Chương 3: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của BJT

Chia sẻ: dinhnhambk

Ng-ời ta lấy hai loại bán dẫn ghép theo thứ tự P-N-P hoặc N-P-N thì đ-ợc một cấu trúc của loại Tranzito tiếp giáp l-ỡng cực v đ-ợc viết tắt l BJT (Bipolar Junction Transistor). Khái niệm l-ỡng cực (Bipolar) ở đây đ-ợc hiểu l Tranzito dùng hai loại hạt dẫn đa số: đó l điện tử (nn mang điện tích âm) v lỗ trống (pp mang điện tích d-ơng). Tuỳ theo cách ghép hai chất bán dẫn m ng-ời ta có loại Tranzito PNP v Tranzito NPN...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Chương 3: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của BJT

Môc
Môc lôc
3.1. CÊu t¹o v nguyªn lý l m viÖc cña BJT ........................................................................................2
3.1.1. CÊu t¹o cña BJT ....................................................................................................................2
3.1.2. Nguyªn lý l m viÖc cña BJT .................................................................................................3
3.1.3. Quan hÖ dßng ®iÖn IE, IB, IC v c¸c hÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn α, β .....................................5
3.2. C¸c d¹ng m¾c m¹ch c¬ b¶n cña BJT.............................................................................................7
3.3. Giíi h¹n vïng l m viÖc cña BJT .................................................................................................13
3.4. Ph−¬ng tr×nh ®−êng t¶i v ®iÓm l m viÖc tÜnh (chÕ ®é 1 chiÒu) .................................................15
3.5. Ph©n cùc cho BJT........................................................................................................................16
3.5.1. Ph©n cùc Baz¬ (hay ph©n cùc b»ng dßng cè ®Þnh)..............................................................16
3.5.2. Ph©n cùc Emit¬ ...................................................................................................................18
3.5.3. Ph©n cùc b»ng ph©n ¸p........................................................................................................20
3.5.4. Ph©n cùc b»ng håi tiÕp Colect¬...........................................................................................22
3.6. HÖ sè æn ®Þnh S...........................................................................................................................23
3.6.1. §Þnh nghÜa hÖ sè æn ®Þnh ....................................................................................................23
3.6.2. HÖ sè æn ®Þnh cho c¸c lo¹i m¹ch ph©n cùc .........................................................................24
3.7. Ph−¬ng ph¸p lùa chän ®iÓm c«ng t¸c tÜnh Q dùa trªn c¸c tham sè v ®Æc tÝnh cña BJT ............26
3.8. BJT chuyÓn m¹ch........................................................................................................................29
3.8.1. ChÕ ®é chuyÓn m¹ch cña BJT .............................................................................................29
3.8.2. ChÕ ®é c¾t dßng v b o ho cña BJT..................................................................................30
3.9. BJT l m viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i tÝn hiÖu nhá. .........................................................................31
3.9.1. Kh¸i niÖm............................................................................................................................31
3.9.2. BiÕn ®æi s¬ ®å m¹ch nguyªn lý sang s¬ ®å t−¬ng ®−¬ng ....................................................31
3.9.3. Mét sè tham sè c¬ b¶n trong m¹ch khuÕch ®¹i...................................................................32
3.9.4. §−êng t¶i v ®iÓm l m viÖc ®éng .......................................................................................33
3.9.5. S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng tham sè vËt lý - re .................................................................................33
3.9.6. S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng tham sè h (hybrid)................................................................................36




