Đề cương cấu kiện điện tử MTA

Dựa vào đặc tuyến V-A để chỉ ra các tham số cơ bản của Diode điện trở tĩnh, điện trở động, dòng điện, điện áp và công suất giới hạn, điện áp đánh thủng.. Câu 8: Trình bày phương pháp phâ

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP

MÔN HỌC: CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ

Phần I: LÝ THUYẾT

Câu 1: Bán dẫn thuần (Si): Khái niệm, các đặc trưng cơ bản Phân biệt sự khác nhau về

mặt bản chất giữa vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu bán dẫn

Câu 2: Bán dẫn tạp loại N và bán dẫn tạp loại P: Khái niệm, các đặc trưng cơ bản Sự phụ

thuộc của điện trở suất (điện dẫn suất) của vật liệu bán dẫn vào nhiệt độ được giải thích như thế nào?

Câu 3: Vì sao gọi quá trình chế tạo bán dẫn tạp là quá trình “pha tạp có điều khiển”, khái

niệm “tạp chất” phải được hiểu như thế nào? Mô tả hiện tượng cân bằng động xảy ra trong bán dẫn, ý nghĩa vật lý của nó

Câu 4: Trình bày quá trình hình thành và những đặc trưng cơ bản của mặt ghép PN ở trạng

thái cân bằng Vì sao gọi miền giới hạn bởi mặt ghép PN là miền nghèo động tử?

Câu 5: Mô tả mặt ghép PN ở trạng thái phân cực thuận và phân cực ngược Nêu các hiệu

ứng đánh thủng mặt ghép PN

Câu 6: Cấu tạo và đặc tuyến Volt – Amperre của Diode bán dẫn (Diode chỉnh lưu) Dựa

vào đặc tuyến V-A để chỉ ra các tham số cơ bản của Diode (điện trở tĩnh, điện trở động, dòng điện, điện áp và công suất giới hạn, điện áp đánh thủng)

Câu 7: Trình bày phương pháp phân tích chế độ tĩnh có tải của Diode Từ đó chỉ ra tính

chất dẫn điện một chiều của nó

Câu 8: Trình bày phương pháp phân tích chế độ động có tải của Diode trong trường hợp

chỉ có tín hiệu xoay chiều tác động lên Diode Vẽ sơ đồ, phân tích hoạt động và vẽ giản đồ thời gian của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ (hoặc chỉnh lưu cầu)

Câu 9: Trình bày phương pháp phân tích chế độ động có tải của Diode trong trường hợp có

cả nguồn 1 chiều và tín hiệu xoay chiều tác động Ý nghĩa vật lý của quá trình này?

Câu 10: Kể tên và vẽ ký hiệu của một số loại Diode thông dụng Dùng đặc tuyến Volt –

Amperr để chứng minh tính chất ổn áp của Diode Zerner trong sơ đồ ổn áp cơ bản

Câu 11: Trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và đặc tuyến của Diode xuyên hầm

(Tunnelling Diode)

Câu 12: Trình bày cấu tạo của Transistor lưỡng cực Dựa vào cấu tạo của Transistor lưỡng

cực hãy cho biết: Có thể dùng Transistor như một Diode được không? Nếu được thì phải mắc Transistor như thế nào? Có thể dùng hai Diode để mắc thành một Transistor được không? Vì sao?

Câu 13: Nêu phương pháp phân cực và nguyên tắc hoạt động của Transistor lưỡng cực

trong chế độ khuếch đại Viết các phương trình dòng điện mô tả mối quan hệ dòng điện trên các cực

Câu 14: Vẽ sơ đồ khảo sát, trình bày phuơng pháp xây dựng họ đặc tuyến đầu vào và đầu

ra của BJT trong cách mắc B chung

Câu 15: Vẽ sơ đồ khảo sát, trình bày phương pháp xây dựng họ đặc tuyến đầu vào đầu ra

của BJT trong cách mắc E chung Phân tích họ đặc tuyến đầu ra

Câu 16: Phương pháp xây dựng các hệ thống tham số vi phân của BJT Phương trình mô tả

các hệ thống tham số vi phân Mối quan hệ giữa các hệ thống tham số vi phân (trong cùng một cách mắc)

Câu 17: Trình bày phương pháp phân tích chế độ hoạt động có tải của BJT loại PNP mắc

theo sơ đồ E chung, thiên áp bằng nguồn cố định Từ đó chỉ ra các tham số giới hạn của BJT

Câu 18: Trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của JFET (một loại bất kỳ nào đó) Câu 19: Trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của MOSFET (một loại bất kỳ nào đó) Câu 20: Trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và đặc tuyến Volt – Amperre của

Dinhistor và Thiristor Ứng dụng của chúng trong thực tế

Câu 21: Cơ sở vật lý, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của quang trở (nêu ví dụ

cụ thể về ứng dụng)

Câu 22: Cơ sở vật lý, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của Photo Diode.

Câu 23: Cơ sở vật lý, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của Photo BJT.

PHẦN 2: BÀI TẬP

Tất cả các dạng bài tập đã ra trên lớp.

Chú ý thêm các câu sau:

Câu 1:

Câu hỏi: Cho mạch điên như hình vẽ: hãy cho biết cách tạo điểm công tác (cách thiên áp)

là loại nào?

Chứng minh rằng, nếu hệ số truyền đạt dòng điện cực gốc của BJT thỏa mãn β>>1, thì

dòng Ic được xác định gần đúng  0 

c

E I R I









Gợi ý trả lời:

Đây là mạch tạo thiên áp và ổn định điểm làm việc cho BJT mắc E chung bằng phản hồi

âm điện áp một chiều từ cực góp (HS tự chỉ ra tính chất ổn định của mạch này)

Để xác định Ic ta dựa vào hệ phương trình:

E I R I R

E I R U

I I I















  



, với chú ý vì β >> 1  β+1 ≈ β, giải hệ phương trình, ta

thu được đpcm

Câu 2:

Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ, hãy lập công thức gần đúng xác định trở kháng đầu vào Zvào và hệ số khuếch đại dòng điện KI (dòng điện đầu ra lấy trên điện trở RE)

RT

R

B

EC

Gợi ý trả lời:

Sử dụng hệ phương trình dòng điện và điện áp cho mạch mắc phối hợp các BJT với chú ý: Ube1, Ube2, Ube3 ≈ 0, β1, β2, β3 >> 1, bỏ qua Ic0 của các BJT ta có:

U I R













, từ đó ta xác định được:

1 2 3

ra I

v v

v

I K

I U

I

  

  











Câu 3:

Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ, cho đặc tuyến của transistor Hãy xác định điểm công tác trên họ đặc tuyến

T1,ß1 T2,ß2 T3,ß3

Zvào

+ EC

RE

Gợi ý trả lời:

Trước hết, áp dụng định lý máy phát điện đẳng trị, đưa sơ đồ về dạng đã được phân tích với các tham số của nguồn điện đẳng trị đầu vào như sau:

2

B

E R U



B

R R R



 ; Sau đó, xây dựng hệ phương trình cho mạch:

0 5 10 15 20 U

ce (V)

IC

6

4

2

25µa 50µa 75µa 100µa 125µa ma

R

B1 =88kΩ

RB2=17,2 kΩ

RC=3,2kΩ

EC=20v

RE=780Ω

IB

(1) (2) (3)

U I R I R

E I R U I R

I I I









Để xác định điểm công tác của BJT trên đặc tuyến,

ta xác định 2 mối quan hệ:

- Mối quan hệ thứ nhất (đường tải tĩnh của mạch) được xác định gần đúng khi coi Ic

xấp xỉ Ie, từ (2) ta có:

c

E U

I

R R





 , đường tải này đi qua 2 điểm:

A: khi Ic = 0 thì Uce = Ec

B: khi Uce = 0 thì Ic = Ec/(RC + RE)

- Mối quan hệ thứ hai (đường tải động) được xác định bằng cách biến đổi hệ phương trình để tìm quy luật phụ thuộc tuyến tính của Uce vào Ib, sau khi biến đổi, mối quan hệ được xác lập:

R R

Mối quan hệ trên xác định đường thẳng đi qua 2 điểm:

M1: Chọn Ib = Ib1  Uce = Uce1;

M2: Chọn Ib = Ib2  Uce = Uce2;

Từ đó xác định được điểm làm việc M là giao của 2 đường tải nói trên, từ vị trí của

M, ta xác định các giá trị Ib, Ic và Uce tương ứng

Câu 4:

Câu hỏi: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ sau:

Biết Transistor có α = 0,98, Ico = 10µA, Ec = +24V, Rb1 = 1MΩ, Rb2 = 500KΩ, Rc = 5KΩ

Hãy tính giá trị điện áp Uce và dòng điện cực góp Ic trong hai trường hợp ứng với khoá K đóng vào hai vị trí khác nhau

Gợi ý trả lời:

