Bài giảng điện tử tương tự và số TRANSISTOR lưỡng cực

TRANSISTOR Lưỡng cực TRANSISTOR Lưỡng cực Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Tổng quan Bài giới thiệu tranzito lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor – BJT) Đây linh kiện bán dẫn quan trọng có lớp tiếp xúc P-N chân điện cực Trong trình bày nguyên lý hoạt động tranzito lưỡng cực chế độ cấp điện phân cực cho chế độ tích cực, chế độ ngắt chế độ bão hòa Bài trình bày cách mắc tranzito lưỡng cực sơ đồ mạch khuếch đại cách mắc cực gốc chung, cực phát chung cực góp chung, đặc điểm cách mắc Trong đề cập đến phương pháp phân cực cho tranzito phân cực dòng cực gốc, phân cực phân áp phân cực hối tiếp Đồng thời chương trình bày sơ đồ tương đương tranzito chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ trình bày chế độ chuyển mạch tranzito Cơ sở nguyên lý Chế độ hoạt động transistor npn pnp 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 P-N-P Nếu miền bán dẫn bán dẫn loại P ta có tranzito lưỡng cực loại N-P-N 1/14 TRANSISTOR Lưỡng cực a Tranzito lưỡng cực loại P-N-P (hay tranzito thuận) cấu tạo ký hiệu sơ đồ mạch; b Tranzito N-P-N (hay tranzito ngược) cấu tạo ký hiệu 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) Nguyên lý làm việc tranzito 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 2/14 TRANSISTOR Lưỡng cực + 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 + 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 So sánh Transistor loại Ge Si Đặc điểm đường đặc tuyến Họ đặc tuyến vào: Đặc tuyến vào mô tả mối quan hệ điện áp vào dòng điện vào sau: UEB = f1(IE) UCB = const Xét trường hợp tranzito lưỡng cực Gecmani loại P-N-P Khi cực góp hở đặc tuyến vào đặc tuyến Vôn-Ampe tiếp xúc P-N phân cực thuận nên ta có: IE = I0(e UEB/VT – 1) Ta có đường đặc tuyến vào mô tả hình 6.2 3/14 TRANSISTOR Lưỡng cực Họ đặc tuyến vào tranzito gecmani loại P-N-P Khi UCB ≤ 0, đặc tuyến xê dịch chứng tỏ điện áp cực góp ảnh hưởng đến dòng điện qua tiếp xúc phát Họ đặc tuyến ra: Đặc tuyến biểu thị mối quan hệ dòng điện mạch cực góp với điện áp mạch cực góp Ta có mối quan hệ sau: IC = f2(UCB) IE = cont Biểu thức tính dòng điện cực góp IC sau: IC = IE + ICBo 4/14 TRANSISTOR Lưỡng cực Họ đặc tuyến tranzito gecmani loại P-N-P Thiết lập ổn định điểm làm việc cho transistor Xác định điện trở Colector (RC) Muốn tranzito làm việc phần tử tích cực phần tử tranzito phải thảo mãn điều kiện thích hợp tham số tranzito mục trước biết, phụ thuộc nhiều vào điện áp phân cực chuyển tiếp colectơ emitơ Nói cách khác giá trị tham số phụ thuộc vào điểm công tác tranzito Một cách tổng quát, dù tranzito mắc mạch theo kiểu nào, muốn làm việc chế độ khuyếch đại cần có điều kiện sau: - Chuyển tiếp emitơ – bazơ phân cực thuận - Chuyển tiếp bazơ – colectơ phân cực ngược Có thể minh họa điều qua ví dụ xet tranzito, loại pnp (h.2.33) Nếu gọi UE, UB, UC điện emitơ, bazơ, colectơ, vào điều kiện phân cực kể điện phải thảo mãn điều kiện: UE > U B > U C Hãy xết điều kiện phân cực cho loại mạch 5/14 TRANSISTOR Lưỡng cực -Từ mạch chung bazơ với chiều mũi tên hướng dương điện áp dòng điện, xác định cực tính điện áp dòng điện cực tranzito mắc CB sau: UEB = UE – UB > IE>0 UCB = UC – UB> IC IB IC IB[...]