1
Ch−¬ng
Ch−¬ng 3. Transistor tiÕp gi¸p l−ìng cùc BJT
(Bipolar Junction Transistor)

3.1. CÊu t¹o v nguyªn lý l m viÖc cña BJT
3.1.1. CÊu t¹o cña BJT
Ng−êi ta lÊy hai lo¹i b¸n dÉn ghÐp theo thø tù P-N-P hoÆc N-P-N th× ®−îc mét cÊu
tróc cña lo¹i Tranzito tiÕp gi¸p l−ìng cùc v ®−îc viÕt t¾t l BJT (Bipolar Junction
Transistor). Kh¸i niÖm l−ìng cùc (Bipolar) ë ®©y ®−îc hiÓu l Tranzito dïng hai lo¹i
h¹t dÉn ®a sè: ®ã l ®iÖn tö (nn mang ®iÖn tÝch ©m) v lç trèng (pp mang ®iÖn tÝch
d−¬ng). Tuú theo c¸ch ghÐp hai chÊt b¸n dÉn m ng−êi ta cã lo¹i Tranzito PNP v
Tranzito NPN. Tranzito BJT cã 3 cùc ®−îc gäi tªn v ký hiÖu nh− sau:
Emit¬ - Ký hiÖu l E (tiÕng Anh viÕt l Emitter)
Baz¬ - Ký hiÖu l B (tiÕng Anh viÕt l Base)
Colect¬ - Ký hiÖu l C (tiÕng Anh viÕt l Collector)
3.8 mm

0,025 mm

E C
E C
P N P


B
B
EE EC


3,8 mm

0,025 mm


E C
E C
N P N


B
+ +
B
EE EC


H×nh 3-1 : CÊu t¹o v ký hiÖu cña BJT lo¹i PNP v NPN

Trªn h×nh 3-1 m« t¶ cÊu t¹o v ký hiÖu cña hai lo¹i BJT, trªn ký hiÖu cã mòi tªn t¹i
Emit¬ ngÇm chØ chiÒu dßng ®iÖn Emit¬.
ViÖc chän kÝch th−íc c¸c vïng Emit¬, Baz¬ v Colect¬ còng nh− nång ®é h¹t dÉn
®a sè t¹i c¸c vïng n y ph¶i tu©n thñ mét qui t¾c nhÊt ®Þnh. Trªn h×nh 3-1 cho thÊy vïng
Baz¬ cã kÝch th−íc rÊt máng (nhá h¬n 100 lÇn) so víi hai vïng Emit¬ v Colect¬. VÒ
nång ®é h¹t dÉn ®a sè t¹i vïng Emit¬ l lín nhÊt, sau ®ã ®Õn vïng Colect¬ cßn vïng


2
Baz¬ th× cÇn rÊt nhá, nhá h¬n nhiÒu lÇn (tèi thiÓu l 10 lÇn hoÆc bÐ h¬n) so víi nång ®é
hai vïng trªn.
Víi ph©n bè h¹t dÉn ® nªu ë trªn, ng−êi ta muèn ®¹t ®−îc mét kÕt qu¶ l dßng
Baz¬ c ng nhá c ng tèt (ý nghÜa cña kÕt qu¶ n y sÏ ®−îc gi¶i thÝch ë phÇn hÖ sè α, β).

3.1.2. Nguyªn lý l m viÖc cña BJT
BJT l lo¹i cÊu kiÖn b¸n dÉn cã hai tiÕp gi¸p PN. Mçi tiÕp gi¸p PN vÒ nguyªn t¾c
gièng nh− mét §iot. Phô thuéc v o c¸ch ph©n cùc thuËn hay ng−îc cña hai tiÕp gi¸p
n y m ta cã c¸c chÕ ®é l m viÖc kh¸c nhau cña BJT. M« h×nh ®¬n gi¶n cña BJT ®−îc
m« t¶ trªn h×nh 3-2, hai tiÕp gi¸p ®−îc ký hiÖu JE (tiÕp gi¸p Emit¬ - Baz¬) v JC (tiÕp
gi¸p Colect¬ - Baz¬). Cã 3 tr−êng hîp nh− sau:

JE - ph©n cùc thuËn BJT l m viÖc ë vïng tÝch cùc (active region)
JC - ph©n cùc ng−îc (dïng trong chÕ ®é khuÕch ®¹i tÝn hiÖu)
JE - ph©n cùc ng−îc BJT l m viÖc ë vïng tÝch cùc ®¶o (reverse-active region)
JC - ph©n cùc thuËn (dïng trong chÕ ®é khuÕch ®¹i ®¶o tÝn hiÖu)
JE - ph©n cùc ng−îc BJT l m viÖc ë vïng c¾t dßng (cutoff region)
JC - ph©n cùc ng−îc (dïng trong chÕ ®é chuyÓn m¹ch - switch)
JE - ph©n cùc thuËn BJT l m viÖc ë chÕ ®é b o ho (saturation region)
JC - ph©n cùc thuËn (dïng trong chÕ ®é chuyÓn m¹ch - switch)



