Bài giảng Nhập môn điện tử: Chương 5 - ĐH Công nghệ Thông tin

Bài giảng Nhập môn điện tử - Chương 5: Transitor cung cấp cho người học các kiến thức: Tổng quan về transitor, cấu trúc và nguyên lý hoạt động của transitor, các thông số của BJT, các kiểu mắc transistor - Đặc tuyến Volt- Ampere, đường tải một chiều (đường tải tĩnh – dc load line),... Mời các bạn cùng tham khảo.

Nhập môn Điện tử Chương Transitor Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử I Tổng quan transitor Transistor thiết bị đa cực có khả năng: + Tăng (khuếch đại) dòng + Tăng (khuếch đại) áp + Tăng (khuếch đại) tín hiệu – cơng suất Transistor lưỡng cực BJT (BJT- Bipolar Junction Transistor) transistor hệ phát minh năm 1947 Bardeen, Brattain Shockley Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử I Tổng quan transitor Lịch sử phát triển transistor Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử I Tổng quan transitor Name Signification Year Transistors nu mber[19] Logic gates number[ 20] SSI small-scale integration 1964 to 10 to 12 MSI medium-scale integration 1968 10 to 500 13 to 99 LSI large-scale integration 1971 500 to 20,000 100 to 9,999 VLSI very large-scale 1980 integration 20,000 to 1,000,000 10,000 to 99,999 ULSI ultra-largescale integration 1,000,000 and more 100,000 and more Chương 5: Transitor 1984 Nhập môn Điện tử II Cấu trúc nguyên lý hoạt động transitor II.1 Cấu trúc transitor 0.150 in 0.150 in 0.001 in E P n P 0.001 in C E n p n C B B BJT (Bipolar Junction Transistor) tạo nên từ lớp bán dẫn p n xen kẽ Ba vùng bán dẫn transistor gọi : vùng Phát (Emitter - E) ; Nền (Base - B) Thu (Collector - C) Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử II Cấu trúc nguyên lý hoạt động transitor II.1 Cấu trúc transitor Mối nối pn vùng vùng thu gọi mối nối nền-thu (BC) Tương tự mối nối pn vùng vùng phát mối nối phát (BE) Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử II Cấu trúc nguyên lý hoạt động transitor II.1 Cấu trúc transitor Về kí hiệu Transistor cần ý mũi tên đặt cực Emitter Base có chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử II.2 Nguyên lý hoạt động transitor BJT Transistor BJT hoạt động nhiều chế độ khác tuỳ thuộc vào cách phân cực mối nối BE CB Chế độ BE CB Ngưng dẫn Phân cực nghịch Phân cực nghịch Tích cực Phân cực thuận Phân cực nghịch Bão hoà Phân cực thuận Phân cực thuận Trong mạch khuếch đại tuyến tính chế độ tích cực thường sử dụng Chương 5: Transitor Nhập môn Điện tử II.2 Nguyên lý hoạt động transitor BJT Chế độ tích cực transistor Chương 5: Transitor Nhập mơn Điện tử II.2 Nguyên lý hoạt động transitor BJT Xét hoạt động transitior npn chế độ tích cực Chương 5: Transitor 10 Nhập môn Điện tử V Đường tải chiều (đường thẳng lấy điện – dc load line) Điểm tĩnh điều hành Q Chương 5: Transitor 33 Nhập môn Điện tử V Đường tải chiều (đường thẳng lấy điện – dc load line) Điểm tĩnh điều hành Q Ví dụ: Tìm điểm Q cho mạch hình vẽ vẽ đường tải chiều Cho =200 Chương 5: Transitor 34 Nhập môn Điện tử VI Phân cực transistor BJT có nhiều ứng dụng thiết bị điện tử, tùy theo ứng dụng cụ thể mà BJT cần cung cấp điện dòng điện cho chân cách thích hợp Phân cực (định thiên) áp đặt hiệu điện cho cực BJT Phân cực BJT chọn nguồn điện DC điện trở cho IB , IC , VCE có trị số thích hợp theo u cầu hoạt động BJT theo vùng hoạt động transistor