Chương 3. Phần 3. BJT

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.52 MB, 69 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

TRANSISTOR LƯỠNG CỰC

(Bipolar Junction Transistor – BJT)

Mục tiêu thực hiện:

Học xong bài này học viên có khả năng:

-Nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc của
transistor, các cách mắc cơ bản, và đặc trưng của
từng sơ đồ.

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

1. Cấu tạo của transistor:

Transistor là linh kiện bán dẫn gồn 3 lớp bán dẫn tiếp
giáp nhau tạo thành 2 mối nối P-N.

Tuỳ theo cách sắp xếp thứ tự các vùng bán dẫn người ta
chế ra hai loại transistor là transistor PNP và NPN.

Ba vùng bán dẫn được nối ra ba chân gọi là cực phát
E(Emitter), cực nền B(Base) và cực thu C(collector)

P N P C

N P N C

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

2. NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN CỦA TRANSISTOR

2.1. Xét transistor loại NPN
a.Thí nghiệm 1:

C
E

N P N

- - +

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Thí nghiệm 2: Nối cực B vào một điện áp dương sao cho:

VB > VE và VB < VC

Cực B nối vào điện áp dương của nguồn nên sẽ hút một số electron
trong vùng bán dẩn P xuống tạo thành dòng điện IB. Cực C nối vào
điện áp dương cao hơn nên hút hầu hết các electron trong vùng bàn
dẫn P sang vùng bán dẫn N của cực C tạo thành dòng điện IC. Cực
E nối vào nguồn điện áp âm nên khi bán dẫn N bị mất elecron sẽ bị
hút electron từ nguồn âm lên thế chỗ tạo thành dòng điện IE.

Số lượng electron bị hút từ cực E đều chạy sang cực B và cực C
nên dòng điện IB và IC đều chạy sang cực E.

Ta có: IE = IB + IC

C
E

N P N

- - +

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

2.2. Ký hiệu của transistor

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

2.3. Các hệ thức cơ bản:

◼ Dòng điện tổng trong mạch collector:

IC =  . IE + ICBO   . IE

(vì ICBO rất nhỏ so với  . IE ).
Theo định lý dòng tại điểm nút:

IE = IB + IC  IC vì IB << IC

Số điện tử tới được cực C

 =

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

◼ Beta dc : dc là độ khuếch đại dòng điện
◼ Alpha dc : dc là hệ số truyền đạt dòng điện

2.4. Quan hệ giữa các dòng điện transistor.

dc = IC

IE

dc = IC

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

3. Các cách mắc cơ bản của BJT

Transistor có 3 cực (E, B, C), nếu đưa tín hiệu vào trên
2 cực và lấy tín hiệu ra trên 2 cực thì phải có một cực là
cực chung. Như vậy, transistor có 3 cách mắc cơ bản:

- Base chung (CB – Common Base)

- Emitter chung (CE – Common Emitter)

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

Sơ đồ base chung (B.C) Sơ đồ emitter chung (E.C)

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Đặc tuyến ngõ vào
Đặc tuyến ngõ vào

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Đặc tuyến ngõ vào

+ Mạch Emiter chung

+ VCE không đổi

+ Thay đổi nguồn áp VBB
để thay đổi VBE

+ Khi VBE có giá trị từ 0
đến V : IB = 0

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Đặc tuyến truyền dẫn

Đặc tuyến truyền dẫn IC /VBE Biểu thị mối quan hệ
giữa dòng IC và điện áp VBE khi VCE khơng đổi.

+ Chỉnh dịng tương tự đặc tuyến ngõ vào.

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Đặc tuyến ngõ ra

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Đặc tuyến ngõ ra

+ điều chỉnh nguồn VCC để thay đổi điện áp VCE.
+ nếu VB < V thì IB = 0; IC = 0

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

5. Các thơng số kỹ thuật của transistor

Độ khuếch đại dịng điện: của transistor thật ra không phải là một
hằng số mà có trị số thay đổi theo dịng điện IC .

Khi dịng điện IC nhỏ thì β thấp, dịng điện IC tăng thì β tăng đến giá

trị cực đại βmax nếu tiếp tục tăng IC đến mức bão hoà thì β giảm.

Điện áp giới hạn:

Điện áp đánh thủng BV (Breakdown Voltage) là điện áp ngược tối đa
đặt vào giữa các cặp cực, nếu quá điện áp này thì transistor sẽ bị hư.
Có ba loại điện áp giới hạn:

BVCEO : điện áp đánh thủng giữa C và E khi cực B hở
BVCBO : điện áp đánh thủng giữa C và B khi cực E hở
BVEBO : điện áp đánh thủng giữa E và B khi cực C hở

IC


</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

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 dịng điện tối đa ở cực C và IBmax là dịng điện tối
đa ở cực B.