JE JC JC
JE
E C
E C




B B


a) Lo¹i Tranzito PNP b) Lo¹i Tranzito NPN
H×nh 3-2: S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng ®¬n gi¶n cña BJT
§Ó ph©n tÝch c¬ chÕ l m viÖc v c¸c dßng ®iÖn ch¹y trong BJT cã thÓ lÊy nÒn
t¶ng ® nghiªn cøu ®èi víi §iot b¸n dÉn. Trªn h×nh 3-3 m« t¶ qu¸ tr×nh n y (lÊy vÝ dô
cho BJT lo¹i PNP)
XÐt BJT l m viÖc á vïng tÝch cùc: tiÕp gi¸p Emit¬ ph©n cùc thuËn, tiÕp gi¸p
Colect¬ ph©n cùc ng−îc.
Hai tiÕp gi¸p PN h×nh th nh hai vïng ®iÖn tÝch kh«ng gian. Gäi t¾t tiÕp gi¸p
Emit¬ - Baz¬ l tiÕp gi¸p Emit¬; TiÕp gi¸p Colect¬ - Baz¬ l tiÕp gi¸p Colect¬. Nguån
EE m¾c ph©n cùc thuËn cho tiÕp gi¸p Emit¬, cßn nguån EC m¾c ph©n cùc ng−îc cho
tiÕp gi¸p Colet¬. GÇn nh− to n bé ®iÖn ¸p nguån EC h¹ trªn tiÕp gi¸p colect¬:
UCE ≈ EC (3-1)




3
UtXE UtXC


P N(nn) P

E C
IE IC


IE IC0
IB
np np
Pn IC
B
UEB UCB

IB
+ +

EE EC

pp (Emit¬) > pp (Colect¬) >> nn (Baz¬)
UEB: §iÖn ¸p h¹ trªn tiÕp gi¸p Emit¬ do nguån EE cung cÊp v UEB / UBE ≅ 0,7v (Si) v ≅ 0,3v (Ge)
UCE: §iÖn ¸p h¹ trªn tiÕp gi¸p Colect¬ - Emiter do nguån EC cung cÊp v UCE ≈ EC

H×nh 3-3: Sù h×nh th nh c¸c dßng ®iÖn trong BJT.

Do tiÕp gi¸p Emit¬ ph©n cùc thuËn, ®iÖn ¸p tæng trªn tiÕp gi¸p gi¶m ®i v b»ng:
U∑(E) = UtxE - UEB
(3-2)

L m cho dßng khuÕch t¸n c¸c h¹t dÉn ®a sè t¨ng m¹nh (lç trèng pp tõ Emit¬
khuÕch t¸n sang Baz¬ v ®iÖn tö nn tõ Baz¬ sang Emit¬) t¹o th nh dßng IE. Tuy nhiªn
do nång ®é pp (Emit¬) >> nn (Baz¬) nªn trong th nh phÇn cña IE chñ yÕu l do lç trèng
tõ Emit¬ t¹o th nh.
T¹i vïng Baz¬ s¸t tiÕp gi¸p Emit¬ nång ®é lç trèng giê ®©y lín h¬n nhiÒu so víi
phÝa s¸t tiÕp gi¸p Colect¬ nªn dßng h¹t dÉn n y tiÕp tôc khuÕch t¸n vÒ phÝa tiÕp gi¸p
colect¬. Trong qu¸ tr×nh khuÕch t¸n n y mét sè lç trèng t¸i hîp víi ®iÖn tö t¹i vïng
Baz¬ v t¹o th nh dßng Baz¬ IB. Tuy nhiªn nh− ® nãi ë phÇn trªn, do nång ®é h¹t dÉn
®a sè t¹i Baz¬ nhá, mÆt kh¸c bÒ dÇy cña Baz¬ l rÊt nhá nªn dßng IB
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản