Vui lòng download xuống để xem tài liệu đầy đủ.

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

Chia sẻ: | Ngày: pdf 46 p | 83

0
262
views

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...

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

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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 << IE. TiÕp gi¸p colect¬ ph©n cùc ng−îc nªn tæng ®iÖn ¸p trªn tiÕp gi¸p l : U∑(Colect¬) = UtxC + UCB (3-3) §iÖn ¸p tæng n y cã chiÒu gia tèc ®èi víi lç trèng nªn nã kÐo nhanh sè lç trèng n y vÒ Colect¬ v t¹o th nh dßng Colet¬ IC. Tuy nhiªn t¹i vïng Baz¬ v Colect¬ cã c¸c h¹t dÉn thiÓu sè pn v np. C¸c h¹t dÉn n y d−íi t¸c dông cña U∑(Colect¬) h×nh th nh mét dßng ®iÖn - ký hiÖu l dßng IC0. Dßng n y ®−îc gäi l dßng d− Colect¬ (hay cßn gäi l dßng dß). B¶n chÊt dßng ®iÖn n y gièng nh− dßng ®iÖn ng−îc IS trong §iot. Nh− vËy dßng ®iÖn Colect¬ gåm hai th nh phÇn: Th nh phÇn chÝnh do h¹t dÉn ®a sè tõ Emit¬ khuÕch t¸n sang t¹o th nh IC v 4
  5. th nh phÇn do h¹t dÉn thiÓu sè ë vïng Baz¬ v Colect¬ t¹o th nh IC0 (b¶n chÊt l dßng (3-4) IC∑ = IC + IC0 Tr«i - xem trong phÇn §iot). Trªn thùc tÕ dßng IC0 rÊt nhá ; IC0 << IC v× vËy dßng IC∑ ≅ IC ; tuy nhiªn dßng IC0 phô thuéc nhiÒu v o nhiÖt ®é, nªn trong mét sè tr−êng hîp sÏ l m ¶nh h−ëng lín ®Õn ®é æn ®Þnh cña m¹ch khi l m viÖc trong d¶i biÕn thiªn lín cña nhiÖt ®é. 3.1.3. Quan hÖ dßng ®iÖn IE, IB, IC v c¸c hÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn α, β Theo ph©n tÝch ë phÇn trªn, ¸p dông ®Þnh luËt Kirchhoff’s vÒ dßng ®iÖn trong Tranzito BJT ë h×nh 3-3 ta nhËn ®−îc mèi quan hÖ sau: (3-5) IE = IC + IB Trong ®ã, th«ng th−êng IB << IC v IE (do miÒn Base rÊt máng) + HÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn Emit¬ α: L tû sè gi÷a dßng Colect¬ v dßng Emit¬. Tuú thuéc v o chÕ ®é l m viÖc mét chiÒu (DC) hay xoay chiÒu (AC) m cã kh¸i niÖm: αdc - HÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn Emit¬ mét chiÒu αac - HÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn Emit¬ xoay chiÒu IC α dc = (3-6) IE C¸c hÖ sè trªn ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Trong ®ã IC, IE l gi¸ trÞ dßng mét chiÒu I − I Ci - 1 dI C ∆ IC (3-7) ≅ = Ci = α I Ei − I Ei - 1 ac dI E ∆ IE Trong ®ã ∆IC v ∆IE l gi¸ trÞ biÕn thiªn nhá cña dßng Colect¬ v Emit¬. Do IB << IC v IE nªn cã thÓ coi IC ≅ IE. Trªn thùc tÕ αdc th−êng kh«ng kh¸c nhiÒu αac tøc l αdc ≅ αac v cã gi¸ trÞ gÇn b»ng 1. (th−êng α cã gi¸ trÞ kho¶ng tõ 0,9 ÷ 0,998). +HÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn Colect¬ β: Cßn gäi l hÖ sè khuyÕch ®¹i dßng ®iÖn. Ph©n biÖt chÕ ®é mét chiÒu hay xoay chiÒu còng cã kh¸i niÖm: βdc - HÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn mét chiÒu βac - HÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn xoay chiÒu βdc v βac ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: IC βdc = (3-8) IB Trong ®ã IC, IB l gi¸ trÞ dßng ®iÖn mét chiÒu 5
  6. I −I dI C ∆ IC ≅ = Ci Ci -1 (3-9) β ac = IBi − IBi -1 dI B ∆ IB Trong ®ã ∆IC v ∆IB l gi¸ trÞ biÕn thiªn nhá cña dßng Colect¬ v Baz¬. Thùc tÕ hai gi¸ trÞ βdc v βac còng kh«ng kh¸c nhau nhiÒu βdc ≅ βac nªn thËm chÝ cã thÓ dïng chung mét kh¸i niÖm β (trõ vïng tÇn sè cao) L−u ý: Trong sæ tay kü thuËt th−êng cho tham sè hFE - l hÖ sè khuÕch ®¹i m¾c theo s¬ ®å Emit¬ chung. ChØ sè FE - nÕu viÕt b»ng ch÷ in t−¬ng øng víi chÕ ®é mét chiÒu, cßn viÕt fe - ch÷ th−êng t−¬ng øng víi chÕ ®é xoay chiÒu: βdc = hFE ; βac = hfe HÖ sè α Ýt phô thuéc v o dßng IC v tÇn sè tÝn hiÖu, cßn hÖ sè β phô thuéc kh¸ nhiÒu v o IC v tÇn sè (h×nh 3-4). β T = 1000C T = f IC a) β phô thuéc v o dßng IC b) β phô thuéc v o tÇn sè tÝn hiÖu H×nh 3-4: Sù phô thuéc cña β v o dßng IC v tÇn sè tÝn hiÖu §å thÞ h×nh 3-4a cã thÓ gi¶i thÝch ng¾n gän nh− sau: Khi t¨ng IC qu¸ mét gi¸ trÞ n o ®ã th× β b¾t ®Çu gi¶m l do khi IC t¨ng nhiÒu l m h¹t dÉn thiÓu sè t¹i Baz¬ t¨ng (h¹t dÉn tõ Emit¬ khuÕch t¸n sang) l m t¨ng dßng t¸i hîp víi h¹t dÉn ®a sè cña Baz¬ l m t¨ng dßng IB v g©y ra gi¶m β. Víi ®å thÞ h×nh 3-4b khi tÇn sè t¨ng β gi¶m do hai nguyªn nh©n chÝnh. Thø nhÊt l do ¶nh h−ëng cña ®iÖn dung tiÕp gi¸p Emit¬ v Colect¬. Ngo i ra cßn do thêi gian bay cña h¹t dÉn qua Baz¬ cã h¹n nªn khi tÇn sè lín, chóng kh«ng kÞp ®Õn tíi tiÕp xóc Colect¬ th× tÝn hiÖu ® ®æi chiÒu l m gi¶m dßng IC còng nh− g©y sù dÞch pha gi÷a dßng ®iÖn v ®iÖn ¸p. Quan hÖ gi÷a α, β ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: IE = IB + IC Chia c¶ hai vÕ cho IC cã: β (3-10) α= 1 +β Theo ®Þnh nghÜa α v β sÏ ®−îc: IE I = B +1 IC IC 6
  7. KÕt qu¶: 11 = +1 αβ Hay tÝnh β theo α cã: α (3-11) β= 1- α Nh− vËy biÕt α cã thÓ tÝnh ®−îc β hoÆc ng−îc l¹i. Nh÷ng quan hÖ cÇn ghi nhí: IE = IC + IB IC = β IB (β + 1)B IE = I ≅ I C = α I E + I C0 α IE (3-12) β α= 1+ β α β= 1-α 3.2. C¸c d¹ng m¾c m¹ch c¬ b¶n cña BJT Cã 3 d¹ng m¾c c¬ b¶n: Baz¬ chung - Ký hiÖu CB (Common Base) Emit¬ chung - Ký hiÖu CE (Common Emitter) Colect¬ chung - Ký hiÖu CC (Common Colector) Kh¸i niÖm ®iÓm chung cã thÓ hiÓu l ®iÓm chung cho m¹ch v o v ra. Trong phÇn n y kh¶o s¸t c¸c ®Æc tuyÕn tÜnh (chÕ ®é mét chiÒu) cña tõng d¹ng m¾c m¹ch. 3.2.1. M¹ch Baz¬ chung - BC M¹ch BC ®−îc m« t¶ trªn h×nh 3-5 cho hai lo¹i BJT - PNP v NPN. IE IC IE IC C C E E B B UBE UCB UBE UCB EC EE EC EE IB I a) BJT lo¹i PNP b) BJT lo¹i NPN H×nh 3-5: M¹ch Baz¬ chung ®èi víi tranzito lo¹i PNP v NPN. Víi m¹ch Baz¬ chung cã quan hÖ sau: IE - dßng v o, UBE - ®iÖn ¸p v o M¹ch v o: → kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn tÜnh I E = f (U BE ) U CB = const 7
  8. M¹ch ra: IC - dßng ra UCB - §iÖn ¸p ra → kh¶o s¸t ®Æc tuyÕn tÜnh I C = f (U CB ) I E =const Hä ®Æc tuyÕn v o tÜnh ®−îc m« t¶ trªn h×nh 3-6 víi gi¸ trÞ kh¸c nhau cña UCB. §Æc tuyÕn gièng nh− nh¸nh ph¶i cña ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña §iot. Khi UCB t¨ng, ®Æc tuyÕn h¬i dÞch vÒ phÝa tr¸i (dßng IE t¨ng chót Ýt) l do UCB ph©n cùc ng−îc. Khi UCB t¨ng l m t¨ng bÒ dÇy cña líp tiÕp xóc Colect¬ v më réng chñ yÕu vÒ phÝa Baz¬ (l vïng cã nång ®é h¹t dÉn thÊp) l m cho kho¶ng c¸ch hiÖu dông gi÷a chuyÓn tiÕp Emit¬ v Colect¬ ng¾n l¹i v do ®ã l m t¨ng dßng IE. §Æc tuyÕn v o cã thÓ lý t−ëng ho¸ nh− h×nh 3-6b. Khi ®ã ®iÖn ¸p UBE ®−îc lÊy gi¸ trÞ cè ®Þnh l : 0,7V (Si) ; 0,3V (Ge) IE (mA) IE (mA) BJT lo¹i Si UCB = 20V 8 8 UCB = 10V 6 6 UCB = 1V 4 4 2 2 0,7 V 0, 0, 0, 0, 1 UBE (V) 0, 0, 0, 0, 1 UBE a) Hä ®Æc tuyÕn v o b) §Æc tuyÕn v o tuyÕn tÝnh ho¸ lý t−ëng (V) H×nh 3-6: Hä ®Æc tuyÕn v o I E = f (U BE ) U CB = const Hä ®Æc tuyÕn ra tÜnh: I C = f (U CB ) I E =const ®−îc m« t¶ trªn h×nh 3-7 Vïng tÝch cùc IC (mA) IE = 5mA Vïng b o ho IE = 4mA UCE thñng IE = 3mA Vïng ®¸nh thñng IE = 2mA IE = 1mA IE = 0mA ICB0 UCB (V) 0 20 10 15 5 Vïng c¾t dßng H×nh 3-7: Hä ®Æc tuyÕn ra tÜnh cña m¹ch Baz¬ chung I C = f (U CB ) I E = const 8
  9. Vïng b o ho : (Saturation Region) khi UCB ≤ 0. Vïng n y dßng IC gi¶m rÊt nhanh v tiÕn tíi 0 khi UCB < 0. Trong vïng n y tiÕp xóc Colect¬ ph©n cùc thuËn nªn c¶n l¹i dßng h¹t dÉn khuÕch t¸n tõ Baz¬ sang l m cho dßng IC gi¶m tíi 0 khi UCB ≥ UtxC (UtxC l ®iÖn ¸p tiÕp xóc t¹i tiÕp xóc Colect¬). Nh− vËy ë vïng b o ho c¶ hai tiÕp xóc Emit¬ v Colect¬ ®Òu ph©n cùc thuËn. Vïng c¾t dßng: (Cutoff - Region) víi gi¸ trÞ IE ≤ 0. Vïng n y tiÕp xóc Emit¬ ph©n cùc ng−îc, dßng IE = 0. T¹i vïng c¾t dßng c¶ hai tiÕp xóc ph©n cùc ng−îc. Vïng tÝch cùc: (Active - Region) ®©y l vïng khuÕch ®¹i tÝn hiÖu. T¹i vïng n y dßng IC t¨ng rÊt Ýt khi UCB t¨ng v× khi c¸c h¹t dÉn khuÕch t¸n qua ®−îc Baz¬ ®Òu ®Õn ®−îc tiÕp xóc Colect¬ v t¹o th nh dßng IC. L−îng t¨ng nhá cña IC l do khi UCB t¨ng, tiÕp xóc Colect¬ më réng ra (chñ yÕu vÒ phÝa Baz¬) l m gi¶m kh¶ n¨ng t¸i hîp h¹t dÉn t¹i Baz¬ tøc l m gi¶m IB v IC t¨ng chót Ýt do IE gi÷ kh«ng ®æi. L−u ý: T¹i ®Æc tuyÕn víi IE = 0, dßng IC cßn mét gi¸ trÞ l dßng d− IC0 do h¹t dÉn thiÓu sè t¹o th nh. Dßng n y rÊt nhá. Trong m¹ch BC, dßng n y cã ký hiÖu l ICB0. Theo (3-12) cã: IC = αIE + ICB0 (3-13) NÕu IE = 0 (hë m¹ch Emit¬) th× dßng ICB0 chÝnh l dßng Colect¬ khi hë m¹ch v o Emit¬ (h×nh 3-8). (3-14) I C IE = 0 = I CB0 IE = 0 ICB0 EC H×nh 3-8: Dßng ICB0 trong m¹ch Baz¬ chung Vïng ®¸nh thñng: (Breakdown - Region) nÕu UCB qu¸ lín sÏ g©y nªn hiÖn t−îng ®¸nh thñng tiÕp gi¸p Colect¬ l m dßng IC t¨ng ®ét ngét (®¸nh thñng Zener hay ®¸nh thñng th¸c lò hoÆc c¶ hai). Chó ý: §èi víi m¹ch m¾c kiÓu Base chung th−êng cã hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p tõ 50 ®Õn 300, hÖ sè khuÕck ®¹i dßng ®iÖn < 1 (do IC /IE = α, α th−êng < 1 ). 3.2.2. M¹ch Emit¬ chung - CE (Common Emitter) M¹ch cã Emit¬ l ®iÓm chung cho m¹ch v o v ra. C IC IC IB IB C B B EC UCE EC UBE E E EB EB IE IE a) BJT lo¹i PNP b) BJT lo¹i NPN H×nh 3-9: M¹ch Emit¬ chung ®èi víi tranzito lo¹i PNP v NPN 9
  10. IC (mA) Hä ®Æc tuyÕn tÜnh l v o v ra: Vïng tÝch cùc( khuÕch ®¹i) 90µA 8 80µA UCE thñng Hä ®Æc tuyÕn ra : 7 70µA IC = f (UCE) IB = const Vïng 60µA 6 ®¸nh IC dßng ra, UCE l ®iÖn ¸p ra, 50µA thñng 5 tiÕp IB dßng v o. Vïng 40µA gi¸p bo 4 Colect¬ ho 30µA 3 20µA 2 10µA 1 IB = 0µA 5 UCE (V) 15 10 20 0 Hä ®Æc tuyÕn v o: ICE0 ≈ βICB0 Vïng c¾t dßng UCE bh IB = f (UBE) UCE = const IB(mA) IB(MA) UCE = 1V 100 100 UCE = 10V 80 UCE = 20V 80 60 60 40 40 20 20 0 0, 0, 0 1 0, 0, 0, 0, 0, 0, UBE(V) UBE(V) b) Hä ®Æc tuyÕn v o IB = f (UBE) UCE = c) §Æc tuyÕn v o lý t−ëng const H×nh 3-10: Hä ®Æc tuyÕn ra (a) v v o (b ,c ) cña m¹ch Emit¬ chung - EC (BJT lo¹i NPN - Si). Hä ®Æc tuyÕn ra: IC = f (UCE) IB = const cho thÊy ë ®©y còng gåm 4 vïng: Vïng tÝch cùc: (hay cßn gäi l vïng khuÕch ®¹i) khi tiÕp xóc Emit¬ ph©n cùc thuËn v tiÕp xóc Colector ph©n cùc ng−îc. C¬ chÕ t−¬ng tù nh− trong m¹ch Baz¬ chung - BC, nh−ng ë ®©y dßng IC cã t¨ng m¹nh h¬n khi UCE t¨ng (®é dèc ®Æc tuyÕn lín h¬n). Sù t¨ng n y còng do ®é réng hiÖu dông cña miÒn Baz¬ hÑp l¹i do tiÕp xóc Colect¬ më réng ra khi UCE t¨ng l m sè h¹t dÉn ®Õn ®−îc Colect¬ nhiÒu h¬n. Mét ®Æc ®iÓm cÇn l−u ý n÷a l kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Æc tuyÕn kh«ng ®Òu nhau khi dßng IB thay ®æi mét l−îng nh− nhau (vÝ dô: Kho¶ng c¸ch gi÷a 2 ®Æc tuyÕn víi IB = 10µA v IB = 20µA lín h¬n 10
  11. kho¶ng c¸ch gi÷a 2 ®Æc tuyÕn øng víi IB =70µA v IB = 80µA). (L−u ý l ®èi víi m¹ch Baz¬ chung c¸ch gi÷a c¸c ®Æc tuyÕn ra l ®Òu h¬n). Vïng b o ho : Khi c¶ hai tiÕp xóc Emit¬ v Colect¬ ph©n cùc thuËn. Khi n y dßng IC t¨ng rÊt nhanh. §iÖn ¸p b o ho UCE bh ≈ 0,3V. Vïng c¾t dßng: N»m d−íi ®Æc tuyÕn øng víi IB = 0 øng víi c¶ hai tiÕp xóc Emit¬ v Colect¬ ph©n cùc ng−îc. Víi IB = 0, cã dßng d− - gäi l ICE0. Dßng n y ®−îc x¸c ®Þnh nh− trªn h×nh 3-11 víi cùc Baz¬ hë (IB = 0). B C IB = 0 ICE0 E EC H×nh 3-11: X¸c ®Þnh dßng ICE0 (øng víi cùc B hë IB = 0) X¸c ®Þnh dßng ICE0 nh− sau: IC = αIE + ICB0 Hay: IC = α(IC + IB) + ICB0 Rót ra: αI B I (3-15) + CB0 IC = 1- α 1- α Víi m¹ch CE, khi IB = 0 th× th nh phÇn thø hai cña biÓu thøc (3-15) chÝnh l ICE0: ICB0 = (β +1) ICB0 ≅ βICB0 I =0 ICE0 = 1- α B VËy: (3-16) ICE0 ≅ βI CB0I =0 B C«ng thøc (3-16) cho thÊy dßng d− ICE0 trong m¹ch CE >> dßng d− ICB0 trong m¹ch BC. Dßng d− l¹i phô thuéc nhiÒu v o nhiÖt ®é, nªn m¹ch CE sÏ bÞ ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é nhiÒu h¬n l m¹ch CB. Vïng ®¸nh thñng: Khi UCE qu¸ lín ®Õn mét gi¸ trÞ n o ®ã l m ®¸nh thñng tiÕp xóc Colect¬. Khi ®ã dßng IC t¨ng vät. Hä ®Æc tuyÕn v o: IB = f (UBE) UCE = const: §Æc tuyÕn n y còng gièng nh− ®Æc tuyÕn V«n - Ampe cña §iot b¸n dÉn. T¨ng UCE dßng IB gi¶m ®i ®«i chót Ýt do ®é réng hiÖu dông cña vïng Baz¬ hÑp l¹i l m sù t¸i hîp gi¶m ®i tøc l dßng IB gi¶m (h×nh 3-10b). Tuy nhiªn sù thay ®æi dßng IB do t¸c ®éng cña UCE l nhá v ®Æc tuyÕn v o IB = f(UBE) cã thÓ thay thÕ b»ng ®Æc tuyÕn v o tuyÕn tÜnh lý t−ëng (h×nh 3-10c). Khi ®ã UBE ≅ 0,7V. 11
  12. 3.2.3. M¹ch Colect¬ chung - CC (Common Colector) M¹ch Colect¬ chung - CC l m¹ch cã Colect¬ l ®iÓm chung cho m¹ch v o v ra m¹ch ®−îc m¾c nh− h×nh 3-12 ®èi víi 2 lo¹i Tranzito PNP v NPN. IE IE IB E IB E B B EE UEC EE C UBC C EB I EB IC a) BJT lo¹i PNP b) BJT lo¹i NPN H×nh 3-12: M¹ch Colect¬ chung - CC ®èi víi tranzito lo¹i PNP v NPN. Hä ®Æc tuyÕn v o v ra ®−îc m« t¶ trªn h×nh 3-13. IE (mA) IB Vïng tÝch cùc (khuÕch ®¹i) 50µA 6 UEC = 5V UEC = 10V 50 40µA 5 40 30µA Vïng Vïng 4 ®¸nh bo 20µA thñng 30 3 ho IB = 20 2 10 IB = 0 1 10 15 UECbh 5 5V 10V UBC UEC Vïng c¾t dßng 4,3V 9,3V (V) a) Hä ®Æc tuyÕn ra IE = f (UEC) IB = b) Hä ®Æc tuyÕn v o IB = f (UBC) UEC = const const H×nh 3-13: Hä ®Æc tuyÕn ra v v o cña m¹ch Colect¬ chung - CC (BJT lo¹i NPN - Si) §Æc tuyÕn ra IE = f (UEC) IB = gÇn nh− gièng ho n t¹o ®Æc tuyÕn ra cña const m¹ch Emit¬ chung - CE v× dßng IE ≅ IC. V× vËy cã thÓ lÊy ®Æc tuyÕn ra cña m¹ch CE ¸p dông cho m¹ch CC víi sai sè kh«ng ®¸ng kÓ. Tuy nhiªn ®Æc tuyÕn v o IB = f (UBC) UEC = cã d¹ng kh¸c h¼n so víi m¹ch const CE v CB. §Æc tuyÕn cã d¹ng th¼ng ®øng nh− h×nh 3-13b, tøc l ®èi víi mét gi¸ trÞ cè ®Þnh cña UEC th× UBC còng kh«ng ®æi khi IB thay ®æi. §iÒu ®ã cã thÓ gi¶i thÝch nh− sau: 12
  13. §iÖn ¸p UBE trªn Tranzito ë chÕ ®é tÝch cùc (khuÕch ®¹i) th−êng Ýt thay ®æi v b»ng 0,7V ®èi víi BJT lo¹i Si v 0,3V ®èi víi BJT lo¹i Ge. Do vËy UBC = UEC - UBE còng kh«ng ®æi khi IE thay ®æi. VÝ dô: LÊy UEC = 5V, nÕu dïng BJT lo¹i Si th× UBE = 0,7V. VËy UBC = 5V - 0,7V = 4,3V. Gi¸ trÞ n y kh«ng thay ®æi khi IB thay ®æi (h×nh 3-13b - ®Æc tuyÕn th¼ng ®øng thø nhÊt). B©y g׬ lÊy gi¸ trÞ kh¸c cña UEC, vÝ dô UEC = 10V. Khi ®ã: UBC = UEC - UBE = 10V - 0,7V = 9,3V. Gi¸ trÞ n y øng víi ®Æc tuyÕn th¼ng ®øng thø hai (h×nh 3- 13b). 3.3. Giíi h¹n vïng l m viÖc cña BJT BJT chØ l m viÖc tèt v an to n, Ýt mÐo tÝn hiÖu trong mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh c¸c tham sè cña chóng. §Ó biÓu diÔn giíi h¹n vïng l m viÖc trªn ®å thÞ cã thÓ minh häa trªn hä ®Æc tuyÕn ra cña BJT trong m¹ch m¾c kiÓu CE (h×nh 3-14). IC 70µA IC max 60µA 20 PC max Bo 50µA ho 15 40µA 30µA 10 20µA Vïng l m viÖc (chÕ ®é khuÕch ®¹i) IB = 5 IB = 0 UCE 0 UCE(V UCEbh max 5 c¾t dßng UCE0 H×nh 3-14: Giíi h¹n vïng l m viÖc cña BJT Trªn h×nh 3-14 cho thÊy vïng l m viÖc cña BJT bÞ giíi h¹n bëi tham sè cùc ®¹i sau: : §iÖn ¸p b o ho Colect¬ - Emit¬ th−êng UCE bh ≅ 0,3V UCE bh ⇒ ph¶i chän UCE > UCE bh IC max : Dßng ®iÖn Colect¬ cùc ®¹i. Ph¶i chän IC < ICmax ICE0 : Dßng d− cña Colect¬ øng víi IB = 0 dßng n y giíi h¹n vïng c¾t dßng. UCE max : §iÖn ¸p cùc ®¹i trªn Colect¬ - Emit¬ ®Ó tiÕp xóc Colect¬ kh«ng bÞ ®¸nh thñng. 13
  14. : (t¹i nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh th−êng l T = 250C). C«ng suÊt n y giíi h¹n PCmax dßng v ¸p sao cho tiÕp xóc Colect¬ kh«ng bÞ nung nãng qu¸ giíi h¹n. PCmax ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c«ng thøc: PCmax = ICUCE (3-17) Khi l m viÖc ph¶i ®¶m b¶o sao cho PC = IC UCE ≤ PCmax Tuy nhiªn khi nhiÖt ®é t¨ng (th−êng kÓ tõ 250C) gi¸ trÞ PCmax sÏ bÞ gi¶m. §Æc tr−ng cho sù gi¶m n y, ng−êi ta ®−a kh¸i niÖm hÖ sè suy gi¶m γPcmax (Derating factor), ký hiÖu l γPcmax. HÖ sè n y cho biÕt cø t¨ng 10C (b¾t ®Çu tõ mét nhiÖt ®é n o ®ã T0. Th«ng th−êng ®èi víi BJT c«ng suÊt nhá T0 = 250C) th× PC max bÞ gi¶m ®i bao nhiªu. §¬n vÞ cña γPcmax l mW/0C. BiÕt γPcmax (th−êng ®−îc cho trong sæ tay kü thuËt) cã thÓ tÝnh l−îng gi¶m c«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i theo c«ng thøc sau: Trªn h×nh 3-15 m« t¶ sù suy gi¶m gi¸ trÞ PCmax khi nhiÖt ®é t¨ng. PCmax (T0) - PCmax(T) = γPcmax(T-T0) (3- PCmax(mW) 600 500 γPcmax = 5mW/0C 400 300 200 250C 100 T0C 20 60 120 40 80 100 140 H×nh 3-15: Suy gi¶m cña PCmax khi nhiÖt ®é t¨ng. KÕt luËn: Giíi h¹n vïng l m viÖc cña BJT xÐt trªn cã thÓ tãm t¾t nh− sau: UCE bh ≤ UCE ≤ UCEmax ICE0 ≤ IC ≤ ICmax (3-19) ICUCE ≤ PCmax γPcmax = 5mW/0C. H VÝ dô 3-1: Cho BJT 2N4123 cã PCmax = 625mW ë nhiÖt ®é T0 = 250C. HÖ sè y x¸c ®Þnh gi¸ trÞ c«ng suÊt γPcmax t¹i nhiÖt ®é T = 1250C. Gi¶i: Theo c«ng thøc (3-18) ta cã: PCmax(T0) - PCmax(T) = γPcmax (T - T0) §Æt c¸c gi¸ trÞ ® cho v o c«ng thøc sÏ cho kÕt qu¶ sau: 14
  15. 625mW - PCmax(T) = 5mW/0C x (1250C - 250C) = 500mW VËy c«ng suÊt tiªu t¸n cùc ®¹i t¹i 1250C sÏ l : PCmax(1250C) = 625mW - 500mW = 125mW 3.4. Ph−¬ng tr×nh ®−êng t¶i v ®iÓm l m viÖc tÜnh (chÕ ®é 1 chiÒu) BJT ®−îc øng dông rÊt réng r i ®Ó khuÕch ®¹i tÝn hiÖu. Tuy nhiªn ®Ó khuÕch ®¹i ®−îc cÇn cung cÊp chÕ ®é mét chiÒu cho BJT. XÐt m¹ch Emit¬ chung d−íi ®©y l m vÝ dô. IC(mA) +Ec 40µA EC RC §-êng t¶i R1 IC RC 30µA C2 Q' C URA UV B IBQ = Q ICQ E Q’’ 10µA R2 IB= 0 UCE(V) EC UCEQ UCE UCE bh a) M¹ch EC b) X¸c ®Þnh ®iÓm l m viÖc tÜnh H×nh 3-16: X¸c ®Þnh ®iÓm l m viÖc tÜnh cña m¹ch EC. Cã thÓ viÕt ph−¬ng tr×nh cho m¹ch ra: (3-20) EC = ICRC + UCE §©y l ph−¬ng tr×nh ®−êng t¶i tÜnh. Do EC v RC cã gi¸ trÞ cho tr−íc kh«ng ®æi nªn ®©y l ph−¬ng tr×nh tuyÕn tÝnh gi÷a IC v UCE. NÕu vÏ ®−êng th¼ng n y cïng víi hä ®Æc tuyÕn tÜnh (h×nh 3-18b) th× nã c¾t trôc ho nh t¹i ®iÓm UCE = EC v trôc trung t¹i ®iÓm IC = EC/RC (theo c«ng thøc 3-20). Giao ®iÓm gi÷a ph−¬ng tr×nh ®−êng t¶i v ®Æc tuyÕn ra tÜnh gäi l ®iÓm l m viÖc tÜnh Q (h×nh 3-18b). Nh− vËy ®iÓm l m viÖc tÜnh Q cho mét to¹ ®é gåm 3 tham sè mét chiÒu: IBQ, ICQ v ICEQ v ®−îc viÕt l Q (IBQ, ICQ, UCEQ). Trªn h×nh 3-18b cho thÊy nÕu chän mét ®Æc tuyÕn kh¸c øng víi gi¸ trÞ IB kh¸c. VÝ dô IB = 30µA, sÏ cho ®iÓm l m viÖc Q’, hay víi IB = 10µA øng víi ®iÓm Q’’. Chó ý: §iÓm Q cÇn chän sao cho ph¶i n»m trong vïng khuÕch ®¹i kh«ng ®−îc v−ît ra khái giíi h¹n cho phÐp (xem h×nh 3-14). Th−êng ®èi víi m¹ch khuÕch ®¹i tÝn hiÖu nhá Q th−êng ®−îc chän ë kho¶ng gi÷a ®−êng t¶i v× nã cho phÐp m¹ch l m viÖc Ýt bÞ mÐo tÝn hiÖu ë chÕ ®é khuÕch ®¹i v biªn ®é cña tÝn hiÖu cã thÓ nhËn ®−îc lín h¬n. 15
  16. 3.5. Ph©n cùc cho BJT Kh¸i niÖm ph©n cùc cã thÓ hiÓu l t¹o ®iÖn ¸p mét chiÒu sao cho phï hîp víi chÕ ®é l m viÖc cña BJT. Víi chÕ ®é khuÕch ®¹i, c¸c ®iÖn ¸p cung cÊp cho BJT ph¶i ®¶m b¶o cho BJT l m viÖc t¹i vïng khuÕch ®¹i (h×nh 3-14 ) tøc l : TiÕp gi¸p Emit¬ - Baz¬: Ph©n cùc thuËn TiÕp gi¸p Colect¬ - Baz¬: Ph©n cùc ng−îc Th«ng th−êng, ng−êi ta dïng mét (®«i khi dïng 2) nguån mét chiÒu ®Ó cÊp cho c¸c cùc cña BJT. Phô thuéc v o c¸ch thøc t¹o c¸c ®iÖn ¸p mét chiÒu trªn c¸c cùc m ng−êi ta ph©n biÖt mét sè kiÓu ph©n cùc nh−: - Ph©n cùc b»ng dßng cè ®Þnh (hay ph©n cùc Baz¬) - Ph©n cùc b»ng dßng Emit¬ (hay ph©n cùc Emit¬) - Ph©n cùc b»ng ph©n ¸p - Ph©n cùc b»ng håi tiÕp Colect¬ - KÕt hîp cña c¸c ph−¬ng ph¸p ph©n cùc trªn. 3.5.1. Ph©n cùc Baz¬ (hay ph©n cùc b»ng dßng cè ®Þnh) X¸c ®Þnh ®iÓm l m viÖc tÜnh Q. Ph©n cùc Baz¬ cßn cã tªn gäi l ph©n cùc b»ng dßng cè ®Þnh. H×nh 3-17 m« t¶ m¹ch CE ®−îc ph©n cùc Baz¬. +Ec RB IC RC IB C2 C Ra Vµo B C1 UBE E H×nh 3-17: Ph©n cùc Baz¬. Trong h×nh 3-17 tô C1, C2 ®¶m b¶o sù c¸ch ly mét chiÒu víi ®Çu v o v ra. §iÓm l m viÖc tÜnh Q ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: Ph−¬ng tr×nh ®iÖn ¸p ®Çu v o ë chÕ ®é mét chiÒu: EC - IBRB - UBE = 0, vËy (3-21) EC = IBRB + UBE Víi gi¸ trÞ UBE = 0,7V (BJT lo¹i Si) v UBE = 0,3V (lo¹i Ge) Tõ ®©y cã thÓ x¸c ®Þnh IBQ tõ c«ng thøc (3-21) EC - UBE (3-22) IBQ = RB 16
  17. Râ r ng dßng IB ë ®©y chØ phô thuéc v o gi¸ trÞ cña ®iÖn trë RB m kh«ng phô thuéc v o tham sè cña BJT v cè ®Þnh khi ta thay ®æi BJT cïng lo¹i (cïng Si hoÆc cïng Ge) Dßng ICQ ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc. ICQ = βIBQ (3-23) §iÖn ¸p UCEQ ®−îc x¸c ®Þnh theo ph−¬ng tr×nh ë m¹ch ra: (3-24) EC = ICRC + UCE Tõ ®©y t×m ®−îc UCEQ UCEQ = EC - ICQRC (3-25) VËy ®iÓm l m viÖc tÜnh Q ®−îc x¸c ®Þnh bëi c¸c gi¸ trÞ IBQ, ICQ, UCEQ theo c¸c ph−¬ng tr×nh (3- 22) (3-23) v (3-24). NhËn xÐt: §iÓm l m viÖc tÜnh Q (IBQ, ICQ, UCEQ) phô thuéc nhiÒu v o gi¸ trÞ cña βdc (c«ng thøc 3-23 v 3-25) • ChÕ ®é b o ho v c¾t dßng. ë chÕ ®é b o ho UCEbh ≅ 0,3V Khi ®ã dßng b o ho Colect¬ b»ng EC - UCEbh (3-26) ICbh = RC Cã thÓ bá qua gi¸ trÞ UCEbh, khi ®ã: EC ICbh = (3-27) RC ë chÕ ®é c¾t dßng (off) dßng IC sÏ b»ng: IC(off) = ICE0 (3-28) Tuy nhiªn gi¸ trÞ ICE0 rÊt nhá nªn cã thÓ coi b»ng 0 v khi ®ã ë chÕ ®é c¾t dßng. (3-29) UCE = EC off • Sù tr«i ®iÓm l m viÖc tÜnh Q khi nhiÖt ®é thay ®æi. Nh− nhËn xÐt ë trªn do dßng ICQ còng nh− UCEQ phô thuéc nhiÒu v o β m gi¸ trÞ β thay ®æi kh¸ lín khi nhiÖt ®é thay ®æi. Th−êng β t¨ng khi nhiÖt ®é t¨ng. VÝ dô 3-2: XÐt m¹ch ph©n cùc Baz¬ theo h×nh 3-17 cho biÕt: EC = +8V ; RB = 360KΩ RC = 2,2KΩ βdc = hFE = 100 ë T = 250C v βdc = hFE = 150 ë T = 1000C T×m ®iÓm l m viÖc tÜnh Q t¹i nhiÖt ®é T = 250C v T = 1000C (BJT l lo¹i Si) 17
  18. Gi¶i: * ë nhiÖt ®é T = 250C E C - UBE 8V - 0,7V == 20,28µA IBQ = = RB 360K ICQ = βdcIBQ = 100 x 20,28µA = 2,028mA UCEQ = EC - ICQRC = 8V - (2,028mA) (2KΩ) = 3,94V VËy ®iÓm l m viÖc tÜnh Q ®−îc x¸c ®Þnh bëi: Q(IBQ = 20,28µA ; ICQ = 2,028mA ; UCEQ = 3,9V) t¹i T = 250C * ë nhiÖt ®é T = 1000C: IBQ = 20,28µA ICQ = βdcIBQ = 150 x 20,28µA = 3,04mA UCEQ = EC - ICQRC = 8V - (3,04mA) (2KΩ) = 1,92V §iÓm l m viÖc tÜnh Q b©y giê ®−îc x¸c ®Þnh bëi: Q(IBQ = 20,28µA ; ICQ = 3,04mA ; UCEQ = 1,92V) t¹i T = 1000C So s¸nh ë hai nhiÖt ®é ta thÊy Q thay ®æi kh¸ nhiÒu ICQ(T= 1000C) ≅ 1,5 ICQ (T = 250C) → t¨ng 150% Cô thÓ: UCEQ (T = 1000C) ≅ 0,5 UCEQ (T = 250C) → gi¶m 50% NhËn xÐt m¹ch ph©n cùc Baz¬: M¹ch ®¬n gi¶n - Cã nh−îc ®iÓm: §iÓm l m viÖc tÜnh Q phô thuéc nhiÒu v o nhiÖt ®é. - øng dông: Chñ yÕu trong chÕ ®é chuyÓn m¹ch. - 3.5.2. Ph©n cùc Emit¬ +Ec • X¸c ®Þnh ®iÓm l m viÖc tÜnh Q. IB RB IC RC C2 Ra M¹ch ph©n cùc Emit¬ cã ®Æc ®iÓm l C dïng ®iÖn trë RE ë m¹ch Emit¬ (h×nh 3- Vµo B 18) RE IE 18 H×nh 3-18: Ph©n cùc Emit¬.
  19. XÐt ph−¬ng tr×nh ë m¹ch v o ta cã: + EC nh− vËy: - IBRB - UBE - IERE = 0, (3-30) EC = IBRB + UBE + IERE Do: IE = (β +1) IB nªn thay v o (3-30) sÏ ®−îc EC = IB [RB + (β + 1) RE] + UBE rót ra ®−îc: E C - UBE IBQ = (3-31) R B + (β + 1)R E EC − UBE ICQ = β dc IBQ = β R B + (β + 1)RE (3-32) Gi¸ trÞ UCEQ cã thÓ x¸c ®Þnh theo m¹ch ë ®Çu ra theo ph−¬ng tr×nh (¸p dông ®Þnh luËt Kirchhoff vÒ ®iÖn ¸p vßng, theo chiÒu kim ®ång hå): + + IERE UCE + ICRC - EC = 0 EC = ICRC + UCE + IERE Do IE ≅ IC nªn c«ng thøc trªn sÏ b»ng: EC ≅ UCE + IC (RC + RE) Tõ ®©y cã thÓ t×m ®−îc UCEQ: (3-33) UCEQ = EC - ICQ (RC + RE) §iÖn ¸p UE, UC, UB ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: UE = IE.RE; UC – UE → UC = UCE + UE hay V ®iÖn ¸p tõ cùc C tíi ®Êt ®−îc x¸c ®Þnh: UCE = UC = EC - ICRC UB = EC – IBRB hay UB = UBE + UE • ChÕ ®é b o ho v c¾t dßng: ë chÕ ®é b o ho UCE bh, rÊt nhá ≈ 0,3V nªn cã thÓ bá qua so víi ®iÖn ¸p nguån th× dßng b o ho sÏ b»ng: EC (3-35) ICbh = RC +RE ë chÕ ®é c¾t dßng (off), dßng IC ≈ 0 nªn: (3-36) UCE = EC off 19
  20. • Sù tr«i ®iÓm l m viÖc tÜnh Q khi nhiÖt ®é thay ®æi. Theo c¸c c«ng thøc ® tÝnh to¸n ë phÇn trªn ®èi víi ICQ, UCEQ cho thÊy nh÷ng gi¸ trÞ n y Ýt phô thuéc v o gi¸ trÞ βdc h¬n tr−êng hîp ph©n cùc Baz¬. V× vËy ®iÓm l m viÖc tÜnh Q Ýt chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é h¬n. 3.5.3. Ph©n cùc b»ng ph©n ¸p M¹ch ph©n cùc b»ng ph©n ¸p rÊt hay ®−îc sö dông do tÝnh −u viÖt cña nã víi kh¶ n¨ng ®¶m b¶o æn ®Þnh m¹ch kh¸ tèt khi nhiÖt ®é thay ®æi. M¹ch ®−îc m« t¶ trªn h×nh 3-19. +EC +Ec R1 IC RC IC RC C2 Ra C C Rth B B Vµo IB E Eth RE R2 IE RE IE a) M¹ch chi tiÕt b) M¹ch t−¬ng ®−¬ng theo ®Þnh lý Thevenin H×nh 3-19: M¹ch ph©n cùc b»ng ph©n ¸p. X¸c ®Þnh Rth? +EC Tõ s¬ ®å m¹ch nguyªn lý ta cã: IC RC C Rth = R1//R2 R1 B X¸c ®Þnh Eth? E R2 Rth R1 EC RE + + R2 Eth U R2 EC R2 Tõ h×nh vÏ trªn ta cã: UR2 = Eth = EC - - R1 + R2 Gi¸ trÞ IBQ ®−îc tÝnh theo m¹ch v o cña h×nh 3-19b. Eth = IBRth + UBE + IERE Thay IE = (β + 1)IB sÏ ®−îc Eth = IB [Rth + (β + 1)RE] + UBE VËy t×m ®−îc: Eth − U BE I BQ = (3-39) Rth + ( β + 1) RE do IC = βIB ta cã: 20

Có Thể Bạn Muốn Download

Đồng bộ tài khoản