Khi K đóng vào vị trí trên: Đây là sơ đồ thiên áp bằng dòng cố định, ta có hệ phương trình:

  0

(1) (2)

E I R

E I R U

I I  I









, giải hệ phương trình, ta thu được:

  0

* Khi K đóng vào vị trí dưới: Đây là sơ đồ thiên áp bằng phản hồi âm điện áp, ta có hệ phương trình:

  0

(4) (5)

E I R I I R

I I  I









, giải hệ phương trình ta thu được:







Câu 5:

Câu hỏi: Cho sơ đồ mạch điện và đặc tuyến lý tưởng hoá của các diode như hình vẽ sau:

Uce

E

c

T,β

Rb1

Rb2

Biết hai diode có các tham số:

D1: Eth1 = 0,2V; rth1 = 20Ω ; D2: Eth2 = 0,6V; rth2 = 16Ω

Hãy tính dòng điện chạy qua từng diode khi R = 1KΩ và 10KΩ Biết E = 200V

Đáp số:

Trường hợp R = 1KΩ ta có: ID1 = 53,8mA, ID2 = 45mA

Trường hợp R = 10KΩ ta có: ID1 = 10mA, ID2 = 0

Câu 6:

Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ : Biêt rằng : RHC=10kΩ, EXC= 5v, E= = 20v; I0 = 10μA; tính ở nhiệt độ trong phòng, cho hằng số Bolzmahn K = A; tính ở nhiệt độ trong phòng, cho hằng số Bolzmahn K = 1,38.10-23 (J/oK)

Hãy xác định điện áp đầu ra URA1 và URA2 biết rằng 3 Diode có tham số giống hệt nhau

Gợi ý trả lời:

Sử dụng phương pháp tính gần đúng: cả 3 diode đều phân cực thuận nên RD=RD1 + RD2 +

RD3 << RHC  dòng điện chạy trong mạch được tính:

I ≈ Uv/RHC với Uv = E= + Exc

R

D1 D

2 E

+

β

Ith (mA)

Uth (V)

0

Eth

URA2

˜

RHC

E

XC

E=

URA1

Từ đó xác định được Imax ≈ Uvmax/RHC và Imin ≈ Uvmin/RHC.

Tiếp theo, áp dụng công thức tính toán đối với từng Diode:

D T

U U

I = I =I e -1

ta xác định được UDmax và UDmin ứng với Imax và Imin Từ đó, xác

định được Ura1 và Ura2 với lưu ý:

+ Ura1 chỉ gồm có thành phần xoay chiều

+ Ura2 gồm cả thành phần 1 chiều và xoay chiều

+ 3 diode có tham số giống hệt nhau

Câu 7:

Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ: Hãy xác định dòng điện chạy qua từng Diode Biết rằng: Khi dùng kiểu mẫu một chiều để tuyến tính hóa đặc tuyến của các Diode thì ta có:

D1 có các tham số :Rth1= 10Ω, Eth1=0,2v

D2 có các tham số : Rth2=15Ω, Eth2=0,3v

D3 có các tham số : Rth3=20Ω , Eth3= 0,5v

E0=70v, RHC= 5kΩ

Gợi ý trả lời:

Nhận xét: D1 luôn luôn thông (vì nếu D1 tắt thì cả 3 Diode đều tắt  vô lý do E0 >>

Eth3)

Giả sử cả 3 Diode đều thông  Điều kiện Ura = UD > Eth3 Phương trình định luật Ohm viết cho toàn mạch như sau:

RHC

E0 D1

3

0 HC D

E I R U trong đó:

, 1, 2,3

i

thi

I I I I

R













(I) Thay các biểu thức dòng điện và các tham số vào phương trình, ta tính được:

0

1

HC

D

U



, thay số vào ta tính được UD, so sánh với điều

kiện:

- Nếu điều kiện thỏa mãn, ta tính I1, I2, I3 theo hệ phương trình (I)

- Nếu điều kiện không thỏa mãn  D3 tắt  I3 = 0, tiếp tục giả sử D2 thông  UD >

Eth2, tính toán tương tự ta được:

0

1

HC

D

U



lại so sánh với điều kiện:

+ Nếu điều kiện thỏa mãn, tính I1, I2 theo (I)

+ Nếu điều kiện không thỏa mãn  D2 cũng tắt  I2 = 0 và chỉ còn D1 thông, khi đó:

1 0

1

1

1

th HC th

D

HC th

E

R U

R R

  





và I1 cũng được xác định theo (I)

Câu 8:

Câu hỏi: Cho mạch điên như hình vẽ Hãy xác định điện áp UCE, URE khi đóng và mở khóa

K Biết rằng EC=20V, RC=2kΩ, RE=500Ω

EB=2V, RB= 10kΩ ; α = 0,92; IC0 = 10μA; tính ở nhiệt độ trong phòng, cho hằng số Bolzmahn K = A

+ EC

RC

RB khóa K

EB

R

E

UCE

URE

- EC

Gợi ý trả lời:

* Khi đóng K: Đây là sơ đồ thiên áp tự phân cực sử dụng 2 nguồn, ta có hệ phương trình:

(1) (2)

E I R I R

E I R U I R













, giải hệ phương trình ta tìm được:

1

; 1

b

I







  thay vào (3) ta tìm được Ic, từ đó tìm được Ie, thay vào (2) ta tìm được Uce Sau đó xác định URE = Ie.RE

* Khi mở K: Ib = 0, dòng chạy qua BJT lúc này là dòng xuyên cực góp ban đầu được xác định:

; 1

co

I

I I I



 Từ đó xác định được Uce = Ec - (RC + RE).Iceo, URE = Iceo.RE

Câu 9:

Câu hỏi: a) Cho hệ thống tham số hở mạch của một BJT nào đó, hãy tìm hệ thống tham số ngắn mạch và tham số hỗn hợp của BJT đó

b) Cho sơ đồ mắc hỗn hợp các BJT như hình vẽ sau:

Biết hai BJT có hệ số truyền đạt dòng tĩnh cực phát là α1 và α2 Hãy chứng tỏ rằng sơ đồ trên tương đương với một BJT có hệ số truyền đạt dòng tĩnh cực phát là α*≈(α1+α2 – α1.α2)

Từ hệ thống tham số hở mạch, xác định hệ thống tham số ngắn mạch và hệ thống tham số hỗn hợp:

Y11 = Z22/ΔZ; Y12 = -Z12/ΔZ; Y21 = -Z21/ΔZ; Y22 = Z11/ΔZ

H11 = ΔZ/Z22; H12 = Z12/Z22; H21 = -Z21/Z22; H22 = 1/Z22; trong đó ΔZ = Z11Z22 - Z21Z22

Áp dụng các công thức mô tả quan hệ của dòng điện trên các cực BJT:

Ta có: α* ≈ Ic / Ie trong đó Ie = Ie1, Ic = Ic1 + Ic2

Đồng thời: Ic1 ≈ α1Ie1; Ic2 ≈ α2Ie2 ≈ α2Ib1 ≈ α2(Ie1 – Ic1)

Từ đó suy ra đpcm

Câu 10:

Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ Hãy xác định cách tạo điểm công tác khi khóa K lần lượt ở các vị trí 1, 2, 3 Tính các giá trị dòng điện và điện áp ứng với 3 trường hợp đó khi biết: ß=60; EC = 25v; EB = 2v; RC = 1kΩ; RE = 200Ω; RB1 = 100kΩ; RB2 = 10kΩ;

RB3=100kΩ; RB4 =50 kΩ

T1,α1

T2,α2

R

EC

Khóa K 1

2

RB2

Gợi ý trả lời:

* Khi K đóng vào vị trí 1: Đây là mạch thiên áp cho BJT bằng dòng cố định có phản hồi âm dòng điện một chiều từ E về B Khi đó ta có hệ phương trình:

(2) (3)

E I R I R

E I R U I R



















Giải hệ 4 phương trình này, ta thu được các

giá trị cần tìm:

c b

E I



c c

E I







1

1

c

E





* Khi K đóng vào vị trí 2: Đây là sơ đồ tự phân cực sử dụng 1 nguồn Để tính toán

sơ đồ này, ta áp dụng định lý Máy phát điện đẳng trị chuyển về sơ đồ tương đương giống như trường hợp K đóng vào vị trí 3 nhưng thay nguồn EB bằng nguồn UB, thay điện trở RB2

bằng RB với:

4

B

E R U



B

R R R





Ta có hệ phương trình:

(5) (6) (7)

U I R I R

E I R U I R



















Giải hệ phương trình này, ta thu được:

 1

B b

U I



 1

B c

U I







B

U

* Khi K đóng vào vị trí 3: Đây là sơ đồ tự phân cực sử dụng 2 nguồn Tính toán hoàn toàn tương tự như trường hợp trên, thay UB bằng EB, RB bằng RB2 như đã cho trong đề bài