Hoàng Minh Bình(3110410010) DCT1101 Kiểm Tra Nêu cấu tạo ký hiệu loại tranzito lưỡng cực Tranzito lưỡng cực gồm có hai tiếp xúc P-N tạo nên miền bán dẫn loại P N xếp xen kẽ Nếu miền bán dẫn bán dẫn loại N ta có tranzito lưỡng cực loại PNP Nếu miền bán dẫn bán dẫn loại P ta có tranzito lưỡng cực loại N-P-N Tranzito có chân cực là: - Cực Phát ký hiệu chữ E (Emitter) nguồn phát hạt tải điện tranzito - Cực Gốc ký hiệu chữ B (Base) cực điều khiển dòng điện - Cực Góp ký hiệu chữ C (Collector) có nhiệm vụ thu nhận tất hạt dẫn từ phần phát E qua phần gốc B tới - Hai tiếp xúc P-N tiếp xúc phát-gốc ký hiệu TE (gọi tắt tiếp xúc phát), tiếp xúc góp-gốc ký hiệu TC (gọi tắt tiếp xúc góp) Trình bày nguyên lý làm việc BJT chế độ tích cực Khi chưa cung cấp điện áp lên chân cực tranzito hai tiếp xúc phát TE góp TC trạng thái cân dòng điện tổng chạy qua chân cực tranzito Muốn cho tranzito làm việc ta phải cung cấp cho chân cực điện áp chiều thích hợp Có ba chế độ làm việc tranzito là: chế độ tích cực (hay chế độ khuếch đại), chế độ ngắt chế độ dẫn bão hòa Cả hai loại tranzito P-N-P N-P-N có nguyên lý làm việc giống nhau, có chiều nguồn điện cung cấp vào chân cực ngược dấu + Chế độ tích cực: Ta cấp nguồn điện cho tiếp xúc phát TE phân cực thuận, tiếp xúc góp TC phân cực ngược Ở chế độ tích cực, tranzito làm việc với trình biến đổi tín hiệu dòng điện, điện áp, hay công suất có khả tạo dao động, khuếch đại tín hiệu, Đây chế độ thông dụng tranzito mạch điện tử tương tự Trình bày nguyên lý làm việc BJT chế độ ngắt chế độ bão hòa + Chế độ ngắt: Cung cấp nguồn điện cho hai tiếp xúc P-N phân cực ngược Tranzito có điện trở lớn có dòng điện nhỏ chạy qua nên tranzito coi không dẫn điện + Chế độ dẫn bão hòa: Cung cấp nguồn điện cho hai tiếp xúc P-N phân cực thuận Tranzito có điện trở nhỏ dòng điện qua lớn Ở chế độ ngắt chế độ dẫn bão hòa, tranzito làm việc phần tử tuyến tính mạch điện Ở chế độ tranzito khóa điện tử sử dụng mạch xung, mạch số Trình bày sơ đồ mắc cực gốc chung đặc điểm cách mắc này? Sơ đồ mạch mắc cực gốc chung mô tả hình 4-10 Trong sơ đồ mạch có: + EE , EC nguồn cung cấp chiều cho tranzito loại P-N-P mạch + RE - điện trở định thiên cho tranzito RE có nhiệm vụ làm sụt bớt phần điện áp nguồn EE để đảm bảo cho tiếp xúc phát phân cực thuận với điện áp phân cực UEB ≈ 0,6V cho tranzito Silic, UEB ≈ 0,2V cho tranzito Gecmani Đồng thời tín hiệu vào hạ RE để đưa vào tranzito + RC - điện trở gánh có nhiệm vụ tạo sụt áp thành phần dòng xoay chiều tín hiệu để đưa mạch sau đưa điện áp từ âm nguồn EC lên cực góp đảm bảo cho tiếp xúc góp phân cực ngược + Tụ điện C1 , C2 gọi tụ liên lạc có nhiệm vụ dẫn tín hiệu vào mạch dẫn tín hiệu mạch sau Cực gốc B tranzito sơ đồ nối đất Như vậy, tín hiệu đưa vào cực phát cực gốc Tín hiệu lấy cực góp cực gốc nên cực gốc B chân cực chung mạch vào mạch - Ta gọi sơ đồ mắc cực gốc chung Trong mạch có thành phần dòng điện điện áp sau: IE gọi dòng điện mạch vào IC gọi dòng điện mạch UEB gọi điện áp mạch vào UCB gọi điện áp mạch Mối quan hệ dòng điện điện