Transistor gồm ba lớp bỏn dẫn ghộp với nhau hỡnh thành hai mối tiếp giỏp P-N , nếu ghộp theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghộp theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau .
Hỡnh 3.16: Cấu tạo bờn trong transistor
ã Ba lớp bỏn dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bỏn dẫn B rất mỏng và cú nồng độ tạp chất thấp.
ã Hai lớp bỏn dẫn bờn ngoài được nối ra thành cực phỏt ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực gúp ( Collector ) viết tắt là C, vựng bỏn dẫn E và C cú cựng loại bỏn dẫn (loại N hay P ) nhưng cú kớch thước và nồng độ tạp chất khỏc nhau nờn khụng hoỏn vị cho nhau được.
3.2.2. Nguyờn lý làm việc
ã Khi cụng tắc mở , ta thấy rằng, mặc dự hai cực C và E đó được cấp điện nhưng vẫn khụng cú dũng điện chạy qua mối C E ( lỳc này dũng IC = 0 )
ã Khi cụng tắc đúng, mối P-N được phõn cực thuận do đú cú một dũng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cụng tắc => qua R hạn dũng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dũng IB
ã Ngay khi dũng IB xuất hiện => lập tức cũng cú dũng IC chạy qua mối CE làm búng đốn phỏt sỏng, và dũng IC mạnh gấp nhiều lần dũng IB
ã Như vậy rừ ràng dũng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dũng IB và phụ thuộc theo một cụng thức .
IC = β.IB
ã Trong đú IC là dũng chạy qua mối CE ã IB là dũng chạy qua mối BE
ã β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Giải thớch : Khi cú điện ỏp UCE nhưng cỏc điện tử và lỗ trống khụng thể vượt qua mối tiếp giỏp P-N để tạo thành dũng điện, khi xuất hiện dũng IBE do lớp bỏn dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vỡ vậy số điện tử tự do từ lớp bỏn dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giỏp sang lớp bỏn dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số cỏc điện tử đú thế vào lỗ trống tạo thành dũng IB cũn phần lớn số điện tử bị hỳt về phớa cực C dưới tỏc dụng của điện ỏp UCE => tạo thành dũng ICE chạy qua Transistor.
* Xột hoạt động của Transistor PNP .
Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tớnh của cỏc nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dũng IC đi từ E sang C cũn dũng IB đi từ E sang B.
3.2.3. Phõn cực cho Transistor a. Cỏch mắc Bazơ chung (CB)
Tớn hiệu vào hai cực E- B, tớn hiệu ra lấy trờn hai cực C - B, cực B chung cho cả tớn hiệu vào và tớn hiệu ra. Cực B đấu mỏt với tớn hiệu xoay chiều. Cỏch mắc sơ đồ CB được minh hoạ trờn Hỡnh 3.18.
Trờn hỡnh vẽ mũi tờn chỉ chiều của dũng điện trờn cỏc cực của tranzito. Để thấy rỏ quan hệ giữa 3 cực của tranzito trong cỏch mắc CB người ta dựng hai đặc tuyến:
đặc tuyến vào và đặc tuyến ra. Đặc tuyến vào cho Hỡnh 5.16.a mụ tả quan hệ giữa dũng vào IE với điện ỏp vào UBE, ứng với cỏc giỏ trị khỏc nhau của điện ỏp ra UCB.
a. Tranzito PNP; b. Tranzito NPN Hỡnh3.18:. Sơ đồ cỏch mắc CB
Đặc tuyến ra (Hỡnh 3.19 ) mụ tả quan hệ giữa dũng điện IC với điện ỏp ra UCB ứng với cỏc giỏ trị khỏc nhau của dũng điện vào IE. Trờn đặc tuyến này được chia làm 3 vựng: vựng tớch cực, vựng cắt, vựng bóo hoà
a. Đặc tuyến vào; b. Đặc tuyến ra Hỡnh 3.19: Đặc tuyến của cỏch mắc CB
Hỡnh 3.20: Dũng bóo hoà ngược ICO
Vựng tớch cực được dựng để khuếch đại tớn hiệu (nờn cũn được gọi là vựng khuếch đại), trong vựng tớch cực chuyển tiếp emitơ được phõn cực thuận, chuyển tiếp colectơ được phõn cực ngược. Ở phần thấp nhất của vựng tớch cực (đường IE = 0), dũng IC là dũng bóo hoà ngược, dũng ICO rất nhỏ cỡ (m A) và thường được kớ hiệu thay cho ICBO(Hỡnh 3.20)
Khi tranzito hoạt động trong vựng tớch cực cú quan hệ gần đỳng IE = IC. Vựng cắt là vựng mà ở đú dũng IC = 0. Trong vựng cắt chuyển tiếp emitơ và colectơ đều phõn cực ngược.
Vựng bóo hoà là vựng ở bờn trỏi đường UCB = 0 trờn đặc tuyến ra. Trong vựng bóo hoà chuyển tiếp emitơ và colectơ đều phõn cực thuận
b. Cỏch mắc Emitơ chung (CE):
Tớn hiệu vào hai cực B - E, tớn hiệu ra lấy trờn hai cực C - E, cực E chung cho cả tớn hiệu vào và tớn hiệu ra. Cực E đấu mỏt với tớn hiệu xoay chiều.
a.Tranzito NPN; b. Tranzito PNP Hỡnh 3.20: Sơ đồ cỏch mắc CE
Trong cỏch mắc CE, đặc tuyến ra là quan hệ giữa dũng IC và điện ỏp ra UCE, ứng với khoảng giỏ trị của dũng vào IB. Đặc tuyến vào là quan hệ giữa dũng vào IB và điện ỏp vào UBE,ứng với khoảng giỏ trị của điện ỏp ra UCE.
Chỳ ý rằng trờn hỡnh 3.21, độ lớn của IB khoảng m A, cũn độ lớn của IC cở mA.Vựng tớch cực của cỏch mắc CE là miền ở bờn phải của nột đứt UCEbh và phớa trờn đờng IB = 0.
a. Đặc tuyến vào ; b. Đặc tuyến ra Hỡnh 3.21: Đặc tuyến của cỏch mắc CE
Vựng phớa trỏi đường UCEbh là vựng bóo hoà. Vựng cắt là vựng ở phớa dới đờng IB = 0.
Trong vựng tớch cực chuyển tiếp emitơ được phõn cực thuận, chuyển tiếp colectơ được phõn cực ngược, vựng này được dựng để khuếch đại điện ỏp, dũng điện hoặc cụng suất. Theo đặc tuyến Hỡnh 3.21 b khi IB = 0 thỡ dũng IC ± 0. điều này được giói thớch như sau:
(3.1) + Hệ số b:
Trong chế độ một chiều, để đỏnh giỏ khả năng điều khiển của dũng IB đối với dũng IC, người ta định nghĩa hệ số
c. Cỏch mắc colectơ chung (CC):
Tớn hiệu vào hai cực B - C, tớn hiệu ra lấy trờn hai cực E - C. Cực C đấu mass với tớn hiệu xoay chiều. Sơ đồ cỏch mắc CC được cho trờn Hỡnh 5.10
a. Tranzito NPN; b. Tranzito PNP Hỡnh 3.22: Sơ đồ cỏch mắc CC
Đặc tuyến vào và đặc tuyến ra của cỏch mắc CC tơng tự nh cỏch mắc CE, bằng cỏch thay IC bởi IE, UCE bởi UEC.
3.2.4. Cỏc thụng số kỹ thuật
Khi sử dụng tranzito cần lưu ý cỏc tham số của nú. cỏc tham số này đều cú ghi trong sổ tay tra cứu. Sau đõy là cỏc tam số chớnh
- Dũng gúp lớn nhất cho phộp (ICm)): nếu dũng gúp một chiều vợt quỏ trị số cho phộp thỡ tranzito cú thể bị hỏng.
- Điện ỏp gúp lớn nhất cho phộp (Ucm): cả hai điện ỏp UCE và U CB đều phải d- ưới mức cho phộp, nếu vợt quỏ thỡ tranzito cú thể bị hỏng.
