e) Laser diode (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
IV.1 PHÂN CỰC BẰNG CẦU CHIA THẾ
Hình 4-1a là mạch phân cực transistor được dùng rất phổ biến trong các ứng dụng: phân cực bằng cầu chia thế. Mạch phân cực là cầu chia thế gồm 2 điện trở R1 và R2. Vì vậy mạch gọi là mạch phân cực bằng cầu chia thế. Tiếng Anh là Voltage Divider Bias (VDB).
a) b) c) Hình 4-1: Phân cực VDB
Phân tích đơn giản (simplified analysis). Trong mạch VDB được thiết kế tốt dịng base nhỏ hơn dịng chảy qua cầu chia thế. Do đĩ dịng base ảnh hưởng khơng đáng kể lên cầu chia thế. Vì vậy cĩ thể ngắt mạch base khỏi cầu chia thế để cĩ mạch tương đương như hình 4-1b. Trong mạch này, thế ra của cầu chia thế bằng
VTH= (R2VCC)/(R1+R2)
Lý tưởng thì VTH chính là nguồn nuơi mạch base VBB như hình 4-1c. Phân cực bằng cầu chia thế thực chất là phân cực emitter. Nĩi cách khác hình 4-1c là mạch tương đương của hình 4-1a. Vậy mạch phân cực VDB tạo ra dịng emitter cố định. Do đĩ mạch phân cực VDB cĩ điểm Q khơng phụ thuộc βdc.
Cĩ một sai số nhỏ trong cách tiếp cận đơn giản này. Chúng ta sẽ phân tích nĩ trong các phần sau. Điểm mấu chốt (crucial) ở đây là: trong một mạch VDB được thiết kế tốt, sai số khi sử dụng mạch tương đương hình 4-1c là rất bé. Nĩi cách khác, các nhà thiết kế chọn lựa cĩ cân nhắc các giá trị linh kiện sao cho mạch hình 4-1a giống như mạch hình 4-1c.
Kết luận: Trong mạch phân cực VDB, sau khi tính VBB, phần tính tốn cịn lại giống hệt như các bước tính cho mạch phân cực emitter ở chương 3. Ở đây chúng ta liệt kê ra các phương trình cĩ thể dùng khi phân tích mạch VDB.
VBB=(R2/(R1+R2))VCC (4-1) VE=VBB -VBE (4-2) IE=VE/RE (4-3) IC ≈ IE (4-4) VC = VCC - ICRC (4-5) VCE = VC - VE (4-6) Các bước phải làm là:
• Tính thế VBB của cầu chia thế
• Trừ 0.7V để cĩ thế emitter
• Chia cho điện trở emitter để cĩ dịng emitter
• Giả sử dịng collector xấp xỉ dịng emitter
• Tính thế collector so với đất bằng cách trừ VCC cho sụt thế trên RC
• Tính thế VCE bằng cách trừ VC cho VE Ví dụ: Tính VCE cho mạch hình 4-2.
Hình 4-2 Cầu chia thế tạo ra thế khơng tải bằng VBB= (2.2KΩ / (10KΩ+2.2KΩ) )10V = 1.8V VE= 1.8V - 0.7V =1.1V
Dịng emitter bằng IE = 1.1V/1KΩ = 1.1mA
Vì dịng collector xấp xỉ dịng emitter nên thế collector so với đất bằng VC = 10V – (1.1mA)(3.6KΩ)= 6.04V
Hiệu thế giữa collector và emitter bằng VCE = 6.04V – 1.1V = 4.94V