Cơng suất giới hạn:

Khi có dịng điện qua transistor sẽ sinh ra một cơng suất nhiệt
làm nóng transistor, cơng suất sinh ra được tính theo cơng thức:
PT = IC.VCE .

mỗi transistor đều có một cơng suất giới hạn được gọi là công

suất tiêu tán tối đa PDmax (Dissolution). Nếu công suất sinh ra trên
transistor lớn hơn cơng suất PDmax thì transistor sẽ bị hư.

Tần số cắt (thiết đoạn) fcut-off là tần số mà transistor có độ
khuếch đại cơng suất là 1.

Thí dụ: transistor 2SC458 có các thơng số kỹ thuật như sau:
β = 230, BVCEO = 30V , PDmax = 200mW.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

6. Mạch phân cực cho BJT

Phân cực transistor là cung cấp điện áp nguồn một
chiều cho các cực của nó sao cho các dịng IB, IC và
điện áp VCE có các trị số thích hợp.

Phân cực cho BJT

Điều kiện dẫn mở của transistor:

Loại npn, VBE = 0,6V ÷ 0,7V với Si
= 0,2V ÷ 0.3V với Ge
VCE = 1/ 3 ÷ 2/ 3 VCC

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18></div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

20
IB=10

VCE (V)
IC(mA)

1
2
3

30
40
Q

3 6 9 12

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Trường hợp có R

E

20
IB=10

VCE (V)
IC(mA)

1
2
3

30
40
Q

3 6 9 12

Đường tải tĩnh

ICmax

VCC
VBB

RB

RC

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21></div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

PHÂN CỰC BẰNG NGUỒN ĐIỆN CHUNG

RB

RC

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

Phân cực kiểu phân áp

I1=I2+IB

IB

I2 IE

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24></div>
(25)<div class='page_container' data-page=25></div>
(26)<div class='page_container' data-page=26></div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

I

Áp dụng định luật Kirchhoff’s, ta có:

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

Mạch tương đương

VCC

RTh

RC

IC

ETh

VCC

ETh

RTh

IC

I

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Vòng Base – Emitter

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Vịng Collector – Emitter

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

Ví dụ

+22V

β=140
Si
3.9 kΩ 1.5 kΩ

10 kΩ
IC

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

Giải

IC
3.55 kΩ
2V

+22V

1.5 kΩ
I

II

Áp dụng định luật Kirchhoff’s 
cho vịng I, ta có:

Áp dụng định luật Kirchhoff’s 
cho vịng II, ta có:

+22V

β=140
Si
3.9 kΩ 1.5 kΩ

10 kΩ
IC

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

Phân cực kiểu phân áp

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34></div>
(35)<div class='page_container' data-page=35></div>
(36)<div class='page_container' data-page=36></div>
(37)<div class='page_container' data-page=37></div>
(38)<div class='page_container' data-page=38></div>
(39)<div class='page_container' data-page=39>

Company Logo

β= 60

1.2k 2.4k

</div>
(40)<div class='page_container' data-page=40></div>
(41)<div class='page_container' data-page=41>

4.7k

5.6k

1.2k

</div>
(42)<div class='page_container' data-page=42>

3.3k
39k

8.2k

</div>
(43)<div class='page_container' data-page=43></div>
(44)<div class='page_container' data-page=44>

3.9K

560K

</div>
(45)<div class='page_container' data-page=45>

7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với các thông

số của transistor

Ảnh hưởng đối với ICBO

Dòng điện rỉ ICBO là dòng các hạt tải thiểu số, khi nhiệt độ tăng thì
dịng ICBO sẽ tăng theo hàm mũ.

Ảnh hưởng đối với độ khuếch đại: độ khuếch đại thay đổi theo
dòng điện IC. Khi nhiệt độ tăng làm dòng điện IC tăng và β tăng theo.

Ảnh hưởng đối với phân cực VBE

Điện áp phân cực VBE khoảng 0,6V đến 0,7V cho transistor Si và
khoảng 0,1V đến 0,3V cho transistor Ge. Khi nhiệt độ tăng, VBE sẽ
bị giảm. Thông thường khi nhiệt độ tăng 10C thì V

BE giảm khoảng

2,4mV.

