bài giảng điện tử công nghiệp, chương 8 potx

1 Chương 8: Mạch chung baz ơ Tranzito nối mạch theo kiểu chung bazơ là cực bazơ dùng chung cho cả đầu vào và đầu ra. Tín hiệu vào được đặt giữa hai cực emitơ và bazơ, còn tín hiệu ra lấy t ừ cực colectơ và bazơ. Để đo điện áp ở đầu ra và đầu vào từ đó xác đ ị nh các họ đ ặ c tuyến tĩnh cơ bản của tranzito mắc chung bazơ (BC) người ta mắc những vôn kế và miliampe kế như hình 2.26. U EB (vao) U CB (ra) I E m A 3 U C B = 6V U CB = 1V B U BE V -1 Hình 2.26: Sơ đồ Bc Hình 2.27: Họ đặc tuyến vào Bc Dựng đặc tuyến vào trong trưòng hợp này là xác đ ị nh quan hệ hàm số I E =f(U EB ) khi điện áp ra U CB cố đ ị nh . Muốn vậy cần giữ U CB ở một giá tr ị không đổi, thay đổi giá tr ị U BE sau đó ghi lại giá tr ị dòng I E tương ứng. Biểu diễn kết quả này trên trục tọa độ I E (U EB ) sẽ nhận được đặc tuyến vào ứng với tr ị U CB đã biết. Thay đổi các giá tr ị cố đ ị nh của U CB làm tương tự như trên sẽ được họ đặc tuyến vào như hình 2.27. Vì chuyển tiếp emitơ luôn phân cực thuận cho nên đặc tuyến vào của m ạ ch chung bazơ cơ bản giống như đặc tuyến thuận của điốt. Qua hình 2.26 còn thấy r ằ ng ứng với điện áp vào U EB cố đ ị nh dòng vào I E càng lớn khi điện áp U CB càng lớn, vì đ i ệ n áp U CB phân cực ngược chuyển tiếp colectơ khi nó tăng lên làm miền điện tích không gian rộng ra, làm cho khoảng cách hiệu dụng giữa emitơ và colectơ ngắn lại do đó làm dòng I E tăng lên. Đặc tuyến ra biểu th ị quan hệ I C = f(U CB ) khi giữ dòng vào I E ở một giá tr ị cố đ ị nh . Căn cứ vào hình 2.26, giữ dòng I E ở một giá tr ị cố đ ị nh nào đó biến đổi giá tr ị của U CB ghi lại các giá tr ị I C tương ứng, sau đó biểu diễn kết quả trên trục tọa độ I C – U CB s ẽ được đặc tuyến ra. Thay đổi các giá tr ị I E sẽ được họ đặc 2 tuyến ra như hình 2.28. Từ hình 2.28 có nhận xét là đối với I E cố đ ị nh , I C gần bằng I E . Khi U CB tăng lên I C ch ỉ tăng không đáng kể điều này nói lên rằng hầu hết các hạt dẫn được phun vào mi ề n bazơ từ miền emitơ đều đến được colectơ. Dĩ nhiên dòng I C bao giờ cũng phải nh ỏ 3 hơn dòng I E . Khi U CB tăng làm cho đọ rộng miền điện tích không gian colectơ lớn lên, độ rộng hiệu dụng của miền bazơ hẹp lại, số hạt dẫn đến được miền colectơ so v ớ i khi U CB nhỏ hơn, nên dòng I C lớn lên. Cũng từ hình 2.28 còn nhận xét rằng khác v ớ i trường hợp đặc tuyến ra mắc EC khi điện áp tạo ra U CB giảm tới 0. Điều này có t h ể giải thích như sau : Khi điện áp ngoài U CB giảm đến 0, bản thân chuyển tiếp chuyển tiếp colectơ v ẫ n còn điện thế tiếp xúc, chính điện thế tiếp xúc colectơ đã cuốn những hạt dẫn từ baz ơ sang colectơ làm cho dòng I C tiếp tục chảy. Để làm dừng hẳn I C thì chuyển t i ế p colectơ phải được phân cực thuận với giá tr ị nhỏ nhất là bằng điện thế tiếp xúc, khi ấ y điện thế trên chuyến tiếp colectơ sẽ bằng 0 hoặc dương lên,làm cho các hạt dẫn t ừ bazơ không thể chuyển sang colectơ (I C = 0). U CB = 6V I C mA U CB = 2V 3 I E =3mA I E =2mA I E = 1m A I E mA 3 5 U CB V Hình 2.29: Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ Bc Miền đặc trưng trong đó chyển tiếp colectơ phân cực thuận gọi là miền bão hòa. Nếu tăng điện áp ngược U CB đến một giá tr ị nhất đ ị nh nào đó (gọi là điện áp đánh thủng) dòng I C tăng lên đột ngột và có thể dẫn đến làm hỏng tranzito. Hiện t ượ ng đánh thủng này do một trong hai nguyên nhân: Hoặc là do hiệu ứng thác lũ hoặc hi ệ u ứng Zener như trường hợp điốt, hoặc là do hiện tượng xuyên thủng (do điện áp ngược U CB lớn làm miền điện tích không gian của miền chuyển tiếp colectơ mở r ộ ng ra tới mức tiếp xúc 4 với miền điện tích không gian chuyển tiếp emitơ, kết quả làm dòng I C tăng lên đột ng ộ t ) . Đặc tuyến truyền đạt ch ỉ rõ quan hệ hàm số giữa dòng ra và dòng vào I C =f(I E ) khi điện áp ra giữ cố đ ị nh . Để vẽ đặc tuyến này có thể làm bằng hai cách: hoặc bằng t h ự c nghiệm áp dụng sơ đồ (2.25), giữ nguyên điện áp U CB thay đổi dòng vào I E , ghi lại các kết quả tương ứng dòng I C , sau đó biểu diễn các kết quả thu được trên tạo độ I C – I E sẽ được đặc tuyến truyền đạt. Thay đổi giá tr ị cố đ ị nh U CB sẽ được họ đặc t uy ế n truyền đạt như hình 2.29. Hoặc bằng cách suy ra từ đặc tuyến ra: từ điểm U CB cho trước trên đặc truyến ta vẽ đường song song với trục tung, đường này sẽ cắt họ đ ặ c tuyến ra tại các điểm ứng với I E khác nhau từ các giao điểm này có thể tìm được trên 5 trục tung các giá tr ị I C tương ứng. Căn cứ vào các cặp giá tr ị I E , I C này có thể vẽ đ ặ c tuyến truyền đạt ứng với một điện áp U CB cho trước, làm tương tự với các giá tr ị U CB khác nhau sẽ được họ đặc tuyến truyền đạt như hình 2.29. c - Mạch chung colectơ (CC) Mạch chung colectơ có dạng như hình 2.30, cực colectơ dùng chung cho đ ầ u vào và đầu ra. Để đo điện áp vào, dòng vào, dòng ra qua đó xác các đặc tuyến tĩnh cơ bản c ủ a mạch CC dung các vôn kế và miliampe kế được mắc như hình 2.30. I B µ A 100 U EC = 21V U EC =41V U BC( vao) U EC(ra) C U BC V -4 Hình 2.30: Sơ đồ Cc Hình 2.31: Họ đặc tuyến vào Cc Đặc tuyến vào của mạch chung colectơ (CC) I B = f(U CB ) khi điện áp ra U CE không đổi có dạng như hình 2.31 nó có dạng khác hẳn so với các đặc tuyến vào của hai cách mắc EC và BC xét trước đây. Đó là vì trong kiểu mắc mạch này điện áp vào U CB ph ụ thuộc rất nhiều vào điện áp ra U CE (khi làm việc ở chế độ khuyếch đại điện áp U CB đố i với tranzito silic luôn giữ khoảng 0.7V, còn tranzito Gecmani vào khoảng 0.3V trong khi đó điện áp U CE biến đổi trong khoảng rộng ). Ví dụ trên hình 2.31 hãy xét t r ườ ng hợp U EC = 2V tại I B = 100µA U CB = U CE –U BE = 2V – 0.7 V =1,3V U EC = 6V 6 I E mA I B =60 µA U EC = 2V 4 I B =40µA I B =20µA I B µA 100 5 U EC V Hình 2.32: Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ Cc 7 Khi điện áp vào U CB tăng điện áp U BE giảm làm cho I B cũng gi ả m . Đặc tuyến ra của tranzito mắc CC mô tả quan hệ giữa dòng I E và điện áp U CE khi dòng vào I B không đổi. Đặc tuyến truyền đạt trong trường hợp này mô tả quan hệ gi ữ a dòng ra I E và dòng vào I B khi điện áp U CE không đổi. Trong thực tế có thể coi I C ≈ I E cho nên đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt (trường hợp mắc chung colectơ ) t ươ ng tự như trường hợp mắc chung emitơ (h 2.32). . khi điện áp tạo ra U CB giảm tới 0. Điều này có t h ể giải thích như sau : Khi điện áp ngoài U CB giảm đến 0, bản thân chuyển tiếp chuyển tiếp colectơ v ẫ n còn điện thế tiếp xúc, chính điện. thấy r ằ ng ứng với điện áp vào U EB cố đ ị nh dòng vào I E càng lớn khi điện áp U CB càng lớn, vì đ i ệ n áp U CB phân cực ngược chuyển tiếp colectơ khi nó tăng lên làm miền điện tích không gian. là do hiện tượng xuyên thủng (do điện áp ngược U CB lớn làm miền điện tích không gian của miền chuyển tiếp colectơ mở r ộ ng ra tới mức tiếp xúc 4 với miền điện tích không gian chuyển tiếp