Slide transistor và FET

Đây là chế độ thông dụng của transistor trong mạch điện tử tương tự... Xét transistor loại P-N-PGỉai thích các dòng của transistor PNP tương tự như transistor NPN, các hê

Trang 1

Transistor lưỡng cực (BJT)

Trang 2

CẤU TẠO Transistor lưỡng cực là linh kiện gồm 2 lớp tiếp xúc P-N được tạo bởi 3 miền bán dẫn

loại P và N xếp xen kẽ nhau

CẤU TẠO Transistor lưỡng cực là linh kiện gồm 2 lớp tiếp xúc P-N được tạo bởi 3 miền bán dẫn

loại P và N xếp xen kẽ nhau

Trang 3

Nếu miền bán dẫn ở giữa là miền bán dẫn loại N thì ta có transistor lưỡng

Trang 4

-Cực phát ký hiệu chữ E (Emitter) là nguồn phát ra các hạt tải điện trong transistor.

-Cực gốc ký hiệu chữ B (Base) là cực điều khiển dòng điện.

-Cực góp ký hiệu chữ C (Colector) là cực có nhiệm vụ thu nhận tất cả các hạt dẫn từ phần phát E qua phần gốc B tới phần C

-Cực phát ký hiệu chữ E (Emitter) là nguồn phát ra các hạt tải điện trong transistor.

-Cực gốc ký hiệu chữ B (Base) là cực điều khiển dòng điện.

-Cực góp ký hiệu chữ C (Colector) là cực có nhiệm vụ thu nhận tất cả các hạt dẫn từ phần phát E qua phần gốc B tới phần C

Trang 5

*Tiếp giáp p-n giữa miền Emitter và Base gọi là tiếp giáp Emitter (JE).

*Tiếp giáp p-n giữa miền Base và miền Collector là tiếp giáp Collector (JC) *Về kí hiệu Transistor cần chú ý là mũi tên đặt ở giữa cực Emitter và Base có

chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n.

*Tiếp giáp p-n giữa miền Emitter và Base gọi là tiếp giáp Emitter (JE).

*Tiếp giáp p-n giữa miền Base và miền Collector là tiếp giáp Collector (JC) *Về kí hiệu Transistor cần chú ý là mũi tên đặt ở giữa cực Emitter và Base có

chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n.

Trang 6

Cấu tạo mạch thực tế của một Transistor n-p-n Cấu tạo mạch thực tế của một Transistor n-p-n

Trang 7

Nguyên lý hoạt động

Để Transistor làm việc, người ta phải đưa điện áp 1 chiều tới các điện cực của nó, gọi là phân cực cho Transistor

Trang 8

Có 3 chế độ làm việc của transistor

*Chế độ ngắt : Cung cấp nguồn điện sao cho hai tiếp xúc P-N đều phân cực ngược Transistor có điện trở rất lớn và chỉ có một dòng điện nhỏ đi qua nên coi như transistor không dẫn điện.

*Chế độ dẫn bão hòa : Cung cấp nguồn điện sao cho hai tiếp xúc P-N đều phân cực thuận Transistor có điện trở rất nhỏ và có dòng điện chạy qua nó khá lớn.

*Chế độ tích cực (khuếch đại) : Ta cấp nguồn điện sao cho tiếp xúc phát-gốc phân cực thuận, và tiếp xúc góp-gốc phân cực nghịch Ở chế độ tích cực, transistor làm việc với quá trình biến đổi tín hiệu dòng điện, điện áp, hay công suất và nó có khả năng tạo dao động, khuyếch đại tín hiệu Đây là chế độ thông dụng của transistor trong mạch điện tử tương tự.

Trang 9

Xét transistor loại N-P-N

Khi chưa phân cực

Cực E nối vào cực âm, cực C nối vào cực dương của nguồn DC, cực B để hở Trường hợp này điện tử trong vùng bán dẫn N từ cực E sẽ di chuyển sang cực C Do cực B để hở và mang điện tích dương, nên điện tử từ cực E sẽ lấp đầy các lỗ trống trong cực B biến cực B trở thành vùng mang điện tích âm, khi nối cực E vào cưc âm của nguồn DC một lượng điện tích âm sẽ đi qua cực B nhưng không dẫn => Không có dòng điện đi qua transistor

Trang 10

Khi phân cực

+ Mối nối BE (phát nền): phân cực thuận

+ Mối nối CB (thu nền): phân cực nghịch

+ Mối nối BE (phát nền): phân cực thuận

+ Mối nối CB (thu nền): phân cực nghịch

Do mối nối BE được phân cực thuận => e sẽ di chuyển từ E => B (tạo dòng Ien), lỗ

trống sẽ di chuyển từ B => E (tạo dòng Ieb), nhưng lượng tạp chất E > B nên

Ien>>Ieb

Cực B nối với cực dương của nguồn Vee, nên sẽ hút một số nguyên tử trong vùng B tạo thành dòng nền Ib Mà cực C nối với cực + của nguồn Vcc cao hơn, nên nó sẽ hút các điện tử trong vùng nền B tạo thành dòng điện cực thu

Ic Cực E nối vào nguồn âm nên vùng bán dẫn N ở cực E mất điện tử hút các điện tử từ nguồn âm lên tạo thành dòng Ie

Trang 11

Xét transistor loại P-N-P

Gỉai thích các dòng của transistor PNP tương tự như transistor NPN, các hệ thức liên quan hệ dòng vẫn đúng, nhưng chiều dòng điện của transistor PNP ngược so với transistor NPN

Trang 12

Dòng điện ngược bão hòa

Do mối nối BC bị phân cực nghịch, nên qua mối nối này ngoài dòng Ic nói trên, còn có dòng điện ngược Ico do các hạt tải thiểu số (lỗ ở miền N và điện tử ở miền P) gây ra.

Khi ở nhiệt độ bình thường, dòng Ico nhỏ có thể bỏ qua Còn khi nhiệt độ tăng, thì liên kết dòng hóa trị bẻ gãy, dòng Ico tăng => dòng Ic tăng Hiện tượng xảy ra dây chuyền gây ra hiệu ứng thác lũ làm hỏng transistor.

Do đó để bảo vệ transistor khi nhiệt độ tăng, người ta giới hạn dòng rỉ Ico bằng cách phân cực ổn định nhiệt độ cho nó.

Do mối nối BC bị phân cực nghịch, nên qua mối nối này ngoài dòng Ic nói trên, còn có dòng điện ngược Ico do các hạt tải thiểu số (lỗ ở miền N và điện tử ở miền P) gây ra.

Khi ở nhiệt độ bình thường, dòng Ico nhỏ có thể bỏ qua Còn khi nhiệt độ tăng, thì liên kết dòng hóa trị bẻ gãy, dòng Ico tăng => dòng Ic tăng Hiện tượng xảy ra dây chuyền gây ra hiệu ứng thác lũ làm hỏng transistor.

Do đó để bảo vệ transistor khi nhiệt độ tăng, người ta giới hạn dòng rỉ Ico bằng cách phân cực ổn định nhiệt độ cho nó.

Trang 13

Đặc tuyến V-I của transistor

@Đặc tuyến ngõ vào:Là đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện I theo điện thế ngõ vào V với V được chọn làm thông số

@Đặc tuyến ngõ ra:Là đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện cực thu I theo điện thế thu nền V với dòng điện cực phát I làm thông số

@Đặc tuyến ngõ vào:Là đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện I theo điện thế ngõ vào V với V được chọn làm thông số

@Đặc tuyến ngõ ra:Là đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện cực thu I theo điện thế thu nền V với dòng điện cực phát I làm thông số

Trang 14

Đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện Ie theo điện thế ngõ vào Vbe với Vcb được

chọn làm thông số

Nhận xét:Khi nối thu nền để hở, đặc tuyến có dạng như đặc tuyến của diode khi phân cực thuận Điện thế ngưỡng (knee voltage) của đặc tuyến giảm khi VCB tăng.

Trang 15

Đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện Ib theo điện thế ngõ vào Vbe Trong đó hiệu điện thế

thu phát Vce chọn làm thông số.

Trang 16

Ta chú ý đến ba vùng hoạt động của transistor. +Vùng tác động: Nối nền phát phân cực thuận, nối thu nền phân cực nghịch Trong vùng này đặc tuyến là những đường thẳng song song và cách đều Trong các ứng dụng thông thường, transistor được phân cực trong vùng tác động +Vùng ngưng: nối nền phát phân cực nghịch (IE=0), nối thu nền phân cực nghịch Trong vùng này transistor không hoạt động +Vùng bảo hoà: nối phát nền phân cực thuận, nối thu nền phân cực thuận Trong các ứng

dụng đặc biệt, transistor mới được phân cực trong vùng này

Ta chú ý đến ba vùng hoạt động của transistor.

+Vùng tác động: Nối nền phát phân cực thuận, nối thu nền phân cực nghịch Trong vùng này đặc tuyến là những đường thẳng song song và cách đều Trong các ứng dụng thông thường, transistor được phân cực trong vùng tác động +Vùng ngưng : nối nền phát phân cực nghịch (IE=0), nối thu nền phân cực nghịch Trong vùng này transistor không hoạt động +Vùng bảo hoà : nối phát nền phân cực thuận, nối thu nền phân cực thuận Trong các ứng

dụng đặc biệt, transistor mới được phân cực trong vùng này

Trang 17

Đặc tuyến biểu diễn sự thay đổi của dòng điện cực thu IC theo điện thế thu nền VCB với dòng

điện cực phát IE làm thông số.

