Tài liệu Chương III: Transistor Lưỡng cực ppt

Chú Ý:Xét transistor PNP Trong phần nói về nguyên lý vận chuyển của transistor ta đã biết transistor PNP được phân cực với các điện áp ngược đối với transistor NPN, đồng thời các loại tr

CHƯƠNG III: Transistor Lưỡng Cực

MỤC TIÊU THỰC HIỆN:

Học xong bài này học viên có khả năng:

1 Cấu tạo tạo của Transistor.

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

I CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ VẬN

CHUYỂN CỦA TRANSISTOR:

2 Nguyên lý vận chuyển của Transistor:

a Xét Transistor loại NPN:

C E

qua transistor

C E

b Xét transistor loại PNP

Hình 6.4b

C E

II KÝ HIỆU – HÌNH DÁNG – CÁCH

THỬ

1 Ký Hiệu:

Để phân biết hai loại transistor NPN và PNP người ta dùng

ký hiệu mũi tên lên ở cực E để chỉ chiều dòng điện IE

b Hình dáng:

Hình dáng các transistor thông dụng:

c Cách thử:

Để xác định trạng thái tốt hay hư của transistor có thể

dùng ohm kế thang đo Rx100 lần lượt đo các cặp chân BE,

BC và CE, mỗi cặp chân đo hai lần bằng cách đổi hai que

đo của ohm kế

III ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA TRANSISTOR

1 Đặc tuyến ngõ vào IB/VBE :

(V) IB( µΑ )

Hình 6.9b

10 20 30 40

0

Đặc tuyến IB/VBE có dạng giống như đặc tuyến của diode, sau khi điện áp VBE tăng đến trị số điện áp thềm Vγ thì bắt đầu có dòng điện IB và dòng điện IB cũng tăng lên theo

hàm số mũ như dòng I-D của diode

Cứ mỗi điện áp VBE thì dòng điện IB có trị số khác nhau,

ví dụ như sau:

VBE = 0,5V , IB =10uAVBE = 0,55V , IB =20uAVBE = 0,6V , IB =30uAVBE = 0,65V , IB = 40uA

2 Đặc tuyến truyền dẫn IC/VBE:

0.5 0.55 0.6 0.65

BE (V)

IC(m Α )

1 2 3 4

0

Đặc tuyến IC/VBE- có dang giống như đặc tuyến IE/VBE- nhưng dòng truyền điện IC có trị số lớn hơn I-B nhiều lần.\

Cứ mỗi điện áp VBE thì dòng điện IC có trị số khác nhau

C

I I

Tỉ số:

Thí dụ: ở điện áp VBE = 0,55V thì IB = 20uA, IC = 2mA

100A

20

mA

2I

Trong phần nguyên lý vận chuyển của transistor ta đã có:

IE = IB + IC Thay IC = β.IB vào công thức trên ta có:

IE = IB + β.IB = (β + 1)IB

Do >> 1 nên trong tính toán gần đúng ta có thể lấy

IE ≈ β IB hay IE ≈ IC

­ Nếu ở cực B không có điện áp phân cực đủ lớn (VB < Vγ) thì dòng điện IB = 0 và IC = 0 , do đó, đầu tiên phải tạo

điện áp phân cực VBE để tạo dòng I-B , sau đó tăng điện

áp VCE , để đo dòng điện IC

- Khi tăng VCE từ 0V lên, dòng địên IC tăng nhanh và sau khi đạt trị số IC = IB thì gần như IC- không thay đổi mặc

dù VCE -tiếp tục tăng cao Muốn dòng điện IC tăn cao hơn thì phải tăng phân cực ở cực B để có IB tăng cao hơn, khi

đó dòng IC sẽ tăng theo VCE trên đường đặc tuyến cao

hơn

IV CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

βmax trong các sách tra đặc tính kỹ thuật của transistor

thường chỉ ghi giá trị max hay ghi trong một khoảng từ

mức thấp nhất đến tối đa Thí dụ: = 80 đến 200

2 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

4 Công suất giới hạn:

Khi có dòng điện qua transistor sẽ sinh ra một

công suất nhệit làm nóng transistor, công suất sinh

ra được tính theo công thức: PT = IC.VCE

mỗi transistor đều có một công suất giới hạn được gọi là công suất tiêu tán tối đa PDmax

(Dissolution) Nếu công suất sinh ra trên transistor lớn hơn công suất PDmax thì transistor sẽ bị hư.