</div>
(46)<div class='page_container' data-page=46>

CÁC BIỆN PHÁP ỔN ĐỊNH NHIỆT

• Dùng điện trở RE để ổn định nhiệt (Hình 7.8a)
• Dùng điện trở RB hồi tiếp từ cực C (Hình 7.8b)
• Dùng cầu phân áp có điện trở nhiệt (Hình 7.8c)

</div>
(47)<div class='page_container' data-page=47>

Mạch khuếch đại ráp kiểu E chung(CE)

V0
Vi

</div>
(48)<div class='page_container' data-page=48>

Mạch khuếch đại ráp kiểu E chung(CE)

Tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ngõ ra:

• Độ khuếch đại dịng điện:

• Độ khuếch đại điện áp:

b
be
i
i
i

i

v

i

v

r

=

c
ce

0
o
0

i

v

i

v

r

=



=

b
c
i
o
i

i

i

A

i
C
be
ce
i
o
V

r

R

v

</div>
(49)<div class='page_container' data-page=49>

Mạch khuếch đại ráp kiểu B chung(CB Common Base)

Trong mạch transistor ráp kiểu B chung có tụ điện phân
dịng Cb nối mass nên cực B khơng có tín hiệu xoay chiều.

Tín hiệu đưa vào ở cực E và lấy ra ở cực C.

V0

</div>
(50)<div class='page_container' data-page=50>

Mạch khuếch đại ráp kiểu B chung(CB Common Base)

• Tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ngõ ra:

• Độ khuếch đại dịng điện:

• Độ khuếch đại điện áp :

e
eb
i
i

i

v

i

v

r

=

c
cb
o
o
0

i

v

i

v

r

=

1 i

A

b
c
i
o

=



eb
cb
i
0
V

v

v

</div>
(51)<div class='page_container' data-page=51>

Mạch khuếch đại ráp kiểu C chung(CC Common Collector)

</div>
(52)<div class='page_container' data-page=52>

Mạch khuếch đại ráp kiểu C chung(CC Common Collector)

• Tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ngõ ra:

• Độ khếch đại dịng điện:

• Độ khuếch đại điện áp:

b
b
i
i
i

i

v

i

v

r

=

e
e
o
o
0

i

v

i

v

r

=

1 i

A

b
e
i
o

=



+

1 =



</div>
(53)<div class='page_container' data-page=53>

MẠCH TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA TRANSISTOR

Transistor là một linh kiện có tính phi tuyến nhưng nếu
xét ở mức tín hiệu nhỏ thì ảnh hưởng của tính phi tuyến
khơng quan trọng. Trong điều kiện này người ta có thể
phân tích mạch khuếch đại dùng transistor bằng lý thuyết
tuyến tính , trong đó transistor được đổi thành mạch tương
đương gồm các phần tử như điện trở, nguồn dòng điện và
nguồn điện áp.

Điện trở Nguồn dịng

</div>
(54)<div class='page_container' data-page=54>

• Điều kiện để transistor dẫn điện là phân cực diode BE và
phân cực ngược diode BC.

</div>
(55)<div class='page_container' data-page=55>

Điện trở rb có trị số nhỏ khoảng vài chục ohm đến vài trăm ohm.
Điện trở re là điện trở động của diode BE nên được tính theo cơng
thức của diode là:

Điện trở rc là điện trở nghịch của diode BC có trị số lớn khoảng vài
trăm kilơơm được coi như cách điện giữa C và B, do đó, khơng có
dịng điện từ C qua diode BC ra ở cực B, nhưng có dịng điện IC
qua mối nối và ra ở cực E. Như vậy, ở ngỏ ra mạch tương đương
được đổi lại là cực C khơng dính vào cực B và có nguồn dịng điện
IC đi qua từ C qua E.

)
mA

(
I
mV
26
r
)
mA
(
I
mV
26
r
E
e
D

</div>
(56)<div class='page_container' data-page=56>

Mạch tương đương kiểu E chung:

• Tính tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ngõ ra : = vài chục kilo-ohm đến vài trăm
kilo-ohm

• Do r0 có trị số rất lớn nên nhiều trường hợp có thể bỏ r0

b
e
b
b
b

b
e
e
b
b
b
i
i
ie

i

r

i

r

i

r

i

r

i

v

r

h

=



+



=



+





h

1

</div>
(57)<div class='page_container' data-page=57>

• hie = tổng trở ngõ vào kiểu E chung (i: input)

• hfe = độ khuếch đại dịng điện thuận kiểu E chung

• hoe = tổng dẫn ngõ ra (nghịch đảo của tổng trở ngõ ra)
• Tính độ khuếch đại dịng điện:

