bình

Được dùng trong các mạch khuếch đại điện áp
b. Sơ đồ mắc CB

Đặc tính của mạch CB:
-

Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào
Trở kháng vào nhỏ, trở kháng ra lớn,
Có độ lợi dịng Ai  1 vì IE C


c. Sơ đồ mắc CC

12


Đặc tính của mạch CC:
Tín hiệu ra cùng pha tín hiệu vào (mạch lặp áp)
Trở kháng vào lớn, trở kháng ra nhỏ, thường dùng để phối hợp trở
kháng.
Có độ lợi dòng lớn, dùng trong tầng lối ra mạch khuếch đại công suất.
d. Họ đặc tuyến của BJT
-

Đặc tuyến vào

-

Đặc tuyến truyền đạt:

(a) Đặc tuyến vào
-

(b) Đặc tuyến truyền đạt

Họ đặc tuyến ra:

13


Câu 4: Cho sơ đồ mạch như hình 3.1. Trong đó transistor Si có Vɤ=

VBE=0,7V; β=80; RC = 2k Ω, RB = 50k Ω, VBB =3.7V, VCC =18V.
a. Xác định điện thế tại các chân E, C, B của BJT
b. Xác định tọa độ điểm phân cực tĩnh Q
c. Viết phương trình và vẽ đồ thị đường tải tĩnh DCLL

14


15


Câu 5: Cho sơ đồ mạch như hình 3.2. Trong đó transistor Si có Vɤ=
VBE=0,7V; β=100; RC = 1k Ω, RB = 50k Ω, RE = 1k Ω, VBB =6V, VCC
=15V.
a. Xác định điện thế tại các chân E, C, B của BJT
b. Xác định tọa độ điểm phân cực tĩnh Q
c. Viết phương trình và vẽ đồ thị đường tải tĩnh DCLL

Hình 3.2

16


Câu 6: Cho sơ đồ mạch như hình 3.3. Trong đó transistor Si có Vɤ=
VBE=0,7V; β=140; RB1 = 3.9kΩ, RB2 = 39kΩ, RC = 10kΩ, RE = 1.5kΩ,
VCC =22V.
a. Xác định điện thế tại các chân E, C, B của BJT
b. Xác định tọa độ điểm phân cực tĩnh Q
c. Viết phương trình và vẽ đồ thị đường tải tĩnh DCLL


17


18


Câu 7: Cho mạch như hình 3.4. Trong đó transistor Si có Vɤ=
VBE=0,7V; β=150; RB = 390k Ω, RC = 1.5k Ω, VCC =12V.
a. Xác định điện thế tại các chân E, C, B của BJT
b. Xác định tọa độ điểm phân cực tĩnh Q
c. Viết phương trình và vẽ đồ thị đường tải tĩnh DCLL

19


Câu 8: Cho mạch như hình 3.5. Trong đó transistor Si có Vɤ=
VBE=0,7V; β=90; RB = 250k Ω, RC = 4.7k Ω, RE = 1.2k Ω, VCC =10V.
a. Xác định điện thế tại các chân E, C, B của BJT
b. Xác định tọa độ điểm phân cực tĩnh Q
c. Viết phương trình và vẽ đồ thị đường tải tĩnh DCLL

Hình 3.5

20


Câu 9: Cho mạch như hình 3.6.
Trong đó transistor Si có Vɤ= VBE=0,7V; β=100; ICQ= 2mA; VCEQ=
10V; RB1 = 18k Ω, RE = 1.2k Ω, VCC = 18V.
⚫ Xác định giá trị RB2 ; RC ?


21


Câu 10: Cho mạch như hình 3.7.
Trong đó transistor có Si có VBE=0,7V; β=110; ICQ = ½ ICSat;
ICSat = 8mA; VC = 18V; VCC = 28V; VCC = (RC + RE). ICSat
⚫ Xác định giá trị RC; RB RE ?

22