áp chân cực mô tả thông qua họ đặc tuyến tĩnh Có hai họ đặc tuyến : Họ đặc tuyến vào: UEB = f1(UCB, IE) Họ đặc tuyến ra: IC = f2 (UCB, IE) Trình bày cách mắc cực phát chung đặc điểm cách mắc này? Trong sơ đồ mạch gồm có phần tử sau: +/ EE , EC - Nguồn điện cung cấp chiều cho tranzito loại P-N-P +/ RB - Điện trở định thiên +/ RC - điện trở tải +/ Tụ điện C1 C2 tụ liên lạc Các cấu kiện có nhiệm vụ mạch điện tương tự sơ đồ mắc cực gốc chung Như vậy, tín hiệu đưa vào cực gốc cực phát, tín hiệu lấy từ cực góp cực phát Do đó, cực phát chân cực chung mạch vào mạch ta có sơ đồ mắc cực phát chung Chiều thành phần dòng điện điện áp chân cực cuả tranzito mô tả hình 4-13 Trong sơ đồ mắc phát chung có dòng vào IB, dòng IC, điện áp vào UBE, điện áp UCE Đặc điểm : - Tín hiệu vào tín hiệu ngược pha - Trở kháng vào nhỏ lớn so với trở kháng vào sơ đồ mắc cực gốc chung: Zvào = rBE = 200 ÷ 2000Ω - Trở kháng lớn nhỏ so với trở kháng sơ đồ mắc cực gốc chung: Zra = RC // rCE = 20KΩ ÷ 100KΩ - Hệ số khuếch đại dòng điện cực gốc tỉ số dòng điện với dòng điện vào, ta có: I αI E α β= C = = I B (1 − α ) I E − α β có trị số từ vài chục ÷ vài trăm lần (còn ký hiệu hFE) - Hệ số khuếch đại điện áp: ∆U RA KU = = − S ( RC // I CE ) ∆U VAO Ku đạt tới trị số từ hàng ngàn ÷ chục ngàn lần P K P = RA - Hệ số khuếch đại công suất: PVAO Ku có trị số từ vài ngàn lần đến chục ngàn lần - Dòng điện rò cực góp ICEo nhỏ lớn sơ đồ mắc cực gốc chung - Tần số làm việc giới hạn tương đối cao thấp so với sơ đồ mắc cực gốc chung điện dung thông đường lớn - Sơ đồ mạch mắc cực phát chung sử dụng rộng rãi có hệ số khuếch đại β, Ku, Kp lớn Đồng thời mạch ổn định nhiệt độ có tần số làm việc giới hạn cao Ngoài ra, mạch có trở kháng vào trở kháng không chênh lệch nhiều nên việc ghép mạch với nhau, ta dùng kiểu ghép điện trở tụ điện (ghép RC) đơn giản tính toán lại đơn giản lắp ráp giá thành rẻ Trình bày cách mắc cực góp chung đặc điểm sơ đồ này? EB , EC - Nguồn cung cấp chiều; RB - điện trở định thiên; RE - điện trở gánh mắc mạch cực phát; tụ điện C1 , C2 tụ liên lạc Nhiệm vụ linh kiện mạch giống sơ đồ mắc gốc chung Trong mạch, tín hiệu đưa vào cực gốc cực góp, tín hiệu lấy RE đặt cực phát cực góp, nên cực góp chân cực chung mạch vào mạch Vì vậy, ta có sơ đồ mắc cực góp chung Khi cấp nguồn, dòng điện IE xuất phát từ dương nguồn EB qua điện trở tải RE cực phát đến lớp tiếp xúc phát TE Tại đây, chia thành hai thành phần dòng điện cực gốc IB chạy qua RB đất thành phần dòng điện cực góp IC chạy qua cực góp xuống đất Đặc điểm sơ đồ mắc cực góp chung: - Tín hiệu vào tín hiệu đồng pha - Trở kháng vào lớn Zvào = β RE = 20 KΩ ÷ 500 KΩ (có thể tới hàng MΩ ) R Z RA = R E //( − NGUON ) = 50Ω ÷ 5KΩ - Trở kháng nhỏ S β ∆U RA ∆U RA ∆U BC − U BE KU = = = >1 nên hệ số khuếch đại dòng điện sơ đồ mắc cực góp chung tương đương với hệ số khuếch đại dòng điện sơ đồ mắc cực phát chung - Hệ số khuếch đại công suất Kp có trị số từ vài chục lần đến vài trăm lần - Dòng điện rò có trị số tương đương sơ đồ mắc cực phát chung - Tần số làm việc giới hạn có giá trị giống sơ đồ mắc cực phát chung Đặc điểm sơ đồ mắc cực góp chung có trở kháng vào lớn trở kháng Z VAO nhỏ ( = hàng ngàn lần) nên dùng biến đổi trở kháng Z RA Trình bày sơ đồ Darlington Sơ đồ Dacling- tơn gồm có tranzito đấu theo kiểu cực góp chung (CC) coi tranzito với chân cực: E' , B' , C' Các tham số sơ đồ: - Hệ số khuếch đại dòng điện: β' = βT1* βT2 - Trở kháng vào: VT Zvào = rB'E' = 2rBE1 = 2β' IC' I C' - Độ hỗ dẫn: S' = 2VT - Trở kháng ra: Zra = rC'E' = rCE Nêu khái niệm cần thiết việc phân cực cho tranzito Khái niệm : Phân cực cho tranzito việc cung cấp nguồn điện chiều vào chân cực cho tranzito làm việc chế độ (ngắt, bão hòa hay tích cực) tham số tranzito không vượt giá trị giới hạn (ICmax, UCemax, UCbmax, UEbmax, Pttmax,tần số giới hạn) Ở chế độ ngắt, ta cần cấp nguồn điện cho hai tiếp xúc P-N tranzito phân cực ngược Ở chế độ bão hòa, cấp điện cho hai tiếp xúc P-N phân cực thuận cho điện áp UCE = (0,2÷0,4)V Chỉ chế độ tích cực việc phân cực cho tranzito phức tạp cần ý Chúng ta làm quen với số khái niệm việc phân cực cho tranzito điểm làm việc tĩnh, đường tải chiều (dc), đường tải xoay chiều (ac)… Trình bày mạch phân cực cố định Trong sơ đồ dùng tranzito loại N-P-N: - Điện trở RB, gọi điện trở định thiên, đấu từ dương nguồn EC cực gốc để phân cực thuận cho tiếp xúc phát - gốc - Điện trở RC, gọi tải, có nhiệm vụ dẫn điện áp từ dương nguồn EC cực góp cho tiếp xúc góp - gốc phân cực ngược Dòng điện IC chạy từ dương nguồn EC qua RC âm nguồn EC Dòng điện IB chạy từ dương nguồn EC qua RB âm nguồn EC Trên đường tải dc ta chọn điểm làm việc thích hợp với điều kiện tín hiệu đầu vào có giá trị dòng điện cực gốc không vượt giá trị dòng điện IB tính theo công thức sau: E − U BE IB = C RB Nguồn điện ECC cố định, điện áp UBE chọn 0,2V cho tranzito gecmani 0,6V cho tranzito silic nên dòng IB cố định Trong trường hợp muốn thay đổi dòng điện IB, tức thay đổi điểm làm việc tĩnh Q ta thay đổi trị số điện trở RB Vì dòng IB chọn số gọi mạch phân cực kiểu cố định hay mạch phân cực nhờ dòng cực gốc Dòng IB gọi dòng điện định thiên 10 Hãy cho biết độ ổn định hệ số ổn định mạch định thiên cho BJT? - Độ ổn định mạch định thiên Khi tranzito hoạt động, tham số mạch thay đổi nhiều nguyên nhân, đặc biệt nhiệt độ môi trường thay đổi Vì vậy, việc ổn định điểm làm việc Q chọn cần thiết Ta giả thiết tranzito thay tranzito khác loại có hệ số khuếch đại β lớn hơn, IB giữ không đổi IB2 mạch phân cực bên ngoài, dẫn đến việc điểm làm việc Q1 phải di chuyển đến Q2 Điểm làm việc không thỏa mãn hoàn toàn Đặc biệt làm cho tranzito chuyển sang chế độ bão hòa Lúc phải thay đổi dòng điện IB để đảm bảo chế độ làm việc cần thiết cho tranzito Hệ số ổn định S: Hệ số ổn định S tốc độ thay đổi dòng điện cực góp so với thay đổi dòng điện ngược bão hòa để giữ cho hệ số khuếch đại β điện áp UBE không đổi, ta có: ∂I C ∆I C ≈ S= ∂I CB ∆I CB Trong chế độ tích cực, mối quan hệ IC IB cho công thức: IC = βIB + (β +1)ICBo Nếu lấy đạo hàm công thức theo IC xem xét β số theo IC, ta có: dI 1+ β 1= +β B S dI C 1+ β S= dI 1− β( B ) dI C Đối với sơ đồ mạch định thiên kiểu cố định, IB không phụ thuộc vào IC, nên hệ số ổn định tính: S = β + Giá trị S lớn có nghĩa mạch không ổn định nhiệt Theo định nghĩa hệ số ổn định S nhỏ Muốn trì ổn định điểm làm việc tĩnh Q ta phải giữ cho dòng điện ICQ điện áp UCEQ không đổi Kỹ thuật thường sử dụng để ổn định điểm làm việc tĩnh phân chia thành loại: - Kỹ thuật ổn định - Kỹ thuật bù Kỹ thuật ổn định ta sử dụng mạch phân cực điện trở mà cho phép IB thay đổi cho giữ IC không đổi cách tương thay đổi ICBo, β UBE Kỹ thuật bù sử dụng linh kiện nhạy nhiệt điôt, tranzito, tecmixto, v.v Các linh kiện cung cấp điện áp bù dòng điện bù để giữ cho điểm làm việc ổn định Trong phần tiếp theo, kỹ thuật ổn định cho mạch định thiên thể để cho giá trị hệ số S giảm xuống tạo dòng điện cực góp IC phụ thuộc vào dòng điện ICBo 11 Trình bày mạch phân cực phân áp Trong mạch, hai điện trở R1 R2 nối tiếp đấu trực tiếp hai cực nguồn cung cấp EC tạo nên mạch phân áp, dòng điện phân áp IP áp chạy qua R1 R2 không phụ thuộc vào biến đổi theo nhiệt độ dòng điện điện áp chân cực tranzito Do đó, sụt áp dòng phân áp tạo R2 không phụ thuộc vào hoạt động tranzito Điện áp cực gốc sụt áp điện trở R2 dòng điện phân áp tạo nên, ta có: UB = IP.áp R2 E R UB = C R1 + R2 Nếu ta thay sơ đồ mạch phân cực sơ đồ mạch phân cực dùng hai nguồn cung cấp chiều UB cho mạch cực gốc EC cho mạch cực góp điện trở RB điện trở tương đương hai R1 R2 điện trở R1 R2 mắc song song, ta có: R B = R1 + R2 12 Trình bày mạch phân cực hồi tiếp Điện trở RB gọi điện trở định thiên điện trở hồi tiếp Nó dẫn phần điện áp từ mạch mạch vào để phân cực cho tiếp xúc phát TE, điện áp phân cực là: UBE = UCE - IB RB E − I C RC − U BE IB = C RC + R B β +1 S= RC Hệ số ổn định : 1+ β R B + RC Giá trị hệ số S nhỏ (β + 1) sơ đồ mạch định thiên kiểu cố định, cải thiện hệ số ổn định mạch 13 Sơ đồ tương đương BJT chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ tham số hỗn hợp mạch Một mạng cực dùng cho tranzito lưỡng cực: mạch vào có dòng điện vào i1 điện áp vào u1; mạch có dòng điện i2 điện áp u2 Chúng ta chọn đại lượng biến độc lập biểu diễn biến lại theo biến độc lập chọn Nếu chọn dòng điện i1 điện áp u2 biến độc lập mạch vào tuyến tính ta viết: u1 = h11 i1 + h12 u2 i2 = h21 i1 + h22 u2 Các đại lượng h11, h12, h21, h22 gọi tham số h tham số hỗn hợp tất chúng thứ nguyên u h11 = : Trở kháng vào ngắn mạch (Ω) i1 u =0 h11 = h21 = h22 = u1 u2 i1 = i2 i1 u2 =0 i2 u2 : Độ khuếch đại điện áp nghịch đảo (không thứ nguyên) : Hệ số khuếch đại dòng điện (không thứ nguyên) : Độ hỗ dẫn lối hở mạch vào (mA/V) i1 = Ký hiệu: Các ký hiệu thêm vào qui ước theo tiêu chuẩn IEEE: i = 11 = đầu vào o = 22= đầu f = 21 = truyền dẫn thuận r = 12 = truyền dẫn ngược Trong trường hợp tranzito, có thêm ký hiệu (b, e, c) vào để kiểu sơ đồ mắc tranzito Ví dụ: hib = h11b = Trở kháng vào sơ đồ mắc gốc chung hfe = h21e = Hệ số khuếch đại thuận dòng điện ngắn mạch sơ đồ mắc cực phát chung tham số h11, h12, h21, h22 số thực điện áp dòng điện u1, u2, i1, i2 hàm thời gian 14 Trình bày nguyên lý làm việc BJT chế độ chuyển mạch tham số Nguyên lý làm việc Ở chế độ chuyển mạch tranzito làm việc khóa điện tử, nghĩa làm việc chế độ ngắt chế độ bão hòa Sơ đồ nguyên lý chuyển mạch dùng tranzito dòng điện ICS E C − U CEs (bão hoà) tính theo công thức: I CS = RC Các tham số BJT chuyển mạch Tham số quan trọng BJT chuyển mạch thời gian chuyển từ trạng thái “Dẫn” sang trạng thái “Khóa” gọi thời gian chuyển mạch Thời gian chuyển mạch xác định yếu tố sau: - Thời gian trễ (td): khoảng thời gian từ tác động lên đầu vào xung dòng điện đầu đạt 10% giá trị dòng điện bão hoà Nghĩa (IC=0,1 ICS) - Thời gian lên (tr) thời gian xuống (tf): + Thời gian lên (tr): khoảng thời gian để dòng điện IC tăng từ 10% đến 90% dòng điện bão hoà (ICS) + Dòng điện xuống (tf): khoảng thời gian để dòng điện IC giảm từ 90% đến 10% dòng điện bão hoà (ICS) - Thời gian tồn đọng: (hay thời gian phục hồi chức ngắt) tp: khoảng thời gian kể từ cấp dòng điện âm IB dòng điện IC giảm xuống 90% dòng điện bão hoà ICS Thời gian tham số quan trọng việc giới hạn tốc độ chuyển mạch tranzito Có thời gian cần thiết để giải toả hạt dẫn thiểu số phần gốc phần góp Gọi dòng IBA dòng điện cực gốc đưa tranzito sang trạng thái bão hoà, ta có: EC I BA = β dc RC I − I B2 t s = τ ln B1 thời gian tồn đọng tính: I BA − I B đó: S τ - thời gian sống hạt thiểu số phần gốc thường cho loại tranzito chuyển mạch 15 Cho sơ đồ mạch hình vẽ : Cho biết α1=0,98, α2=0,96, Vcc=24V, RC=120Ω, IE=100mA Bỏ qua dòng điện ngược bão hoà (ICBo=0) Xác định : 19 Tranzito lưỡng cực làm việc chế độ tích cực thuận phân cực với… a hai tiếp xúc P-N phân cực ngược b, hai tiếp xúc P-N phân cực thuận c tiếp xúc phát phân cực thuận, tiếp xúc góp phân cực ngược d tiếp xúc phát phân cực ngược, tiếp xúc góp phân cực thuận 20 Tranzito lưỡng cực làm việc chế độ ngắt phân cực với… a hai tiếp xúc P-N phân cực ngược b, hai tiếp xúc P-N phân cực thuận c tiếp xúc phát phân cực thuận, tiếp xúc góp phân cực ngược d tiếp xúc phát phân cực ngược, tiếp xúc góp phân cực thuận 21 Ở chế độ khóa điện tử Tranzito lưỡng cực làm việc ….… a chế độ tích cực chế độ ngắt; b chế độ bão hòa chế độ tích cực c chế độ bão hòa chế độ ngắt; d chế độ tích cực 22 Trong sơ đồ mạch khuếch đại, tranzito lưỡng cực làm việc … a chế độ tích cực chế độ ngắt; b chế độ bão hòa chế độ tích cực c chế độ bão hòa chế độ ngắt; d chế độ tích cực ... có phần tử sau: +/ EE , EC - Nguồn điện cung cấp chiều cho tranzito loại P-N-P +/ RB - Điện trở định thiên +/ RC - điện trở tải +/ Tụ điện C1 C2 tụ liên lạc Các cấu kiện có nhiệm vụ mạch điện tương... cấp nguồn điện cho hai tiếp xúc P-N tranzito phân cực ngược Ở chế độ bão hòa, cấp điện cho hai tiếp xúc P-N phân cực thuận cho điện áp UCE = (0,2÷0,4)V Chỉ chế độ tích cực việc phân cực cho tranzito... gốc EC cho mạch cực góp điện trở RB điện trở tương đương hai R1 R2 điện trở R1 R2 mắc song song, ta có: R B = R1 + R2 12 Trình bày mạch phân cực hồi tiếp Điện trở RB gọi điện trở định thiên điện