intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 4 - Lưu Đức Trung

Chia sẻ: Bạch Khinh Dạ Lưu | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:78

Thêm vào BST
Báo xấu
33
lượt xem 7
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 4 - Lưu Đức Trung cung cấp cho học viên các kiến thức về transistor lưỡng cực; cấu trúc vật lý; mô hình truyền dẫn cho npn-pnp; các vùng hoạt động; đặc tuyến truyền đạt i-v; đơn giản hóa mô hình truyền đạt; hiệu ứng và điện áp Early; phân cực thực tế;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Bài 4 - Lưu Đức Trung

  1. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC  4.1 Cấu trúc vật lý 4.2 Mô hình truyền dẫn cho npn­pnp 4.3 Các vùng hoạt động 4.4 Đặc tuyến truyền đạt i­v 4.5 Đơn giản hóa mô hình truyền đạt 4.6 Hiệu ứng và điện áp Early 4.7 Phân cực thực tế  BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 1
  2. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (Là chương 5 trong giáo trình) 4.1 Cấu trúc vật lý Cấu   trúc   vật   lý   của   tranzitor   lưỡng   cực   BJT   (Bipolar  Junction Transistor) bao gồm ba lớp bán dẫn loại n và loại p  xen kẽ nhau. Các lớp này  ứng với các cực E (Emitter ­ cực phát), cực B  (Base­ cực gốc) và cực C (Collector ­ cực góp). Có 2 loại tranzitor lưỡng cực: npn và pnp. Cách hoạt động của thiết bị có thể xem trên mặt cắt ngang  đơn giản của tranzitor npn ở hình 4.1.1. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
  3. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC a) Hình 4.1.1 Mặt cắt ngang của một transistor npn với các dòng  trong quá trình hoạt động bình thường Transistor = transfer resistor BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 3
  4. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Trong quá trình hoạt động bình thường, phần lớn dòng sẽ đi  vào cực C, đi qua vùng Base và đi ra  ở  cực E.  Một lượng   dòng nhỏ hơn đi vào từ cực B, đi qua tiếp giáp base­emitter  của tranzitor và đi ra khỏi cực E. Phần quan trọng nhất của   tranzitor lưỡng cực là vùng gốc tích cực (vùng base) nằm  giữa hai đường nét đứt nằm bên dưới vùng emitter (n+).  Lượng truyền dẫn tại vùng này ảnh hưởng tới đặc tuyến i­ υ của BJT. Hình 4.1.2 minh hoạ  cho cấu trúc vật lý phức tạp hơn đã  được sử  dụng để  làm ra một tranzitor npn dạng mạch tổ  hợp. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 4
  5. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC b)  Hình 4.1.2 Hình ảnh ba chiều của một mạch tổ hợp tranzitor  tiếp giáp lưỡng cực npn BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 5
  6. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Phần lớn cấu trúc trên hình 4.1.2 được sử dụng để chế tạo  các miền tiếp xúc ngoài  với   các vùng collector, base và  emitter và để tách các tranzitor lưỡng cực. Trong cấu trúc npn đó, dòng collector iC  và dòng base iB  đi  vào từ cực C và cực B của tranzitor, và dòng emitter iE đi ra  từ cực E. 4.2 Mô hình truyền dẫn cho npn và pnp 4.2.1 Transistor npn Hình 4.2.1 là mô hình vùng hoạt động của tranzitor tiếp giáp  lưỡng cực npn. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 6
  7. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Hình 4.2.1 (a) Cấu trúc của tranzitor npn lý tưởng hoá trong  trường hợp phân cực chung (b) Kí hiệu của tranzitor  npn BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 7
  8. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT có hai lớp tiếp giáp pn nối đấu lưng với nhau. Tuy nhiên, vùng trung tâm base rất mỏng (0.1 ­ 100   m),  khoảng cách quá gần của hai lớp tiếp giáp dẫn tới sự  kết  nối giữa hai điốt. Sự kết nối này là cốt lõi của các thiết bị lưỡng cực. Vùng bán dẫn loại n thấp hơn (emitter) đưa các electron đi  vào vùng base (loại p). Trong các tranzitor silic hiện đại, phần lớn các electron này  sẽ đi qua vùng base và được thu nhận bởi vùng bán dẫn loại  n cao hơn (collector). BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 8
  9. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Điện áp base­emitter (B­E) υBE và điện áp base­collector (B­ C) υBC gắn vào hai tiếp giáp pn trên hình 4.2.1 sẽ  xác định  các   dòng   của   tranzitor   lưỡng   cực,   và   được   quy   ước   là  dương khi chúng dịch chuyển về  phía tiếp giáp pn tương  ứng. Ba dòng điện cực là dòng collector iC, dòng emitter iE, và  dòng base iB. Các mũi tên chỉ hướng của dòng dương trong các mạch npn. Kí hiệu của tranzitor npn có trên hình 4.2.1 (b), trong đó mũi  tên xác định cực E và cho biết dòng đi ra khỏi cực E của   tranzitor npn. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 9
  10. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Các đặc tính thuận Hình 4.2.2 Tranzitor npn nối với điện áp υ BE còn υ BC =0 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 10