... mạch điện tương tự như ở sơ đồ mắc cực gốc chung Như vậy, tín hiệu đưa vào giữa cực gốc và cực phát, tín hiệu được lấy ra từ giữa cực góp và cực phát Do đó, cực phát là chân cực chung của mạch vào và mạch ra và ta có sơ đồ 11/14 TRANSISTOR Lưỡng cực mắc cực phát chung Chiều của các thành phần dòng điện và điện áp trên các chân cực cuả tranzito được mô tả ở hình 6.9 Trong sơ đồ mắc phát chung có dòng vào... đất Như vậy, tín hiệu đưa vào giữa cực phát và cực gốc Tín hiệu lấy ra giữa cực góp và cực gốc nên cực gốc B là chân cực 13/14 TRANSISTOR Lưỡng cực chung của mạch vào và mạch ra - Ta gọi là sơ đồ mắc cực gốc chung Trong mạch có các thành phần dòng điện và điện áp sau: IE gọi là dòng điện trên mạch vào IC gọi là dòng điện trên mạch ra UEB gọi là điện áp trên mạch vào UCB gọi là điện áp trên mạch ra Mối... IB, dòng ra là IC, điện áp vào là UBE, điện áp ra là UCE Sơ đồ mạch cực E chung Colector chung (CC) Sơ đồ mạch cực E chung Mạch chung colectơ có dạng như hình 6.10, cực colectơ dung chung cho đầu vào và đầu ra Để đo điện áp vào, dòng vào, dòng ra qua đó xác các đặc tuyến tĩnh cơ bản của mạch CC dung các vôn kế và miliampe kế được mắc như hình 6.9 12/14 TRANSISTOR Lưỡng cực Đặc tuyến vào của mạch chung.. .TRANSISTOR Lưỡng cực a- Sơ đồ mạch định thiên hồi tiếp âm điện áp b- Phương pháp hạn chế hồi tiếp thành phần tín hiệu xoay chiều Các phương pháp mắc transistor Emitter chung (EC) Trong sơ đồ mạch gồm có các phần tử sau: +/ EE , EC - Nguồn điện cung cấp một chiều cho tranzito loại P-N-P +/ RB - Điện trở định thiên +/ RC - điện trở tải +/ Tụ điện C1 và C2 là tụ liên lạc Các cấu... hiệu vào sẽ hạ trên RE để đưa vào tranzito + RC - điện trở gánh có nhiệm vụ tạo sụt áp thành phần dòng xoay chiều của tín hiệu để đưa ra mạch sau và đưa điện áp từ âm nguồn EC lên cực góp đảm bảo cho tiếp xúc góp được phân cực ngược + Tụ điện C1 , C2 gọi là tụ liên lạc có nhiệm vụ dẫn tín hiệu vào mạch và dẫn tín hiệu ra mạch sau Sơ đồ mắc gốc chung cho tranzito loại P-N-P Cực gốc B của tranzito trong... (CC) IB= f(UCB) khi điện áp ra UCE 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 UCB phụ thuộc rất nhiều vào điện áp ra UCE (khi làm việc ở chế độ khuyếch đại điện áp UCB đối với tranzito silic luôn giữ khoảng 0.7V, còn tranzito Gecmani vào khoảng 0.3V trong khi đó điện áp UCE biến đổi... đồ mạch mắc cực gốc chung mô tả trong hình 4-10 Trong sơ đồ mạch có: + EE , EC là nguồn cung cấp một chiều cho tranzito loại P-N-P trong mạch + RE - điện trở định thiên cho tranzito RE có nhiệm vụ làm sụt bớt một phần điện áp nguồn EE để đảm bảo cho tiếp xúc phát được phân cực thuận với điện áp phân cực UEB ≈ 0,6 V cho tranzito Silic, và UEB ≈ 0,2V cho tranzito Gecmani Đồng thời tín hiệu vào sẽ hạ trên... điện trên mạch vào IC gọi là dòng điện trên mạch ra UEB gọi là điện áp trên mạch vào UCB gọi là điện áp trên mạch ra Mối quan hệ giữa các dòng điện và điện áp trên các chân cực được mô tả thông qua các họ đặc tuyến tĩnh Có hai họ đặc tuyến chính là : Họ đặc tuyến vào: UEB = f1(UCB, IE) Họ đặc tuyến ra: IC = f2 (UCB, IE) 14/14 ... 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 11/14 TRANSISTOR Lưỡng cực mắc cực phát... đất Như vậy, tín hiệu đưa vào cực phát cực gốc Tín hiệu lấy cực góp cực gốc nên cực gốc B chân cực 13/14 TRANSISTOR Lưỡng cực chung mạch vào mạch - Ta gọi sơ đồ mắc cực gốc chung Trong mạch có.. .TRANSISTOR Lưỡng cực a Tranzito lưỡng cực loại P-N-P (hay tranzito thuận) cấu tạo ký hiệu sơ đồ mạch; b Tranzito N-P-N (hay tranzito ngược) cấu tạo ký hiệu Tranzito có chân cực là: - Cực