• Tính độ khuếch đại điện áp:

• Xét góc pha: điện áp của tín hiệu vào ra đảo pha.

fe
b
c
I

h

i

A

=



=

</div>
(58)<div class='page_container' data-page=58>

Mạch tương đương kiểu B chung

• Tổng trở ngõ vào:

• Tổng trở ra:

</div>
(59)<div class='page_container' data-page=59>

• hie = tổng trở ngõ vào kiểu E chung (i: input)

• hfe = độ khuếch đại dịng điện thuận kiểu E chung

• hoe = tổng dẫn ngõ ra (nghịch đảo của tổng trở ngõ ra)

• Tính độ khuếch đại dịng điện:

• Tính độ khuếch đại điện áp:

• Xét góc pha: điện áp của tín hiệu vào ra đồng pha.

1
1
1
)
1
( + = +   

=
=
= I
b
b
e
c
i
o
I A
i
i
i
i
i
i
A





ie
C
ie
C
i
c
C
c
i
o
I
h
R
h
R
r
i
R
i
v
v

A  = 

</div>
(60)<div class='page_container' data-page=60>

Mạch tương đương kiểu C chung:
Vi

Ib
Ie
Ie Vo
ic

Tổng trở ngõ vào:

</div>
(61)<div class='page_container' data-page=61>

• Tổng trở ngõ ra là:

• Theo mạch tương đương thì các điện trở rs, rb và re
ghép nối tiếp nhau và song song với điện trở tải RE. Ta
có: ve = ie.RE = ib (rs + rb + re)

( vài chục ohm)

e
e
0

v

i

v

i

r

=

+

=



+

=



+

=

)

(

1 )

(

0 e b s

</div>
(62)<div class='page_container' data-page=62>

• Tính độ khuếch đại dịng điện:

• Tính độ khuếch đại điện áp:

• Xét góc pha: khi VB tăng làm IB tăng và IE tăng nên VE
cũng tăng theo, do đó, điện áp của tín hiệu vào và ra
đồng pha.
1
)
1
(
+
=

+
=
=
=



I
b
b
b
e
i
o
I
A
i
i
i
i
i
i
A

)

(

1

b e E

</div>
(63)<div class='page_container' data-page=63>

BA TRẠNG THÁI CỦA TRANSISTOR:

Transistor có thể làm việc ở một trong ba trạng thái là:

ngưng dẫn, khuếch đại tuyến tính và bão hịa.

Trạng thái ngưng dẫn:Nếu phân cực cho transistor có VBE
<V ( VBE = 0V – 0,5V) thì transistor ngưng dẫn, dịng điện
IB = 0 , IC = 0 và VCE = VCC. Lúc đó, chỉ có dịng điện rỉ qua
transistor rất nhỏ khơng đáng kể.

Trạng thái khuếch đại: Nếu phân cực cho transistor có

</div>
(64)<div class='page_container' data-page=64>

Trạng thái bão hòa:Nếu phân cực cho transistor

</div>
(65)<div class='page_container' data-page=65></div>
(66)<div class='page_container' data-page=66></div>
(67)<div class='page_container' data-page=67></div>
(68)<div class='page_container' data-page=68></div>
(69)<div class='page_container' data-page=69></div>

Chương 3. Phần 3. BJT

TRANSISTOR LƯỠNG CỰC

(Bipolar Junction Transistor – BJT)

2.2. Ký hiệu của transistor

<b>3. Các cách mắc cơ bản của BJT</b>

<b>6. Mạch phân cực cho BJT</b>

<b>Trường hợp có R</b>

Phân cực kiểu phân áp

Mạch tương đương

Vòng Base – Emitter

Vịng Collector – Emitter

Ví dụ

Giải

Phân cực kiểu phân áp

7. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với các thông

số của transistor

<b>CÁC BIỆN PHÁP ỔN ĐỊNH NHIỆT</b>

<b>Mạch khuếch đại ráp kiểu E chung(CE)</b>

<i>i</i>

<i>v</i>

<i>i</i>

<i>v</i>

<i>r</i>

=

=

<sub>i</sub>

v

i

v

r

=

=



=

=

=

<sub>i</sub>

i

i

i

A

<sub>r</sub>

R

v

v

v

v

<sub>i</sub>

v

i

v

r

=

=

<sub>i</sub>

v

i

v

r

=

=

1

i

i

i

i

A

=

=



<sub>v</sub>

v

v

v

<i>i</i>

<i>v</i>

<i>i</i>

<i>v</i>

<i>r</i>

=