9.1.4.CÁC THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CỦA TRANSISTORS:Khi các transistor npnhay pnp được kết nối vớicác nguồn áp DC phâncực, gọi : VBB là nguồn ápDC phân cực thuận mốinối nền phát và VCC lànguồn áp DC phân cựcnghịch mối nối nền thu ,xem hình H9.7.9.1.4.1.HỆ SỐ DC VÀ HỆ SỐ DC :Hệ sốDC được gọi là độ lợi dòng điện DC và được định nghĩa là tỉ số dòng DC quacực thuIC so với dòng DC qua cực nền IB . Ta có:CDCBI I (9.2)Hệ sốDC còn được gọi là hFE là thông số của transistor trong mạch tương đươngtính theo thông số h thường được áp dụng khi thiết kế các mạch khuếch đại dùng transistor. Giátrị của hệ số DC FE h trong phạm vi từ 20 đến 200 hay lớn hơn.Hệ sốDC được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua cực thu IC so với dòng DC qua cựcphát IE . Ta có:CDCEI I (9.3)Hệ sốDC ít được sử dụng hơn so với hệ số DC trong quá trình tính toán hay thiết kế.Giá trị của hệ sốDC trong phạm vi từ 0,95 đến 0,98 hay lớn hơn.9.1.4.2.GIẢI TÍCH ÁP VÀ DÒNG TRONG MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR:Trong mạch phân cực hình H9.8, gọi:VBE : điện áp DC giữa cực nền và cực phát.VCE : điện áp DC giữa cực thu và cực phát.VCB : điện áp DC giữa cực thu và cực nền.2VBB là áp phân cực thuận mối nối nền phát (BE) vàVCC là áp phân cực ngược mối nối nền thu (BC). Khimối nối BE phân cực thuận, tương tự như diodeđiện áp giữa mối nối BE là: V 0,7 V BE .HÌNH H 9.7HÌNH H 9.8Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện 2009KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 311Mặc dù trong các transistor thực sự, áp VBE có thể cao đến mức 0,9 V và phụ thuộc vàodòng điện, trong tài liệu này chúng ta dùng giá trị 0,7 V để đơn giản trong quá trình phân tích cácvấn đề cơ bản.Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực nền, ta có quan hệ:V R I V BB B B BE (9.4)Suy ra:BB BEBBV VI R (9.5)Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực thu, ta có quan hệ:V R I V CC C C CE (9.6)Suy ra:V V R I V R .I CE CC C C CC C DC B (9.7)THÍ DỤ 9.1:Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.9, biếttransistor có hệ số DC 150 . Xác định các dòng điện: IB ;IC ; IE và các áp VCE và VCB .GIẢI:Áp dụng quan hệ (9.5), ta có:BB BEBBV V 5V 0,7VI 0,43mAR 10k Áp dụng quan hệ (9.2) suy ra dòng qua cực thu là: I .I 150 0,43 64,5mA C DC B Áp dụng quan hệ (9.1) hay định luật Kirchhoff 1, ta có: I I I 64,5 0,43 64,93mA E C B Áp dụng quan hệ (9.7) để xác định áp VCE , ta có: V 10 100 0,0645 3,55 V CE Áp dụng định luật Kirchhoff2 ta có: V V V 3,55 0,7 2,85 V
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 307 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 CHƯƠNG 09 TRANSISTOR–CÁCPHƯƠNGPHÁPPHÂNCỰC 9.1.TỔNG QUAN VỀ TRANSISTORS: 9.1.1.CẤU TRÚC CỦA TRANSISTORS: BJT (Bipolar Junction Transistor) được tạo nên từ ba lớp bán dẫn phân cách nhau bởi hai mối nối pn, xem hình H9.1 Ba vùng bán dẫn trong transistor được gọi là : vùng Phát (Emitter) ; Nền (Base) và Thu (Collector) . Các hình vẽ dùng biểu diễn cấu trúc vật lý của các loại transistor : pnp và npn trình bày trong hình H9.2. Mối nối pn giữa vùng nền và vùng thu được gọi là mối nối nền- thu (Base–Collector Junction) . Tương tự mối nối pn giữa vùng nền và vùng phát là mối nối nền phát (Base – Emitter Junction). Các đầu ra của linh kiện được đặt trên mỗi vùng và ký hiệu bằng các ký tự E (Phát) ; B (Nền) và C( Thu). Vùng Nền chứa ít tạp chất