Chương 5: Transitor 35 Nhập môn Điện tử VI Phân cực transistor Phương pháp chung để phân giải mạch phân cực gồm ba bước: Bước 1: Dùng mạch điện ngõ vào để xác định dòng điện ngõ vào (IB IE) Bước 2: Suy dòng điện ngõ từ liên hệ IC=βIB hay IC=αIE Bước 3: Dùng mạch điện ngõ để tìm thơng số lại (điện chân, chân BJT ) Chương 5: Transitor 36 Nhập môn Điện tử VI.1 Phân cực cố định (Fixed – Bias) Mạch ngõ vào BE (Base-Emitter): VCC  RB I B  VBE => VCC  VBE IB  RB Với VBE = 0.7V BJT Si VBE = 0.3V Ge Suy : IC=βIB Chương 5: Transitor 37 Nhập môn Điện tử VI.1 Phân cực cố định (Fixed – Bias) Mạch ngõ BC (Collector-Base): Hay => VCC  RC I C  VCE VCE  VCC  RC I C IC  VCC  VCE RC Đây phương trình đường tải chiều Dòng cực thu bão hoà: I Csat  Chương 5: Transitor VCC RC 38 Nhập môn Điện tử VI.1 Phân cực cố định BJT (Fixed – Bias) Ví dụ 1: Cho mạch điện hình vẽ, tính giá trị IB , IC , IE , VCE ĐS I B  47,08 A, I C  2,35mA, I E  2,397mA VCE  4, 245V Chương 5: Transitor 39 Nhập môn Điện tử VI.1 Phân cực ổn định cực phát Mạch giống mạch phân cực cố định, cực emitter mắc thêm điện trở RE xuống mass Cách tính phân cực có bước giống mạch phân cực cố định Mạch ngõ vào BE VCC  RB I B  VBE  RE I E Thay: => I E  1    I B VCC  VBE IB  RB  1    RE Suy : IC=βIB Chương 5: Transitor 40 Nhập môn Điện tử VI.1 Phân cực ổn định cực phát Mạch ngõ BC (Collector-Base): VCC  RC I C  VCE  RE I E Dòng điện cực thu bảo hòa ICsat I Csat Chương 5: Transitor VCC  RC  RE 41 Nhập môn Điện tử VI.1 Phân cực ổn định cực phát Ví dụ 2: Cho mạch điện hình vẽ, tính giá trị IB , IC , IE , VCE ĐS I B  36,35.106 A, I C  3,635.103 A I E  3,671.103 A, VCE  9V Chương 5: Transitor 42 Nhập môn Điện tử VI.3 Phân cực cầu chia Mạch ngõ vào BE VB  VBE  VE  VBE  I E R E Hay VB  R2 VCC ( R1  R2 ) Mạch ngõ BC: VCC  IC RC  VCE  VE Dòng điện cực thu bảo hòa ICsat I Csat Chương 5: Transitor VCC  RC  RE 43 Nhập môn Điện tử VI.3 Phân cực cầu chia Ví dụ 3: Cho mạch điện hình vẽ, tính giá trị IB , IC , IE , VCE Biết VBE =0,7V, IE ≃ IC ĐS VB  2V , VE  1,3V , I C ; I E  0,867.103 A VC  13,33V , VCE  12,03V Chương 5: Transitor 44 Nhập môn Điện tử VI.4 Phân cực với hồi tiếp điện Mạch ngõ vào BE VCC   I C  I B  RC  I B RB  VBE Thay: IC=βIB IB  VCC  VBE RB     1 RC Mạch ngõ CE VCC   I C  I B  RC  VCE Chương 5: Transitor 45 Nhập môn Điện tử I.4 Phân cực với hồi tiếp điện Ví dụ 4: Cho mạch điện hình vẽ, tính giá trị IB , IC , IE , VCE Biết VBE =0,7V Giải Mạch ngõ vào BE VCC   I C  I B  RC  I B RB  VBE Thay: IC=βIB IB  VCC  VBE RB     1 RC Mạch ngõ CE VCC   I C  I B  RC  VCE Chương 5: Transitor 46 Nhập môn Điện tử VI.4 Phân cực với hồi tiếp điện Ví dụ 5: Cho mạch điện hình vẽ, tính giá trị IB , IC , IE , VCE Biết VBE =0,7V Chương 5: Transitor 47 ... cực thu IC Chương 5: Transitor 15 Nhập môn Điện tử II.2 Nguyên lý hoạt động transitor BJT • Hệ thức dòng điện Transistor IE  IB  IC Chương 5: Transitor 16 Nhập môn Điện tử III Các thông số BJT... đất Chương 5: Transitor 27 Nhập môn Điện tử E UEC=40V 150 A B UEC=30V IB(μA) UEC=20V IV.3 Mạch cực C chung (Common Collector) V UOut 100 A UIn V C CC 50 -3 -4 .5 -6 VBC (V) Họ đặc tuyến ngõ vào Chương. .. Cực E cực nối đất gần nối đất Chương 5: Transitor 24 Nhập môn Điện tử IV.2 Mạch cực E chung (Common Emitter) Họ đặc tuyến ngõ vào Chương 5: Transitor 25 Nhập môn Điện tử IV.2 Mạch cực E chung