Transistor lưỡng cực BJT: Đặc điểm, phân cực và mạch khuếch đại

MỤC LỤC

TRANSISTOR Lưỡng cực BJT

Là một linh kiện bán dẫn có ba cực có khả năng khuếch đại tín hiệu hoặc hoạt động như một khoá đóng mở, rất thông dụng trong nghành điện tử. JE phân cực thuận và JC phân cực nghịch, nghĩa là đối với BJT loại npn thì phải thoả mãn VBE>0 và VCB>0 , đối với BJT loại pnp thì ngược lại. BJT có ba cực, tuỳ theo theo việc chọn cực nào làm cực chung cho mạch vào và mạch ra mà có ba sơ đồ s au( ta chỉ xét sơ đồ dạng đơn giản hoá).

Tuỳ theo diện tích mặt tiếp xúc , vật liệu và công nghệ chế tạo…Mỗi BJT chỉ cho phép một dòng điện tối đa trên mỗi điện cực là IEmax, IBmax, ICmax. Ngoài ra trên các tiếp xúc JE, JC có các điện áp cực đại cho phép VCbmax, VBemax, VCemax để không gây đánh thủng các tiếp xúc. Mạch khuếch đại dùng BJT, phân cực bằng dòng IB cố định Ta thấy dòng IB có giá trị không đổi tuỳ thuộc vào VCC và RB nên mạch có tên là phân cực bằng dòng IB cố định.

Khi nhiệt độ tăng dòng IC, IE tăng làm VC giảm, thông qua điện trở RB làm điện áp phân cực cho cực B là VBE giảm, làm BJT dẫn yếu lại làm giảm dòng IC.

Mạch khuếch đại dùng BJT

Sơ đồ tương đương của BJT đối với tín hiệu nhỏ xoay chiều theo tham sè chuÈn
Hệ số khuếch đại điện áp K u

Hệ số khuếch đại dòng điện Ki phụ thuộc vào  của BJT, giá trị điện trở của bộ phân áp, điện trở Rc, Rt. Nếu không có tụ CE thì trong sơ đồ tương đương của mạch sẽ có Re nối giữa cực E và điểm đất. Nên điện áp ra trên tải sẽ bị giảm theo, vì vậy hệ số khuếch đại điện áp của mạch gi ảm.

Mạch khuếch đại công suất là mạch khuếch đại tín hiệu lớn (tín hiệu mà khoảng biến thiên biên độ lớn ). Tín hiệu điện lấy từ datric (phần tử biến. đổi đại lượng phi điện  đại lượng điện )  qua tầng khuếch đại sơ bộ thì. Ta thấy khi tín hiệu vào hình sin thì trị trung bình đại số của điện áp C - E và dòng collector không đổi vì vậy công suất cung cấp một chiều không phụ thuộc vào tín hiệu vào và ra.

So với tầng khuếch đại tín hiệu nhỏ nó chỉ khác là biên độ của nó lớn, tầng khuếch đại chế độ A hay dùng sơ đồ CE. Mạch này có ưu điểm là tín hiệu ra trung thực, tuy nhiên hiệu suất thấp do biên độ dòng điện và điện áp xoay chiều cực đại chỉ bằng dòng điện và điện. Mạch điện khuếch đại chế độ B phải dùng ít nhất là 2 transistor có cùng cực tính hay khác cực tính (P hoặc N).

Nếutầng công suất dùng 2 transistor cùng cực tính thì tầng kích phải là tầng đảo pha để cấp 2 tín hiệu ng ược pha ở cửa vào. Ưu điểm của mạch này làở chế độ tĩnh sẽ không tiêu thụ dòng do nguồn cung cấp nếu không có tổn hao trên transistor. Như mạch hỡnh trờn đó chỉ rừ,ở nửa chu kỳ dương của tớn hiệu đầu vào, T1 phân cực nghịch nên không dẫn, T2 phân cực thuận nên dẫn.

Mạch khuếch đại công suất OTL 2 BJT trên là 2 BJT bổ phụ có các tham số đối xứng n hau. Dòng xoay chiều ic lần lượt chảy qua tải trong từng bán kỳ tương ứng, tạo nên điện. Mạch khuếch đại công suất OTL 2 BJT trên là 2 BJT bổ phụ có các tham số đối xứng nhau.

Dòng xoay chiều ic lần lượt chảy qua tải trong từng bán k ỳ tương ứng, tạo nên điện áp xoay chiều trên tải.

Mạch ổn áp một chiều

Các loại mạch ổn áp

Ri: điện trở dùng để điều chỉnh sự thay đổi của điện áp đầu vào Rt: điện trở tải. Ta có Ii=IZ+It( định luật Kirchhop I) VV=VRi+VZ( định luật Kirchhop II). Ngược lại, khi tải tiêu thụ dòng cực đại IL=ILmax, dòng qua DZ sẽ tối thiểu.

Khi dòng tải cực đại IL=ILmax, dòng qua DZ là IZ>Imin để DZ vẫn ổn định điên. Khi dòng tải cực tiểu IL=ILmin, dòng qua DZ là IZ<Imax để DZ không bị phá. Do đó linh kiện ổn áp DZ phải gánh hầu như toàn bộ dòng vào trong trường hợp này.

Mạch ổn áp thực hiện theo nguyên lý bù là mạch ổn áp có hồi tiếp nhờ lấy. Có nhiệm vụ tạo ra một mức điện áp không đổi VR(Reference), nó chính là cơ sở cho việc ổn áp, điện áp ngõ ra Vo sẽ bị điều khiển bởi điện áp chuẩn. Có nhiệm vụ lấy một phần điện áp ngõ ra, điện áp này gọi là VS(sample) bằng hay gần bằng mức điện áp chuẩn.

Mạch ổn áp tuyến tính nối tiếp: có phần tử điều chỉnh mắc nối tiếp với tải ngoài. Mạch ổn áp tuyến tính song song: mạch này có phần tử điều chỉnh mắc song song với tải ngoài. Q2: phần tử điều khiển dùng để so sánh điện áp hồi tiếp với điện áp chuẩn và khuếch đại sai lệch đó.

Q1: BJT công suất dùng để điều ch ỉnh điện áp ra theo điện áp vào. Điện áp VS cũng chính là điện áp đưa vào cực nền B của Q2nên Q2 dẫn mạnh, nên VCE2 giảm, Q1.

Hình 6.2.Mạch ổn áp song song dùng Diod Zener

Linh kiện nhiều tiếp xúc p -n

SCR(Silicon controlled Rectifier) 1. Cấu tạo

Nếu có một dòng IG rất nhỏ được đưa đến chân B củaT1 thì dòng IGtạo dòng IC1 lớn hơn, mà IC1=IB2. Dòng IC2=IB1 nên dòng IC1lại lớn hơn trước dẫn đến IC2 lớn hơn trước… Hiên tượng khuếch đại vòng này tiếp tục nên cả hai BJT nhanh chóng bão hoà. Sự joạt động trên cho thấy dòng cửa IG không cần lớn và chỉ cần tồn tại trong thời gian ngắn rồi hai BJT tự khoá vào nhau để dẫn và duy trì dòng bão h oà.

Đồng thời khi cho tắt dòng cực cửa, thạm chí cho dòng cực cửa chạy ngược trở lại thì SCR vẫn dẫn, nghĩa là SCR cho phép mở bằng cực cửa nhưng không cho phép tắt bằng cực cửa. Khi SCR bị phân cực nghịch thì giống như trường hợp của Diod nghĩa là có một dòng rỉ rất nhỏ chạy qua, tuy nhiên khi điện áp nghịch đạt đến điện áp đánh thủng V BR thì SCR trở nên dẫn điện theo chiều nghịch. Ban đàu chưa cấp dòng vào cửa G, khi SCR được phân cực thuận thì đặc tính cũng giống như phân cực nghịch nhưng khi VAKđạt đến giá trị điện áp quay về VBO thì.

Khi cấp dòng vào cửa G thì điện thế quay về nhỏ hơn tức là SCR dễ chuyển sang trạng thái dẫn hơn.

Triac(Triod AC Semiconductor Switch) 1.Ký hiệu

Triac là linh kiện dẫn điện xoay chiều và có cấu trúc rương tự như hai con SCR ghép ngược đầu nhau. Do không còn phân biệt chiều dòng điện nên người ta không sử dụng ký hiệu Anod và Katod nữa mà t hay bằng các ký hiệu lần lượt là MT2, MT1.

Diac

Mạch kiểm soát pha AC dùng Triac được ứng dụng trong ác bộ nguồn AC công suất lớn điều khiển được như: ổn áp AC, điều khiển nhiệt độ, điều khiển tốc độ động cơ AC.

Kỹ thuật xung 8.1 . Khái niệm

Các chế độ làm việc của BJT

Tuỳ theo điện áp phân cực, BJT có thể làm việc ở trạng thái ngưng dẫn, khuếch. Khi điện áp vi âm hoặc nhỏ hơn điện áp ngưỡng, BJT sẽ rơi vào trạng thái ngưng dẫn (hoặc tắt). Khi ngừ vào vi dương , BJT dẫn, tuỳ theo giỏ trị của dũng ngừ vào IB, BJT có thể dẫn khuếch đại hoặc bão hoà.

Vậy điều kiện để BJT hoạt độn g ở chế độ bão hoà thì dòng IB>ICS/.

Các mạch tạo xung cơ bản

Mạch không trạng thái bền (astable)

Quá trình cứ tiếp tục như vậy , trong mạch luôn luôn tự động chuyển trạng thái mà không cần xung kích khởi từ bên ngoài vào. Tụ C1nạp từ Vcc qua Rc1và tiếp xúc JE của BJT Q2 đang dẫn bão hòa với chiều cực tính như hình vẽ để đạt đến giá trị Vc2 Vcc. Thời gian mạch tồn tại ở trạng thái không bền  mạch tạo độ dài xung ra , sau đó mạch tự động trở về trạng thái bền ban đầu.

Người ta chọn 2 thành phần đối xứng nhau, nhưng trong thực tế, 2 BJT có các thông số khác nhau. Khi đóng điện áp nguồn, BJT này dẫn mạnh thì BJT kia đẫn yếu hơn. Nhưng mạch là hồi tiếp dương khép kín nên làm cho BJ T dẫn mạnh trở thành dẫn bão hòa, còn BJT kia sẽ dần dần tắt hẳn.

( Khi BJT làm việc ở chế độ ngưng dẫn hay dẫn bão hòa thì ít chịu ảnh hưởng của nhiễu so với khi BJT làm việc ở chế độ khuếch đại). Như vậy mạch chuyển sang trạng thái bền thứ hai ứng với Q1 dẫn bão hòa, Q2tắt.

Hình 8.8. Sơ đồ mạch và dạng sóng của mạch không trạng thái bền

CH¦¥NG 9: Kü thuËt sè

Các phương pháp biểu diễn hàm Boole

Có ba cách phân loại cổng logic: phân loại cổng theo chức năng, phân loại cổng theo phương phỏp chế tạo, phõn loại cổng theo ngừ ra. Cổng NOT còn được gọi là cổng đảo, cổng gồm một đầu vào x và một đầu ra F.