và rất mỏng so với vùng Phát có nhiều tạp chất nhất và vùng Thu có số lượng tạp chất trung bình. Trong hình H9.3, trình bày các ký hiệu cho các loại transistor npn và pnp 9.1.2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTORS: Muốn transistor hoạt động như bộ khuếch đại, hai mối nối pn phải được phân cực đúng bằng các nguồn DC ngoài. Trong chương này chúng ta dùng transistor npn khảo sát, nguyên lý hoạt động của transistor pnp được suy ra một cách tương tự ngoại trừ các qui luật về điện tử và lổ trống, cực tính của các nguồn áp phân cực và hướng của dòng qua linh kiện. Trong hình H9.4 trình bày phương pháp phân cực cho các transistor npn và pnp để linh kiện tác động như một bộ khuếch đại (amplifier) . Cần nhớ: Mối nối Nền – Phát được phân cực thuận. Mối nối Nền – Thu được phân cực nghịch. Để giải thích hoạt động của transistor, chúng ta cần khảo sát các sự kiện xãy ra bên trong transistor npn. HÌNH H 9.1 Lớp kim loại tiếp xúc Lớp Oxid HÌNH H 9.2 Mối nối Nền –Phát (Base –Emitter Junction) Mối nối Nền –Thu (Base –Collector Junction) Transistor pnp Transistor npn HÌNH H 9.3 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 308 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Trong hình H9.4 trình bày các mạch phân cực cho transistor npn và pnp. Mối nối BC phân cực nghịch và mối nối BE phân cực thuận. Khi phân cực thuận mối nối pn Nền Phát , vùng nghèo tại mối nối thu hẹp. Khi phân cực nghịch mối nối pn Nền Thu , vùng nghèo tại mối nối mở rộng, hình H9.5. Vì vùng Phát là bán dẫn loại n có nồng độ tạp chất cao đẩy ào ạt các điện tử tự do (trong dảy dẫn) khuếch tán dễ dàng qua mối nối pn Nền Phát để vào lớp bán dẫn p tại vùng Thu. Tại vùng này các điện tử trở thành các hạt tải thiểu, tương tự như trường diode phân cực thuận. Vì vùng Nền hẹp và là bán dẫn cố nồng độ tạp chất thấp nhất , do đó số lượng lỗ trống trong vùng này hữu hạn. Như vậy, một phần nhỏ các điện tử sau khi qua mối nối Nền Phát có thể tái hợp với số lổ trống hữu hạn trong cực nền. Một số rất ít các điện tử không tái hợp đi ra khỏi cực nền là dòng điện tử hóa trị, hình thành dòng điện nhỏ trong cực nền. Phần lớn các điện tử từ cực phát đi vào vùng nền không thực hiện quá trình tái hợp nhưng khuếch tán vào vùng nghèo của mối nối pn Nền Thu. Ngay khi đến vùng này các điện tử được kéo qua vùng mối nối phân cực nghịch do tác động của điện trường tạo bởi lực hấp dẫn giữa các ion dương và âm. Thực sự chúng ta có thể thấy các điện tử được kéo sang vùng nghèo của mối nối phân cực nghịch Nền Thu do điện áp của nguồn ngoài đang đặt trên cực thu. Các điện tử đi ngang qua vùng Thu đến cực Thu và đi về cực dương của nguồn áp ngoài đang cấp vào cực thu. Điều này hình thành dòng cực thu C I . Dòng cực thu có giá trị rất lớn hơn so với dòng qua cực nền B I . Đây chính là lý do tạo được độ lợi dòng điện (current gain). 9.1.3.CÁC THÀNH PHẦN DÒNG ĐIỆN QUA TRANSISTORS HÌNH H 9.4: Các mạch phân cực transistor Transistor npn BC phân cực nghịch BC phân cực nghịch BE phân cực thuận BE phân cực thuận Transistor pnp HÌNH H 9.6: Thành phần dòng điện qua transistor. Transistor pnp Transistor npn Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 309 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Trong hình H9.6 trình bày các thành phần dòng điện và hướng của dòng qua transistor npn và pnp. Quan hệ giữa các thành phần dòng điện thỏa định luật Kirchhoff 1 như