bài giảng nguyên lý hoạt động của transitor (powerpoint)

CHƯƠNG +5 ĐẠI CƯƠNG VỀ TRANSISTOR I TRANSISTOR LƯỢNG CỰC (BJT – Bipolar Junction Transistor) Cấu trúc transistor: PNP • • • Cực E : Emitter (cực phát) Cực C : Collector (cực thu) Cực B: Base (cực nền) NPN Hình dạng transistor thực tế Nguyên lý hoạt động BJT: a Transistor pnp a Phân cực thuận mối nối BE b Phân cực nghòch mối nối BC Xét phân cực hai mối nối Áp dụng đònh luật Kirchhoff ta có: I E = I C + I B Trong dòng IC xem tổng dòng: dòng hạt tải đa số ICmajority dòng hạt tải tiểu số kí hiệu ICOminority hay ICBO : I C = I Cmajority + I CO ority Đối với transistor thông dụng dòng IC đo vào khoảng mA dòng ICBO có giá trò nhỏ nằm khoảng từ nA đến µA Trong đó: ICmajority = α IE α: Hệ số truyền đạt, thường có giá trò từ 0,9 đến 0,998 Vậy: IC = α IE + ICBO • Đối với transistor thông dụng dòng IC đo vào khoảng mA dòng ICBO có giá trò nhỏ nằm khoảng từ nA đến µA ICBO giống dòng IS diode phân cực ngược nhạy với nhiệt độ nên cần phải khảo sát cẩn thận sử dụng ứng dụng có tầm nhiệt độ rộng • Thông thường xét đến nhiệt độ làm việc transistor không thay đổi bỏ qua ICBO b Transistor npn Kết luận: Trạng thái hoạt động transistor vừa xét BE phân cực thuận BC phân cực ngược, trạng thái transistor hoạt động chế độ khuếch đại Ngoài transistor còng hoạt động chế độ bảo hòa BE BC phân cực thuận Và ngắt BE bò phân cực nghòch • http://www.youtube.com/watch?v=dQu4JoFDJtM&feature=related • http://www.youtube.com/watch?v=jVyyHfsAfyA&feature=related Hoạt động khuếch đại BJT: Vi 200mV Ii = = = 10mA Ri 20Ω I L = I i = 10mA VL = I L R = (10mA) × (5kΩ) = 50V VL 50V Av = = = 250 Vi 200mV Đặc tuyến vôn _ ampe: a Mạch cực B chung – CB (Common Base): Đặc tuyến truyền đạt đặc tuyến ngõ JFET kênh n phương trình Shockley:  V I D = I DSS 1 − GS  VP    Các thông số giới hạn JFET: – Điện áp cực đại VDSmax – Dòng điện cực đại IDmax – Công suất tiêu tán cực đại PDmax = ID VDS So Sánh BJT JFET:  VGS I D = I DSS 1 −  VP    I C = βI B ID = IS IC ≅ I E IG = A VBE = 0,7V MOSFET a MOSFET kênh có sẳn (D_MOSFET – Deleption MOSFET): Cấ u trú c : • Không có kết nối điện trực tiếp cực G kênh dẫn MOSFET Lớp cách điện SiO2 cấu trúc MOSFET làm thay đổi tổng trở vào MOSFET theo ý muốn Nguyên lý hoạt động vàø đặc tính vôn ampe: • Điện áp GS 0V điện áp cung cấp VDD đưa đến cực D S • Tuỳ thuộc vào biên độ điện áp âm thiết lập điện áp VGS mà mức độ tái hợp điện tử lỗ trống xảy tái hợp làm giảm điện tử tự di chuyển kênh dẫn làm ảnh hưởng đến dòng điện chạy kênh dẫn Điện áp phân cực âm tốc độ tái hợp tăng • Khi giá trò điện áp VGS dương làm tăng thêm số lượng điện tử lấy từ chất bán dẫn loại p tùy thuộc vào dòng ngược • Thay đổi giá trò khác VGS  V I D = I DSS 1 − GS  VP    Ta thấy áp đặt điện áp VGS dương đến cực G S làm tăng hạt tải tự kênh dẫn so sánh với điện áp V GS = 0V Chính lí vùng điện áp dương cực máng đặc tuyến chuyển thường xem vùng tăng (enhancement region), với vùng VGS âm dòng ID nhỏ IDSS xem vùng vùng giảm b MOSFET kênh cảm ứng (E_MOSFET – Enhancement MOSFET): • Cấu trúc bản: Nguyên lý hoạt động đặc tuyến Vôn – Ampe Xét VGS lớn điện áp ngường VT Do kênh dẫn không tồn điện áp VGS = 0V dẫn cung cấp điện áp dương VGS ta gọi MOSFET loại tăng Đặc tuyến E_MOSFET I D = k (VGS − VT ) K tính: k= I D ( on ) (VGS ( on ) − VT ) Hay k = 0,3 mA/V2 Câu hỏi ôn tập Transistor lưỡng cực (BJT) khơng có đặc điểm sau a) gồm hai chuyển tiếp p-n b) Có ba điện cực c) Có ba lớp bán dẫn khác loại xếp xen kẽ d) Gồm chuyển tiếp p-n Transistor lưỡng cực (BJT) transistor có dòng a) Được điều khiển áp vào b) Được điều khiển dòng vào c) Được điều khiển điện trường ngồi d) Khơng điều khiển Để phân cực cho transistor lưỡng cực (BJT) hoạt động chế độ khuếch đại a) b) c) d) Mối nối B-E B-C phải phân cực nghịch Mối nối B-E B-C phải phân cực thuận Mối nối B-E phải phân cực thuận B-C phải phân cực nghịch Mối nối B-E phân cực nghịch B-C phải phân cực thuận Khi transistor lưỡng cực hoạt động chế độ khuếch đại a b c d I C = βI B VCE = IC = I C ≤ βI B Dòng ICBO dòng rỉ a b c d Của mối nối CB cực E hở mạch Của mối nối CE cực B hở mạch Của mối nối BE cực C hở mạch Của transistor Dòng điện chạy transistor lưỡng cực dòng a b c d Qua chuyển tiếp p-n Qua kênh dẫn Qua bán dẫn Qua hai chuyển tiếp p-n Dòng điện chạy transistor lưỡng cực dòng tham gia hạt tải a b c d Đa số Thiểu số Đa số thiểu số Electron Cấu trúc JFET khơng có đặc điểm sau a b c d Có điện cực Có kênh dẫn Có chuyển tiếp p-n Có hai chuyển tiếp p-n Transistor trường (FET) transistor có dòng a b c d Được điều khiển áp vào Được điều khiển dòng vào Được điều khiển ánh sáng Khơng điều khiển 10 JFET kênh n có đặc điểm a b c d Điện trở kênh dẫn thay đổi điện áp VGS thay đổi Điện trở kênh dẫn tăng điện áp VGS âm Điện trở kênh dẫn giảm điện áp VGS âm Điện trở kênh dẫn khơng thay đổi điện áp VGS thay đổi 11 Dòng điện chạy FET chủ yếu dòng a b c d Hạt tải đa số Hạt tải thiểu số Electron Hole 12 D_MOSFET FET khơng có đặc điểm sau a b c d Cực cổng G hồn tồn cách ly với kênh dẫn lớp điện mơi Sio2 Cực cổng G cách ly với kênh dẫn chuyển tiếp p-n Kênh dẫn thiết lập sẵn, nối cực D với S Có thể hoạt động với điện áp VGS dương hay âm 13 E_MOSFET FET có đặc điểm sau a b c d Cực cổng G hồn tồn cách ly với kênh dẫn lớp điện mơi Sio2 Cực cổng G cách ly với kênh dẫn chuyển tiếp p-n Kênh dẫn thiết lập sẵn, nối cực D với S Có thể hoạt động với điện áp VGS dương hay âm ... npn Kết luận: Trạng thái hoạt động transistor vừa xét BE phân cực thuận BC phân cực ngược, trạng thái transistor hoạt động chế độ khuếch đại Ngoài transistor còng hoạt động chế độ bảo hòa BE BC... phát) Cực C : Collector (cực thu) Cực B: Base (cực nền) NPN Hình dạng transistor thực tế Nguyên lý hoạt động BJT: a Transistor pnp a Phân cực thuận mối nối BE b Phân cực nghòch mối nối BC Xét... Transistor) JFET (transistor trường chuyển tiếp -Junction FET) Cấu trúc: JFET Kênh N JFET Kênh P Nguyên lý hoạt động • Trường hợp phân cực D S • Trường hợp phân cực G S VGS = VGS = Vp Trường hợp VGS