  11. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Trên hình 4.2.2, chỉ  có điện áp υBE được gắn vào tiếp giáp  B­E, còn điện áp gắn vào tiếp giáp B­C bằng 0. Điện áp B­E xác lập dòng iE, bằng tổng các dòng đi qua tiếp  giáp B­E: bao gồm hai thành phần. Phần   lớn   hơn   là   dòng   truyền   dẫn   thuận   iF,   đi   vào   cực  collector, đi qua hoàn toàn vùng base rất hẹp, và đi ra ở cực  E. Dòng collector iC  bằng với dòng iF, có dạng của một dòng  điốt lý tưởng: iC = iF = IS  exp BE 1    (4.2.1) VT BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 11
  12. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Tham số IS là dòng bão hoà của tranzitor lưỡng cực. IS tỷ lệ với diện tích mặt cắt ngang của vùng hoạt động cơ  sở  của tranzitor, và có  thể  có  giá trị  nằm trong một dải  rộng: 10­18 A   IS   10­9 A VT là điện áp nhiệt, VT = kT/q = 0.025 V tại nhiệt độ phòng. Ta thấy iF  phải nhỏ  hơn thành phần dòng đi qua tiếp giáp  B­E. Dòng này có dạng tạo ra dòng iB của tranzitor, và nó tỷ  lệ  với iF: iF IS iB =   =    exp BE 1    (4.2.2) F VT F BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 12
  13. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Tham số   F được gọi là hệ  số  khuếch đại dòng E chung  (common­emitter) thuận. F: Forward Giá trị của nó thường nằm trong phạm vi:   20     F   500. Dòng phát iE có thể được tính:  iC + iB = iE       (4.2.3) Kết hợp công thức (4.2.1) và (4.2.2): IS iE =  IS exp BE VT 1    (4.2.4) F Nó có thể được viết lại thành: BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 13
  14. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC F 1 IS iE = IS exp BE VT 1  =   exp BE VT 1   (4.2.5) F F Tham số   F được gọi là  hệ số khuếch đại dòng B chung  (common base) thuận. Giá trị  của nó thường nằm trong  phạm vi:  0.95     F   1.0 Tham số  F và  F quan hệ với nhau theo công thức: F F αF =      hoặc  βF =     (4.2.6) F 1 1 F Các công thức (4.2.1), (4.2.2) và (4.2.5) cho thấy đặc tính cơ  bản của tranzitor lưỡng cực. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 14
  15. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Cả ba dòng cực đều phụ thuộc theo hàm mũ đối với điện áp  B­E của tranzitor. Với cách phân cực như  trên hình 4.2.2, tranzitor hoạt động  thực sự trong vùng có hệ số khuếch đại dòng cao, được gọi  là vùng hoạt động thuận. Hai quan hệ  phụ  nhưng vô cùng hữu ích đều hợp lệ  trong  vùng hoạt động thuận: Quan hệ thứ nhất được xác định từ  tỷ  số  giữa  dòng iC  và  dòng iB  trong công  thức (4.2.1)  và  (4.2.2): iC  = βF    hoặc iC = βFiB   và   iE = (βF + 1)iB   (4.2.7) iB BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 15
  16. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Dùng công thức (4.2.3), quan hệ thứ hai được xác định từ tỷ  số giữa dòng iC và dòng iE trong công thức (4.2.1) và (4.2.5): iC  = αF    hoặc iC = αFiE       (4.2.8) iE Công thức (4.2.7) cho thấy tầm quan trọng và sự  hữu ích  của   tranzitor   lưỡng   cực:   Tranzitor   khuếch   đại   dòng   base  của nó với hệ số  F. Vì hệ số khuếch đại dòng  F>>1, nên việc có một dòng nhỏ  đi vào vùng base của tranzitor sẽ  tạo ra dòng rất lớn  ở  cả  hai   cực   C   và   E.   Công   thức   (4.2.8)   cho   thấy   các   dòng  collector và emitter là giống hệt nhau vì  F   1. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 16
  17. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Các đặc tính nghịch Hình 4.2.3 Tranzitor nối với điện áp υ BC còn υ BE =0 BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 17
  18. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Bây giờ ta xem xét tranzitor trên hình 4.2.3, trong đó điện áp  chung υBC được gắn với tiếp giáp B­C, còn tại tiếp giáp B­E  thì bằng 0. Điện áp B­C thiết lập dòng iC, nó đi qua tiếp giáp B­C. Phần lớn nhất của dòng collector, dòng truyền dẫn nghịch  iR, đi vào cực emitter, đi hoàn toàn qua vùng hẹp base và đi  ra từ cực C. Dòng iR có dạng giống hệt iF: � �vBC � � iR = I  exp S � � � �VT � �     và    iE = –iR    (4.2.9) �− 1� ngoại trừ điện áp điều khiển bây giờ là υBC. Trong   trường   hợp  này,  một  phần  nhỏ  của  dòng  iR  được  cung cấp tạo ra dòng base đi qua cực B: BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 18
  19. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC iR IS iB =   =    exp BC VT 1    (4.2.10)  R R Tham số   R được gọi là hệ  số  khuếch đại dòng E chung  nghịch. (R: Reverse) Các công thức (4.2.1) và (4.2.9) cho thấy tính đối xứng vốn  có ở dòng đi qua vùng base của tranzitor lưỡng cực. Tuy nhiên, các mức độ  tạp chất khác nhau  ở  các vùng phát  (emitter) và thu (collector) trong cấu trúc của BJT sẽ tạo ra  sự  bất đối xứng, điều này làm cho các dòng base trong các  chế độ thuận và nghịch trở nên khác nhau rất nhiều. BÀI GIẢNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 19
  20. BÀI 4 TRANSISTOR LƯỠNG CỰC Đối với các BJT điển hình,  R nằm trong phạm vi: 0 
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2