sau: ECB III (9.1) Nên nhớ giá trị dòng qua cực nền B I rất nhỏ so với dòng C I . Các chỉ số dùng trong các ký hiệu dòng điện được ghi bằng các chữ in hoa để xác định các thành phần dòng điện này là dòng một chiều DC. HÌNH H 9.5 Vùng nghèo tại mối nối Nền Phát (B-E) Vùng nghèo tại mối nối Nền Thu (B-C) Phân cực Thuận mối nối Nền Phát Phân cực Nghịch mối nối Nền Thu Dòng điện tử cực Nền ( I B ) Dòng điện tử cực Nền ( I B ) Dòng điện tử cực Thu ( I C ) Dòng điện tử cực Thu ( I C ) Dòng điện tử cực Phát ECB III Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 310 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 9.1.4.CÁC THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CỦA TRANSISTORS: Khi các transistor npn hay pnp được kết nối với các nguồn áp DC phân cực, gọi : BB V là nguồn áp DC phân cực thuận mối nối nền phát và CC V là nguồn áp DC phân cực nghịch mối nối nền thu , xem hình H9.7. 9.1.4.1.HỆ SỐ DC VÀ HỆ SỐ DC : Hệ số DC được gọi là độ lợi dòng điện DC và được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua cực thu C I so với dòng DC qua cực nền B I . Ta có: C DC B I I (9.2) Hệ số DC còn được gọi là FE h là thông số của transistor trong mạch tương đương tính theo thông số h thường được áp dụng khi thiết kế các mạch khuếch đại dùng transistor. Giá trị của hệ số DC FE h trong phạm vi từ 20 đến 200 hay lớn hơn. Hệ số DC được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua cực thu C I so với dòng DC qua cực phát E I . Ta có: C DC E I I (9.3) Hệ số DC ít được sử dụng hơn so với hệ số DC trong quá trình tính toán hay thiết kế. Giá trị của hệ số DC trong phạm vi từ 0,95 đến 0,98 hay lớn hơn. 9.1.4.2.GIẢI TÍCH ÁP VÀ DÒNG TRONG MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR: Trong mạch phân cực hình H9.8, gọi: BE V : điện áp DC giữa cực nền và cực phát. CE V : điện áp DC giữa cực thu và cực phát. CB V : điện áp DC giữa cực thu và cực nền.2 BB V là áp phân cực thuận mối nối nền phát (BE) và CC V là áp phân cực ngược mối nối nền thu (BC). Khi mối nối BE phân cực thuận, tương tự như diode điện áp giữa mối nối BE là: BE V0,7V . HÌNH H 9.7 HÌNH H 9.8 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 311 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Mặc dù trong các transistor thực sự, áp BE V có thể cao đến mức 0,9 V và phụ thuộc vào dòng điện, trong tài liệu này chúng ta dùng giá trị 0,7 V để đơn giản trong quá trình phân tích các vấn đề cơ bản. Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực nền, ta có quan hệ: BB B B BE VRIV (9.4) Suy ra: BB BE B B VV I R (9.5) Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực thu, ta có quan hệ: CC C C CE VRIV (9.6) Suy ra: CE CC C C CC C DC B VVRIVR .I (9.7) THÍ DỤ 9.1: Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.9, biết transistor có hệ số DC 150 . Xác định các dòng điện: B I ; C I ; E I và các áp CE V và CB V . GIẢI: Áp dụng quan hệ (9.5), ta có: BB BE B B VV 5V 0,7V I0,43mA R10k Áp dụng quan hệ (9.2) suy ra dòng qua cực thu là: CDCB I .I 150 0,43 64,5mA Áp dụng quan hệ (9.1) hay định luật Kirchhoff 1, ta có: ECB III64,50,4364,93mA Áp dụng quan hệ (9.7) để xác định áp CE V , ta có: CE V 10 100 0,0645 3,55V Áp dụng định luật Kirchhoff2 ta có: CB CE BE V V V 3,55 0,7 2,85 V 9.1.4.3.