- Cụng suất tiờu tỏn tối đa cho phộp (Ptt)) là mức cụng suất lớn nhất tiờu tỏn ở tiếp giỏp gốc – gúp trong một thời gian dài mà tranzito vẫn làm việc bỡnh thư- ờng.
- Hệ số khuếch đại dũng điện ỏ (mạch gốc chung) hay ũ (mạch phỏt chung): ỏ hay ũ càng lớn thỡ khả năng khuếch đại tớn hiệu của nú càng lớn.
- Tần số cắt fClà tần số khi tranzito làm việc thỡ hệ số khuếch đại dũng điện của nú giảm đi 0,7 lần trị số lỳc nú làm việc ở tần số thấp. Ở tần số cao hơn thỡ hệ số khuếch đại dũng điện càng giảm nhanh. Người ta cũn xỏc định tần số tới hạn fT là tần số mà hệ số khuếch đại dũng điện ũ của tranzito cũn bằng 1
- Dũng gúp ngược hay dũng dũ ICo; là dũng gúp khi mạch vào hở mạch, đối với mạch gốc chung ta cú dũng ICo (tức là ICbo). Với mạch phỏt chung ta cú ICe. Dũng này càng nhỏ thỡ tranzito càng tốt, tranzito silic cú dũng dũ nhỏ rất nhiều so với tranzito gecmani.
- Giới hạn nhiệt độ làm việc: nhiệt độ càng tăng thỡ ICotăng, ICm, UCm, Ptt đều giảm và tranzito làm việc khụng ổn định. Do đú, phải cú giới hạn nhiệt độ của tranzito. Tranzito chế tạo bằng silớc cú giới hạn nhiệt độ làm việc cao hơn tranzito chế tạo bằng gecmani.
Hệ số tạp õm: Hệ số tạp õm của cỏc loại tranzito đều cú ghi trong sổ tay và tớnh theo dB. Tranzito cú hệ số tạp õm càng nhỏ thỡ trị số dB càng lớn.
Hỡnh 3.23: Vựng hoạt động của tranzitor
Đối với mỗi tranzito cú một vựng làm việc trờn đặc tuyến ra, nếu tranzito hoạt động trong vựng này sẽ cú tỷ lệ tớn hiệu ra trờn tớn hiệu vào là lớn nhất với độ mộo nhỏ nhất. Vựng này sẽ bị giới hạn bởi một vài tham số như dũng IC lớn nhất ICmax (đối với cỏch mắc CE).
Với tranzito cho trờn Hỡnh 5.22 thỡ PCmax = 300mW.
Vớ dụ, chọn IC = ICmax = 50mA suy ra UCE = 6 V. Chọn UCE = UCemax = 20V, suy ra IC = 15mA. Nếu chọn IC nằm giữa hai khoảng trờn, IC = 25mA thỡ UCE = 12V. Với 3 điểm trờn ta cú thể vẽ được đường cong cụng suất (cú thể lấy thờm cỏc điểm khỏc).
Như vậy, vựng hoạt động của tranzito bị giới hạn bởi cỏc tham số: ICEO Ê ICÊ ICmax
UCEbhÊ UCEÊ UCEmax UCE. ICÊ PCmax Chỳ ý với cỏch mắc CB thỡ PCmax = UCB. IC
3.2.5. Cỏch kiểm tra xỏc định cực tớnh và chất lượng Transistora. Thực hành nhận dạng transistor a. Thực hành nhận dạng transistor
Hỡnh 3.24: Hỡnh dỏng transistor thực tế
* Hiện nay trờn thị trường cú nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thụng dụng nhất là cỏc transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc.
Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A..., B..., C..., D... Vớ dụ A564, B733, C828, D1555 trong đú cỏc Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP cũn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. cỏc Transistor A và C
thường cú cụng xuất nhỏ và tần số làm việc cao cũn cỏc Transistor B và D thường cú cụng xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn.
Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N... vớ dụ 2N3055, 2N4073 vv...
Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cỏi. Chữ cỏi thức nhất cho biết loại búng : Chữ A và B là búng thuận , chữ C và D là bũng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bũng õm tần, A và G là búng cao tần. Cỏc chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thớ dụ : 3CP25 , 3AP20 vv..
b. Thực hành đo transistor
(1) Hóy tỡm chõn B.
Bạn lấy thang đo Rx1, tỡm đo trờn hai chõn của transistor, đo chiều này kim khụng lờn, rồi cho đảo dõy đo kim cũng khụng lờn, Bạn kết luận hai chõn đang đo là chõn E (Emitter, chõn phun dũng) và chõn C (Collector, chõn thu gom dũng), vậy chõn cũn lại chớnh là chõn B (Base, chõn nền) của transistor.
Hỡnh 3.26: Sơ đồ đo và kiểm tra chõn B của BJT PNP
Do đú, Bạn hóy lấy thang đo ohm Rx10K, lỳc này trờn dõy đo sẽ cú 12V (từ nguồn pin 9V + với nguồn pin 3V), dựng mức ỏp này đo nghịch trờn mối nối B-C (kim sẽ khụng lờn) và đo nghịch trờn mối nối B-E, kim sẽ lờn, vỡ sao cú khỏc biết này? vỡ mối nối B-E chịu ỏp 9V đó bị đỏnh thủng ở mức ỏp 12V của mỏy đo. Qua dấu hiệu này Bạn dễ dàng xỏc định được chõn C và chõn E.
(4) Hóy xỏc định độ lợi dũng điện của transistor.
Lấy thang đo ohm Rx10, chập hai dõy đo, chỉnh kim về vạch 0 Ohm.
Cắm transistor C1815 vào đỳng chõn C, B, E của 3 lỗ cắm NPN trờn mỏy đo. Kim lờn, Bạn đọc kết quả trờn vạch chia HEF. Kim chỉ 200, cú nghĩa là độ lợi dũng điện của transistor 2SC1815 là 200 lần (nú cú nghĩa dũng điện IC chảy ra trờn chõn C lớn
hơn dũng điện IB chảy ra trờn chõn B là 200 lần). Tham số HFE cũn gọi là hệ số beta của transistor
Với transistor PNP cũng làm tương tự, cắm transistor vào 3 chõn C, B, E của bộ chõn cắm PNP và đọc kết quả trờn vạch chia HFE, Bạn sẽ biết được độ lợi dũng điện HFE của transistor
Hỡnh 3.27 Sơ đồ xỏc định độ lợi của transistor
Bài tập thực hành dành cho học viờn
v Mục tiờu:
- Biết được phương phỏp xỏc định chõn tranzito bằng VOM
- Điều chỉnh điện trở định thiờn để phõn cực cho tranzito đỳng chỉ tiờu kỹ thuật.
- Tớnh toỏn được chế độ 1 chiều của cỏc mạch định thiờn.
Hỡnh thức tổ chức:
- Học viờn được biờn chế vào từng nhúm 5 người tiến hành làm bài tập: - Viết bỏo cỏo chi tiết về bài tập đó làm.
Sau khi khảo sỏt xong cả nhúm cựng nhau xõy dựng đề cơng bỏo cỏo chung của nhúm. Từng thành viờn trong nhúm sẽ được phõn cụng thực hiện một khớa cạnh của bài tập.Trong nhúm sẽ cú một người chịu trỏch nhiệm điều hành và ghộp nối để hoàn thành bản bỏo cỏo tổng thể.
+Trỡnh bày phải đầy đủ và mạch lạc, cú tớnh thực tiễn.
Bài 3.1. Trỡnh bày cấu tao, kớ hiệu quy ước và nguyờn lý hoạt động của tranzito lưỡng cực (BJT)
Bài 3.2: Tranzito cú mấy kiểu mắc mạch cơ bản? Trỡnh bày cụ thể cỏc kiểu mạch trờn và phõn biệt cỏc thành phần dũng điện,điện ỏp ngừ vào và ngừ ra trong mỗi cỏch mắc.
Bài 3.3: Cỏc thành phần dũng điện quan trọng nhất của BJT và cỏc hệ thức liờn hệ giữa cỏc dũng điện này.
Bài 3.4: Mạch định thiờn cho BJT nhằm mục đớch gỡ? Cú mấy kiểu mạch định thiờn? trỡnh bày cụ thể cỏc kiểu mạch định thiờn trờn.
Bài 3.5: Đặc tuyến tải 1 chiều của BJT là gỡ? Cỏch xỏc định đặc tuyến này? Hóy chỉ ra điểm làm việc một chiều Q trờn đường tải này; nếu thay đổi giỏ tri RC thỡ điểm làm việc tĩnh sẽ thay đổi nh thế nào trờn đặc tuyến?
Bài 3.6: Đặc tuyến Von – Ampe vào và ra của BJT trong 3 kiểu mắc EC, BC, CC biểu hiện quan hệ đến cỏc tham số nào của tranzito?
Bài 3.7: Trỡnh bàycỏch nhận dạng cỏc loại tranzito BJT bằng mó số ghi trờn thõn tranzito.
Bài 3.8: Khi dựng VOM để xỏc định cỏc cực E, B, C của tranzito thỡ sử dụng thang đo nào? trỡnh bày cỏch xỏc định cỏc cực E,B,C của tranzito bằng VOM.
Bài 3.9: Để nhận biết tranzito tốt, xấu thỡ dựng phương phàp nào? Trỡnh bày cụ thể phương phỏp đú.
Bài 3.10:Tỡm cõu trả lời đỳng:
a. Tranzito PNP sẽ dẫn điện khi:
Đ UE< UB< UC
Đ UE> UB> UC
Đ UE> UB < UC
ã |UC | > |UB |> |UE|
b. Tranzito NPN sẽ dẫn điện khi:
o UC> UB> UE
o UC> UB> UE
o UC< UB< UE
c. Tranzito BJT dựng để:
o Khuếch đại
o Tạo dao động
o Chỉnh lưu dũng xoay chiều
o Tỏch súng
Bài 3.11*: Cho mạch CE, trỡnh bày cỏch điều chỉnh cho Q1, Q2, Q3 thụng mạnh, thụng yếu trong từng trường hợp trờn Hỡnh a, Hỡnh b và Hỡnh c.
Hỡnh a R2 R4 R3 +Ucc Q1 R1 Hỡnh b R2 Q2 R4 R3 +Ucc R1 Hỡnh c R2 Q3 R4 - Ucc R3 R1
Bài 3.12*: Cho mạch như Hỡnh dưới đõy:
- Ur 10MF 10MF Uv 20V 2k 1k 430k 0 Tớnh cỏc trị số của: IB,IC,UCE, UC, UE, UB, UB
I. Trả lời cỏc cõu hỏi và bài tập Bài 5.11*:
ỉ Mạch Hỡnh a
- Để chỉnh cho Q1thụng mạnh, ta cú 2 cỏch: làm tăng điện thế UB của tranzito hoặc làm giảm điện thế UE.
+ Muốn tăng UB ta giảm R3 hoặc tăng R4 + Muốn giảm UE ta giảm R2
- Để chỉnh cho Q1thụng yếu, ta cú 2 cỏch: làm giảm điện thế UB của tranzito hoặc làm tăng điện thế UE
+ Muốn giảm UB ta tăng R3 hoặc giảm R4 + Muốn tăng UE ta tăng R2
khụng cú tỏc dụng nhiều bởi do lấy hồi tiếp từ chõn C về: Nếu giả sử làm giảm R3 để cú UB tăng dẫn đến Q2 thụng mạnh, UC giảm hồi tiếp qua R3 về làm giảm UB Q2 thụng yếu trở lại. + Muốn chỉnh UE giảm ta giảm R2 - Để chỉnh Q2 thụng yếu thỡ ngược lại. Như vậy muốn Q2 chạy mạnh ta tăng điện trở phõn ỏp hoặc giảm điện trở E