Bài giảng điện tử tương tự transistor lưỡng cực

Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 1 Transistor lưỡng cực Bipolar Junction Transistor Nguyễn Quốc Cường Bộ môn 3I – ĐHBK HN Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 2 Giới thiệu • BJT được phát minh vào năm 1948 tại Bell Telephone Lab • MOSFET được biết đến trước BJT tuy nhiên chỉ được sử dụng nhiều trong công nghệ chế tạo IC từ năm 1980s • BJT ngày nay được sử dụng – chế tại linh kiện rời công suất lớn – chế tạo IC hoạt động ở tần số cao • Các ứng dụng – các thiết bị điện tử trong automotive – các thiết bị truyền tin không dây Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 3 Cấu trúc đơn giản của BJT kiểu npn Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 4 Cấu trúc đơn giản của BJT kiểu pnp Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 5 • BJT là thiết bị 3 cực – Emitter (E) – Base (B) – Collector (C) • BJT có 2 tiếp giáp pn – Tiếp giáp emitter-base (EBJ) – Tiếp giáp collector-base (CBJ) • Tùy thuộc vào các chế độ phân cực khác nhau cho 2 tiếp giáp này BJT có các chế độ hoạt động khác nhau Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 6 Chế độ hoạt động của BJT Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 7 Chế độ tích cực Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 8 dòng điện • EBJ phân cực thuận: – điện tử khuếch tán từ E Æ B – lỗ trống khuếch tán từ B Æ E – tại B, một số ít e sẽ tái hợp với một số lỗ trống, còn phần lớn sẽ di chuyển đến gần tiếp giáp CBJ • CBJ phân cực ngược – các e trong vùng B sẽ được đẩy qua CBJ do tác dụng của điện trường – một số ít lỗ trống từ C sẽ được đẩy qua CBJ vào vùng B Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 9 • Nếu nhìn từ các cực E,B,C ta có 3 dòng điện tương ứng là i E , i B và i C – β: hệ số khuếch đại dòng emitter chung – α: hế số khuếch đại dòng base chung – Thường các hệ sốβ được chế tạo lớn (~ α gần 1) CB EBC B CE ii iii(1 )i 1 ii β β β α β α = =+= + = + = Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 10 Mô hình Ebers-Moll (EM) Mô hình EM của npn Mô hình EM cho phép xác định tất cả các chế độ hoạt động của BJT. Biểu thức Ebers-Moll SE exp 1 exp 1 α α αα =− =− + ⎡⎤ ⎛⎞ =− ⎢⎥ ⎜⎟ ⎝⎠ ⎣⎦ ⎡⎤ ⎛⎞ =− ⎢⎥ ⎜⎟ ⎝⎠ ⎣⎦ = EDE RDC CDCFDE BE DE T BC DC SC T FSE RSC ii i ii i V ii V V ii V ii [...].. .Transistor pnp • Hoạt động của pnp tương tự như npn, chỉ có điểm khác biệt là dòng điện chủ yếu được tạo lên bởi các lỗ trống từ E đến B 11 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Ký hiệu 12 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Đặc tính dòng điện – điện áp • Họ đường cong đặc tính I-V – iC-vCB với iE = const – iC-vCE với iB = const 13 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Đặc tính iC-vCB 14 Transistor. .. có thể phụ thuộc nhiều vào vCE (hay vBC) – Nếu kéo dài các đương iC-vCE trong vùng tích cực thuận sẽ gặp nhau tại điểm VA gọi là điện áp Early (cỡ 50V đến 100V) 17 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 18 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Đặc tính iC-vCE 19 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Miền tích cực iC β F ≡ β dc ≡ iB β ac = ∆iC ∆iB Hệ số khuếch đại dòng dc Hệ số khuếch đại dòng ac... iC-vCB 14 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường • Để đo đặc tính iC-vCB: Với mỗi giá trị iE thay đổi vCB để đo được dòng iC • Trong vùng tích cực thuận – Dòng iC tăng ít khi vCB tăng, mặc dù iE giữ cố định Early – Ứng với vCB lớn, dòng iC tăng rất nhanh breakdown – Hệ số alpha : có 2 kiểu định nghĩa (thực tế 2 hệ số này sai khác không nhiều) iC α ≡ iE ∆i α ≡ C ∆iE Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường... từ 10% đến 20% • Hệ số βdc phụ thuộc vào điểm làm việc • Trong phân tích gần đúng thường giả thiết hệ số βdc là không đổi 20 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Miền bão hòa • Xem xét điểm X trong miền bão hòa iCsat < βFiB iCsat β forced ≡ iB β forced < βF 21 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường ... tượng được gọi là hệ số α tổng hay hệ số α tín hiệu lớn được gọi là hệ số tín hiệu nhỏ vCB = const 15 • Trong vùng bão hòa – Điện áp vCB < -0.4 V – Thường chênh áp vBE = 0.7V vCE bão hòa = 0.1V đến 0.3V 16 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường Hiệu ứng Early • Trong vùng tích cực thuận – – • Lý tưởng: iC = αiE Thực tế: khi vCB tăng đặc tính iC-vCB là đường nằm ngang iC tăng hiệu ứng Early Mắc mạch . là điện áp Early (cỡ 50V đến 100V) Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 18 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 19 Đặc tính i C -v CE Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 20 Miền tích cực C Fdc B i i ββ ≡≡ Hệ. B Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 12 Ký hiệu Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 13 Đặc tính dòng điện – điện áp • Họ đường cong đặc tính I-V – i C -v CB với i E = const – i C -v CE với. Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 1 Transistor lưỡng cực Bipolar Junction Transistor Nguyễn Quốc Cường Bộ môn 3I – ĐHBK HN Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường 2 Giới