ĐẶC TUYẾN CỰC THU CỦA TRANSISTOR: Áp dụng mạch điện trong hình H9.10 để xác định đặc tuyến cực thu bằng thực nghiệm. Đặc tuyến cực thu của transistor là đồ thị mô tả quan hệ giữa áp CE V theo dòng C I , khi chọn dòng B I làm thông số. Đặc tuyến cực thu của transistor được trình bày trong hình H9.11. HÌNH H 9.9 HÌNH H 9.10 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 312 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Giả sử áp BB V được chỉnh để tạo ra giá trị B I bất kỳ và áp CC V0V . Tại điều kiện này các mối nối BE và BC phân cực thuận vì áp BE V0,7V trong khi áp CE V0V . Khi các mối nối BE và BC phân cực thuận, transistor hoạt động trong vùng bảo hòa. Khi tăng áp CC V , áp CE V tăng dần khi dòng C I tăng; quá trình được xác định bởi đoạn đặc tuyến AB trong hình H9.11a. C I tăng khi CC V tăng vì CE V duy trì giá trị nhỏ hơn 0,7 V tùy thuộc vào sự phân cực thuận mối nối nền thu. Một cách lý tưởng, khi CE V vượt cao hơn giá trị 0,7 V, mối nối BC bắt đầu phân cực nghịch và transistor bắt đầu đi vào vùng hoạt động hay vùng tuyến tính. Khi mối nối BC phân cực nghịch dòng C I ngừng tăng và duy trì giá trị không đổi tương ứng với giá trị của dòng B I khi áp CE V tiếp tục gia tăng. Thực sự dòng C I có hơi gia tăng giá trị khi CE V gia tăng do độ rộng của vùng nghèo tại mối nối nền thu. Hệ quả này do một số ít lổ trống thực hiện quá trình tái hợp trong vùng nền làm hệ số DC hơi giảm thấp giá trị. Quá trình này được trình bày bằng đoạn BC trên đặc tuyến cực thu . Phần đặc tuyến này trình bày quan hệ CDCB I.I . Khi CE V tăng đến mức đủ lớn, mối nối BC phân cực nghịch đạt đến trạng thái phá vở phân cực nghịch và dòng cực thu gia tăng rất nhanh. Quá trình này được biểu diễn bằng đoạn đặc tuyến phía phải điển C trong hình H9.11a. Các transistor không được tính toán để hoạt động trong vùng phá vở phân cực nghịch của mối nối nền thu. Họ đặc tuyến cực thu là các đồ thị trình bày quan hệ giữa dòng C I theo áp CE V khi thay đổi giá trị B I , hay chọn dòng B I làm thông số. Họ đặc tuyến cực thu được trình bày trong hình H9.11b. Khi B I0 transistor hoạt động trong vùng ngưng dẫn (cut off) mặc dù ta có thể định được giá trị rất nhỏ của dòng C I . HÌNH H 9.11: Đặc tuyến cực thu của transistor Vùng BREAK DOWN Vùng bảo hòa Vùng hoạt động a. Quan hệ giữa dòng I C theo áp V CE tại môt giá trị của dòng I B b. Quan hệ giữa dòng I C theo áp V CE khi thay đổi giá trị của dòng I B I B1 < I B2 < I B2 < . . . Vùng ngưng dẫn Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 313 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 THÍ DỤ 9.2: Cho mạch dùng xác định đặc tính cực thu như trong hình H9.10, giả sử transistor có hệ số khuếch đại DC DC 100 , giá trị của dòng B I khảo sát trong phạm vi từ : 5A 25A . Dạng của họ đặc tuyến cực thu được xác định theo phân tích trên trình bày trong hình H9.12 với thông số B I thay đổi nhày cấp tương ứng với 5A . 9.1.4.4.VÙNG NGƯNG DẪN (CUT OFF): Như đã trình bày trong mục trên khi dòng B I0 ; transistor hoạt động trong vùng ngưng dẫn, trong hình H9.13 cực nền hở mạch mô tả dòng qua cực nền triệt tiêu. Trong điều kiện này, sẽ có dòng điện rò qua cực thu rất nhỏ , CEO I phụ thuôc vào điều kiện nhiệt tác động lên các hạt tải. Trong quá trình giải tích, thường bỏ qua giá trị CEO I tại vùng ngưng dẫn và xem như CE CC VV . Trong vùng ngưng dẫn các mối nối pn nền phát và nền thu đều phân cực nghịch. 