Trang 18

Biểu diễn dòng điện cực thu Ic theo điện thế ngõ ra Vce với dòng điện ngõ vào Ib được chọn làm

thông số

Trang 19

Các thông số quan tâm khi sử dụng Transistor

Trang 21

Các dạng mạch mắc cơ bản của transistor

Do transistor là linh kiện bán dẫn có 3 cực Khi sử dụng sẽ đưa tín hiệu vào giữa 2 cực và lấy ra giữa 2 cực, do đó có 1 cực chung cho cả lối vào và lối ra Dựa vào tính chất này người ta phân biệt 3 cách ráp mạch cơ bản

 Mạch mắc Emitor chung (EC)

 Mạch mắc Coletor chung (CC)

 Mạch mắc Bazo chung (BC)

Trang 22

Mạch mắc Emitor chung (EC)

C B

E

EC

Trang 23

Họ đường đặc tuyến vào

IB = f(UBE) khi UCE = const

Trang 24

Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ EC:

Họ đường đặc tuyến ra: IC = f(UCE ) khi IB=const

Họ đường đặc tuyến truyền đạt: IC = f(IBE) khi UCE = const

Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ EC:

Họ đường đặc tuyến ra: IC = f(UCE ) khi IB=const

Họ đường đặc tuyến truyền đạt: IC = f(IBE) khi UCE = const

Trang 25

Hệ số khuyếch đại

Trang 27

Mạch mắc Bazo chung (BC)

UIn UOut

C E

B

BC

NPN

Trang 28

Họ đường đặc tuyến vào IE=f(UEB) khi điện áp ra UCB =const

C E

B BC

-0.5 -1

Trang 29

Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ BC:

Đặc tuyến ra:IC= f(UCB) khi giữ dòng vào IE=const Đặc tuyến truyền đạt: IC=f(IE) khi khi UCB = const

Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ra của sơ đồ BC:

Đặc tuyến ra:IC= f(UCB) khi giữ dòng vào IE=const Đặc tuyến truyền đạt: IC=f(IE) khi khi UCB = const

Trang 30

Mạch mắc Colector chung (CC)

Trang 31

Họ đường đặc tuyến vào

Trang 32

Đặc tuyến của sơ đồ sơ đồ BC:

Trang 33

TRANSISTOR TRƯỜNG ỨNG FET (FIELD EFFECT TRANSISTOR)

1.Định nghĩa và phân loại

Trang 34

ký hiệu

Trang 35

Ưu nhược điểm của FET so với BJT

oFET là loại cấu kiện đơn cực (unipolar device).

oFET có trở kháng vào rất cao ( ≈ 100M).

oTiếng ồn trong FET ít hơn nhiều so với BJT

oNgắt điện tốt.

oCó độ ổn định về nhiệt cao.

oTần số làm việc cao.

Trang 36

Giống và khác nhau giữa FET so với BJT

o Sử dụng làm bộ khuếch đại.

o Làm thiết bị đóng ngắt bán dẫn.

o Thích ứng với những mạch trở kháng.

o BJT phân cực bằng dòng, còn FET phân cực bằng điện áp.

o BJT có hệ số khuếch đại cao, FET có trở kháng vào lớn.

o FET ít nhạy cảm với nhiệt độ, nên thường được sử dụng trong các IC tích hợp.

o Trạng thái ngắt của FET tốt hơn so với BJT

Trang 37

2 JFET

Trang 38

sơ đồ mạch JFET

Trang 39

Đặc tuyến truyền đạt

Trang 40

Đặc tuyến ra của JFET , UGS=const, ID=f(UDS)

Trang 41

Các cách mắc của JFET trong sơ đồ mạch

Sơ đồ cực nguồn chung

Trang 42

Sơ đồ mắc cực máng chung

Trang 43

Sơ đồ mắc cực cửa chung

Trang 44

3 Transistor trường loại cực cửa cách ly (MOSFET)

mỏng

MOSFET kênh cảm ứng

Trang 45

MOSFET kênh sẵn

Trang 46

MOSFET kênh sẵn

a/ MOSFET kênh có sẵn loạn P b/ MOSFET kênh có sẵn loạn N

Trang 47

Đặc tuyến

a Họ đặc tuyến điều khiển ID = f(UGS) khi UDS không đổi

b Họ đặc tuyến ra ID = f(UDS) khi UGS không đổi

Trang 48

MOSFET kênh cảm ứng (gián đoạn)

Cấu tạo

MOSFET kênh gián đoạn loại P MOSFET kênh gián đoạn loại N

Trang 49

Mạch phân cực DE-MOSFET

DE-MOSFET điều hành theo kiểu hiếm Phân cực cố định

Trang 50

Phân cực tự động

Trang 51

Phân cực bằng cầu chia điện thế

Trang 52

DE-MOSFET điều hành kiểu tăng

Trang 53

Phân cực bằng mạch hồi tiếp điện thế

Trang 54

Mạch phân cực E-MOSFET

Phân cực bằng mạch hồi tiếp điện thế

Trang 55

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	3,17 MB