5 Tần số cắt (thiết đoạn):

Tần số thiết đoạn (fcut-off) là tần số mà transistor có

độ khuếch đại công suất là 1

Thí dụ: transistor 2SC458 có các thông số kỹ thuật như sau:

β = 230, BVCEO = 30V , BVCEO = 30V, BVCEO = 6V, PDmax = 200mW.

fcut-off = 230MHz , I-Cmax = 100mA, loại NPN chất Si.

Chú Ý:

Xét transistor PNP

Trong phần nói về nguyên lý vận chuyển của transistor ta

đã biết transistor PNP được phân cực với các điện áp

ngược đối với transistor NPN, đồng thời các loại transistor NPN thông thường làm bằng chất Si trong khi transistor PNP thông thường làm bằng chất Ge

Transistor PNP cũng có các đặc tuyến ngõ vào và đặc tuyến truyền dẫn, đặc tuyến ngõ ra và các

thông số kỹ thuật tương tự như transistor NPN

nhưng các giá trị điện áp và dòng điện đều là trị số âm.

III Phân cực transistor.

1 ĐẠI CƯƠNG

Transistor có rất nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử, tuỳ

theo từng ứng dụng cụ thể mà transistor cần phải được cung cấp điện áp và dòng điện cho từng chân một cách thích hợp Việc chọn điện áp nguồn và điện trở ở các chân transistor gọi

là phân cực cho transistor.

2 PHÂN CỰC BẰNG HAI NGUỒN ĐIỆN

RIÊNG

a Trường hợp không có RE

Xét mạch điện hình 7.1 là mạch phân cực cho transistor có

độ khuếch đại dòng điện = 100 và VBE = 0,7V.

Ở ngõ vào nguồn V-BB cung cấp dòng điện IB cho cực B qua điện trở

RB

A

20Ω

K120

V6,0V

3R

V

VI

Từ các trị số dòng điện và điện áp trên ta có thể xác định điểm

làm việc của transistor trên đặc tuyến ngõ ra Từ công thức tính VCE ta có ,thể suy ra công thức tính IC như sau:

Nếu I-C = 0 thì VCE = VCC

nếu VCE = 0 thì

C

CE

CC C

3 PHÂN CỰC BẰNG NGUỒN ĐIỆN

Trong mạch điện hình 7.5 cực B dùng nguồn VCC gảim áp bằng điện trở RB nên dòng điện ngõ vào được tính theo công thức:

VCC = IB RB + VBE + IE.RE

VCC = IB RB + VBE + IB.RE

VCC = IB(RB + RE) + VBE

O k

V

V R

R

V

V I

E B

12

≅ Ω

× +

Ω

−

=

⋅ +

−

=

Dòng điện cực thu ở ngõ ra:

IC = β.IB = 100 20A = 2mA

IE IC = 2mA Tính điện áp các chân:

VE = IE.RE = 2mA 0,5k = 1V

VB = VE + VBE = 11V + 0,7V = 1,7V

VC = VCC – (IC.RC) = 12V – (2mA 2,5k) = 7VĐiện áp VB có thể tính theo công thức xét ở ngõ vào:

VB = VCC – (IB.RB) = 12V – (20A 520k) 1,6VPhương trình đường tải tĩnh là:

Trong mạch điện hình 7.5 có điện trở RE và RC giống như trong mạch điện 7.3 nên mạch này cũng có đường tải tĩnh và điểm làm việc giống như hình 7.4.

b Phân cực cho cực B bằng cầu phân áp

IR

IB

3 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐỐI VỚI CÁC

THÔNG SỐ CỦA TRANSISTOR

Hầu hết các thông số của transistor đều bị thay đổi theo nhiệt độ, trong đó ba thông số chịu ảnh hưởng lớn nhất

là dòng điện rỉ ICBO, độ khuếch đại , điện áp phân cực VBE

Ảnh hưởng đối với ICBO

Ảnh hưởng đối với độ khuếch đại Ảnh hưởng đối với phân cực VBE

4 CÁC BIỆN PHÁP ỔN ĐỊNH NHIỆT

Dùng điện trở RE để ổn định nhiệt

Dùng điện trở RB hồi tiếp từ cực C

Dùng cầu phân áp có điện trở nhiệt

IV MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG

Trong sơ đồ mạch khuếch đại hình 8.1 transistor có các điện trở RC để lấy tín hiệu ở ngõ ra, điện trở RE để ổn định nhiệt, cầu phân áp RB1- RB2 phân cực một chiều cho cực B để chọn điểm làm việc tĩnh Q

trên đặc tuyến ngõ ra Các tụ điện C1 , C2 gọi là tụ điện liên lạc có tác dụng cách ly điện áp một chiều giũa các chân B và C của transistor với nguồn tín hiệu ở ngõ vào và mạch điện ở ngõ ra Tụ điện CE ghép song song điện trở RE gọi là tụ phân dòng để lọc bỏ tín hiệu xoay

chiều trên cực E xuống mass.

Các tụ điện C1 , C2 , CE có trị số được chọn sao cho có dung kháng rất nhỏ so với trị số các điện trở trong mạch ở tần số của tín hiệu khuếch đại.

Điện trở RS là nội trở của nguồn tín hiệu V-S Nguồn tín hiệu VS ,có biên độ hiệu dụng nhỏ ở mức vài milivôn đến vài chục milivôn.

V0

Hình 8.1

a Xét trạng thái tĩnh điện

Mạch điện hình 8.1 giống như mạch phân cực cho cực B bằng cầu phân áp hình 7.6 nên việc tính toán các dòng điện và điện áp ở mỗi transistor cũng giống như vậy Ta có :

A

20R

R

V

VI

E B

BE

BB

β+

−

=

trong đó VBB- và RB được tính theo định lý Thevenin

Suy ra: I-C = IE = 2mA

VC = 7V , VE = 1V , VB = 1,7VV-BE = 0,7V , VCE = 6V

Tương tự, ta có thể vẽ đường tải tĩnh như đặc tuyến ngõ

ra hình 8.2b theo phương trình đường tải là:

E C

−

−

=

b Xét trạng thái xoay chiều

* Tác dụng của các tụ điện

Ω 2 ,

3 10

50 10

14 , 3 2

1 fC

2

1 X

và

Ω

16 10

10 10

14 , 3 2

1 fC

2

1 X

X

6 3

E CE

6 3

1

2 C 1

VCC cũng được coi như nối tắt xuống mass đối với xoay chiều (gọi là mass xoay chiều) Như vậy, ở trạng thái xoay chiều mạch điện hình 8.1 cĩ thể vẽ lại như hình 8.3:

Trong mạch tương đương ở trạng thái xoay chiều hình 8.3 thì

ri là điện trở ngõ vào của transistor xét từ cực B đến cực E

ba điện trở RB1 , RB2 và ri song song với nhau gọi là tổng

trở ngõ vào Ri trong đó RB1 và R-B2 song song chính là RE

) 5

, 1 (

28 ,

1 Ω

5 , 1 Ω

5 , 8

5 , 1 5

,

8

Ω

≅ Ω

≅ +

Ω

×

Ω

= +

×

k k

k

k r

i B

i

 Đường tải rộng:

2 BA CÁCH RÁP CĂN BẢN

Mạch khuếch đại hình 8.1 có tín hiệu ở vào cực B và tín hiệu lấy ra ở cực C, cực E có tụ phân dòng CE xuống mass

nên cực E không có tín hiệu xoay chiều được gọi là cực

chung Mạch này gọi là mạch khuếch đại ráp kiểu E chung, tương tự Transistor có có thể ráp theo kiểu cực B chung hay C chung

a Mạch khuếch đại ráp kiểu E chung(CE:

V0Vi

Vi

Hình 8.5

b Mạch khuếch đại ráp kiểu C chung(CE:

common Emitter)

Trong mạch transistor ráp kiểu C chung thì cực C ráp thẳng lên nguồn VCC (được gọi là mass xoay chiều) nên cực C không có tín hiệu Tín hiệu vào ở cực B và lấy ra ở cực E

c Mạch khuếch đại ráp kiểu B chung