9.1.4.5.VÙNG BÀO HÒA (CUT OFF): Khi mối nối nền phát phân cực thuận và dòng B I gia tăng, dòng cực thu C I cũng gia tăng theo quan hệ CDCB I.I , lúc này áp CE V được xác định theo quan hệ (9.6) hay: CE CC C C VVR.I Tóm lại khi B I và C I tăng thì CE V giảm. Khi CE V giảm đến trạng thái giá trị bảo hòa CE SAT V , mối nối nền thu bắt đầu phân cực thuận và dòng C I tăng nhanh. Tại lúc bảo hòa quan hệ CDCB I.I không còn duy trì chính xác. Áp CE SAT V thường được xác định tại điểm khuỷu của đặc tuyến cực thu và có giá trị khoảng CE SAT V0,4V0,5V đới với transistor Silicon. 9.1.4.6.ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE): HÌNH H 9.12: Họ đặc tuyến cực thu của transistor HÌNH H 9.13: Dòng điện rò cực thu CEO I tại trạng thái ngưng dẫn (cut off). HÌNH H 9.14: Dòng B I tăng làm C I tăng và CE V giảm. Khi transistor bảo hòa dòng C I tăng không phụ thuộc vào tốc độ tăng của dòng B I . Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 314 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Vùng bảo hòa và vùng ngưng dẫn trong đặc tuyến cực thu có quan hệ với đường tải điện DC. Khi cấp nguồn cho transistor hoạt động theo mạch trong hình H9.10 hay H9.14; phương trình cân bằng áp trong mắt lưới chức cực thu phát của transistor được viết theo quan hệ (9.6), ta có: CE CC C C VVR.I Với giá trị CC V và C R cho trước, ta xem áp CE V là hàm theo biến số C I . Đồ thị mô tả quan hệ CE C VfI có dạng đường thẳng chính là đường tải DC. Đường thẳng này cắt trục hoành tại điểm có tọa độ CE CC C VV;I0tại vùng ngưng dẫn. Đường tải DC còn cắt trục tung tại điểm có tọa độ CC CE C C V V0;I R ; vị trí này nằm sâu trung vùng bảo hòa, xem hình H9.15. Phạm vi còn lại của đường tải DC là vùng hoạt động tuyến tính của transistor. THÍ DỤ 9.3: Cho mạch transistor theo hình H9.16, giả sử áp bảo hòa CE SAT V0,2V ; xác định trạng thái hoạt động của transistor. GIẢI Đầu tiên xác định dòng qua cực nền của transsitor theo điều kiện hiện có của mạch điện phân cực theo hình H9.16. BB BE B B VV 3V 0,7V I0,23mA R10k Giả sử transistor hoạt động trong vùng tuyến tính, ta có quan hệ sau: CDCB I.I500,23mA11,5mA Muốn biết transistor có hoạt động trong vùng bảo hòa hay không ta cần xác định giá trị của dòng C I lúc bảo hòa. Ta có quan hệ sau: CC CE SAT CSAT C VV 10 V 0,2 V I9,8mA R1k So sánh kết quả của dòng C I vừa tìm được với giá trị dòng C SAT I ta kết luận C CSAT II nên transistor đang làm việc trong trạng thái bảo hòa. HÌNH H 9.15: Đường tải DC HÌNH H 9.16 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 315 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 9.1.4.7.ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ LÊN HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI DÒNG DC : Hệ số khuếch đại DC hay FE h là thôngsố quan trọng của transistor, khi phân tích hay thiết kế ta cần khảo sát thông số này một cách kỹ lưởng và chi tiết hơn. Thực sự DC không hoàn toàn là hằng số, giá trị này thay đổi khi dòng C I và nhiệt độ môi trường thay đổi , xem hình H9.17. Khi duy trì nhiệt độ của các mối nối pn ổn định và gia tăng dòng C I hệ số DC tăng đến mức tối đa. Khi duy trì giá trị C I không đổi và thay đổi nhiệt độ, DC thay đổi trực tiếp khi nhiệt độ thay đổi: nhiệt độ tăng hệ số DC tăng và ngược lại nhiệt độ giảm hệ số DC giảm. Trong các tài liệu kỹ thuật thường cho giá trị DC hay FE h tại giá trị dòng C I định trước. Hơn nữa, với giá trị dòng C I tại nhiệt độ định trước, hệ số DC cũng thay đổi theo từng linh kiện dù rằng các linh kiện này có cùng mã số; sự kiện này phụ thuộc vào phương thức sản xuất của mỗi nhà sản xuất. Hệ số DC được xác định ứng với giá trị nào đó của dòng C I và thường là giá trị cực tiểu DCmin mặc dù giá trị cực đại và các giá trị mẫu của DC đôi khi cũng được đề cập đến trong các tài liệu kỹ thuật. 9.1.4.8.CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA TRANSISTOR: Transistor cũng như các linh kiện điện tử khác đều có giới hạn trong phạm vi hoạt động. Các giới hạn này được xác định theo thông số định mức qui định bởi các nhà sản xuất và trình bày trong các tài liệu kỹ thuật. Theo tiêu chuẩn, giá trị tối đa cho phép của các thông số transistor bao gồm điện áp: CB V ; CE V ; BE V ; dòng C I và công suất tiêu tán D P . Trong đó: DCEC PV.I (9.8) Tích số của CE V và C I không được vượt quá mức công suất tiêu tán cực đại cho phép Dmax P và các giá trị CE V và C I không thể đạt giá trị tối đa cùng lúc. HÌNH H 9.17: Ảnh hưởng cũa nhiệt độ lên hệ số khuếch đại DC DC Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 316 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 THÍ DỤ 9.4: Cho Transistor trong hình H9.18 có các giá trị cực đại của các thông số như sau: Dmax P 800mW ; CEmax V15V ; Cmax I 100mA Xác định giá trị tối đa cho phép của nguồn áp CC V có thể điều chỉnh không vượt qua các giới hạn cho phép. Thông số nào sẽ vượt giá trị cho phép trước tiên. GIẢI Dòng qua cực nền: BB BE B B VV 5V 0,7V I0,195mA R22k Dòng qua cực thu: CDCB I .I 100 0,195 19,5mA Dòng C I có giá trị nhỏ hơn dòng cực đại cho phép Cmax I 100mA , hơn nữa giá trị này không phụ thuộc vào áp CC V mà chỉ phụ thuộc vào dòng B I và hệ số khuếch đại DC . Điện áp đặt ngang qua hai đầu điện trở C R : C RCC V R .I 1k 19,5mA 19,5 V Áp dụng định luật Kirchhoff 2 trong mắt lưới chứa cực thu và phát, ta có: C CC CE R VVV Hay: C CE CC R VVV Khi CE V đạt giá trị tối đa cho phép, ta có quan hệ: C CCmax CEmax R VVV1519,534,5V Công suất tiêu tán trên transistor tại lúc đạt CEmax V : DCEmaxC P V I 15 V 19,5 mA 292,5mW Giá trị D P tìm được nhỏ hơn giá trị Dmax P 800mW . Tóm lại giá trị CEmax V15V đạt giới hạn cho phép trước tiên khi thay đổi áp CC V không vượt quá giới hạn 34,5 V. Tuy nhiên nên nhớ khi ngừng cấp dòng cực nền chuyển transistor sang trạng thái ngưng dẫn, áp CE V lúc này đạt giá trị bằng với áp CCmax V34,5V . 9.1.4.9.SỰ THAY ĐỔI CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI THEO NHIỆT ĐỘ: Tương tự như các linh kiện bán dẫn khác, giá trị công suất tiêu tán Dmax P thường được cho tại điều kiện nhiệt độ 25 o C. Khi nhiệt độ làm việc của môi trường tăng lên giá trị Dmax P cần hiệu chỉnh giảm thấp xuống. Hệ số giảm công suất tiêu tán PD K có đơn vị tính theo o mW C , gọi D P là độ thay đổi công suất tiêu tán khi nhiệt độ thay đổi trong khoảng T , ta có quan hệ sau: DPD PK T (9.9) HÌNH H 9.18 [...]... Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 322 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 HÌNH H 9.26: Cấu tạo của Transistor package, nhiều transistor chứa trong cùng một vỏ HÌNH H 9.27: Transistor có công suất trung bình đến công suất lớn (Transistor công suất) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ... DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi: V VCE 1 CE 2 VCE % VCE 1 100 1,29 2,233 100 42,23% 2,233 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 342 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 BÀI TẬP CHƯƠNG 9 BÀI TẬP 9.1 Trong hình H9.57, cho dòng điện IB 50 A và áp đặt ngang qua hai đầu điện trở... thuộc vào cầu phân áp bao gồm các điện trở R1 và R2 Trong trường hợp dòng cực nền không đủ nhỏ để bỏ qua khi so sánh với dòng qua R2 , ta cần chú ý đến điện trở nhập tại cực nền RINbase ; điện trở này xuất hiện giữa cực nền đến điểm Gnd và song song với điện trở R2 , xem hình H9.41 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN... Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 318 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Nguồn áp AC tạo ra dòng AC qua cực nền dẫn đến dòng AC qua cực thu Dòng AC qua cực thu tạo áp AC ngang qua điện trở RC Tác động của transistor trong trường hợp này khuếch đại tín hiệu AC cấp vào cực nền và được đưa ra trên điện trở RC Cần nhớ áp AC nhận trên RC đảo pha so với áp b./ Dạng áp AC vào... dương của áp sin vào vin Điểm B trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với đỉnh âm của áp sin vào vin Điểm Q trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với điểm 0 của áp sin vào vin VCEQ , ICQ và IBQ làm thông số của điểm làm việc DC khi không cấp áp sin vào cực nền Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 327... VCE SAT đặt ngang qua cực thu và phát và dòng IC SAT hơi nhỏ hơn giá trị IC 45,5 mA , xem hình H 9.33 Đường tải DC có dạng đường thẳng xác định theo quan hệ hàm như sau: 1 V IC f VCE VCE CC R R C C (9.15) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 326 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 9.4.1.4 VÙNG LÀM... đến điện trở nhập tại cực nền: RINbase DC RE , gọi HÌNH H 9.43 điện trở tương đương do RINbase ghép song song với R2 từ cực nền xuống điểm Gnd là RBG , ta có: RBG Hay: RBG RINbase R2 RINbase R2 R2 R2 1 DC RE DC RE R2 DC RE R2 (9.21) (9.22) Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 330 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ... Tóm lại: IB VTH VBE RTH DC 1 RE (9.32) Từ quan hệ (9.32) suy ra dòng IC DC IB , dòng IE và áp VCE Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 332 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 THÍ DỤ 9.12: Tính lại điểm làm việc của mạchđiện transistor cho trong thí dụ 9.11 bằng phương pháp áp dụng mạch Thévénin tương đương thay thế cho mạch... thấy dòng IE không phụ thuộc vào hệ số DC Như vậy khi nhiệt độ thay đổi, hệ số DC thay đổi theo nhiệt độ nhưng dòng IE không thay đổi Nếu IE IC dòng IB rất nhỏ; mạch phân cực có tính ổn định nhiệt vì điểm làm việc không phụ thuôc vào nhiệt độ Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 333 9.4.2.5 GIẢI... Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 337 Xác định điểm làm việc tại lúc DC 100 và VBE 0,6 V : IC V VBE 12 V 0,6 V CC DC 100 11,4 mA 2 R 100 k B VCE 2 VCC RC IC 12V 560 11,4 mA 5,62 V Phần trăm thay đổi giá trị IC khi DC tăng và VBE giảm do nhiệt . – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 308 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Trong hình H9.4 trình bày các mạch phân cực cho transistor npn và pnp dòng điện qua transistor. Transistor pnp Transistor npn Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 309 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ. Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 310 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 9.1.4.CÁC THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CỦA TRANSISTORS: