Bài giảng Kỹ thuật điện tử C: Chương 3 - GV. Lê Thị Kim Anh

Chia sẻ: Sasasd Asasas | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:9

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mời các bạn cùng tham khảo chương 3 "Transistor lưỡng cực" thuộc bài giảng Kỹ thuật điện tử C dưới đây để nắm bắt được những nội dung về chế độ làm việc của BJT, ba sơ đồ cơ bản của BJT, đặc tuyến Vôn - Ampe,... Hy vọng nội dung bài giảng phục vụ hữu ích nhu cầu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử C: Chương 3 - GV. Lê Thị Kim Anh

Chương 3 Cấu tạo và hình dáng TRANSISTOR LƯỠNG CỰC E (Bipolar Junction Transistor-BJT) n+ p n C 3.1 Giới thiệu B BJT là một loại linh kiện bán dẫn 3 cực có E C khả năng khuếch đại tín hiệu hoặc hoạt động p+ n p như một khóa đóng mở, rất thông dụng trong B ngành điện tử. Hình dáng BJT E: Emitter C: Collector Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh B: Base Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh Ký hiệu của BJT 3. 2 Chế độ làm việc của BJT E E C C n+ p n C B Tùy theo cách phân cực cho transistor B B mà transistor sẽ có các chế độ làm việc E khác nhau. Transistor có 3 chế độ làm BJT loại NPN C việc cơ bản: E E C B C p+ n p - Chế độ khuếch đại. E B B - Chế độ khóa. BJT loại PNP - Chế độ dẫn bảo hòa. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 1
Chế độ khuếch đại: JE phân cực thuận và JC phân cực ngược. Chế độ khóa (hay đóng mở): cả 2 chuyển tiếp JE và JC đều được phân - JE: tiếp xúc PN giữa cực phát (E) và cực nền (B). cực ngược. - JC: tiếp xúc PN giữa cực thu (C) Chế độ dẫn bảo hòa: cả 2 chuyển tiếp và cực nền (B). JE và JC đều được phân cực thuận. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh * Chế độ khuếch đại 3.3 Ba sơ đồ cơ bản của BJT Qui ước về dòng trong BJT IE IC IE IC IE IC 3.3.1 Mạch B chung E C (Common Base – CB) vi IB IB Cực B là cực chung RL B NPN cho mạch vào và ra. • VEE VCC VEE PNP VCC - Dòng điện ngõ vào là dòng IE. Theo định luật Kirchhoff: IE = IC + IB IC = IC (INJ) + ICBO ; IC(INJ): dòng hạt dẫn đi qua miền nền. - Dòng ngõ ra là dòng IC. Mạch CB đơn giản hóa I C( INJ) - Điện áp ngõ vào là VEB. Định nghĩa thông số α : α= ⇒ IC = α IE + ICBO IE IC - Điện áp ngõ ra là VCB. Vì ICBO rất nhỏ, có thể bỏ qua : α≈ IE Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 2
3.3.2 Mạch E chung (Common 3.3.3 Mạch C chung Emitter – CE) IC (Common Colletor – CC) IE C E Cực E là cực chung cho mạch IB B Cực C là cực chung cho IB B RL vào và ra. RL mạch vào và ra. C vi - Dòng điện ngõ vào là dòng IB. vi IE E - Dòng điện ngõ vào là IC • dòng IB. • - Dòng ngõ ra là dòng IC. - Dòng ngõ ra là dòng IE. Mạch CC đơn giản hóa - Điện áp ngõ vào là VBE. Mạch CE đơn giản hóa - Điện áp ngõ vào là VBC. - Điện áp ngõ ra là VCE. - Điện áp ngõ ra là VEC. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 3.4.1 Đặc tính B chung 3.4 Đặc tuyến Vôn - Ampe 3.4.1.a Họ đặc tuyến ngõ vào B chung: I E = f ( VBE ) V = const CB Đồ thị diễn tả các mối tương quan giữa dòng điện và điện áp trên BJT được gọi là đặc tuyến Vôn-Ampe (hay đặc tuyến tĩnh). Người ta thường phân biệt thành 4 loại đặc tuyến: Đặc tuyến vào: nêu quan hệ giữa dòng điện và điện áp ở ngõ vào. Đặc tuyến ra: quan hệ giữa dòng và áp ở ngõ ra. Đặc tuyến truyền đạt dòng điện: nêu sự phụ thuộc của dòng điện ra theo dòng điện vào. Đặc tuyến hồi tiếp điện áp: nêu sự biến đổi của điện áp ngõ vào khi điện áp ngõ ra thay đổi. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 3
3.4.1.b Đặc tuyến ngõ ra B chung: I C = f ( VCB ) I E =const 3.4.2 Đặc tính E chung 3.4.2.a Dòng ICEO và β Dòng ICEO là dòng ngược trên tiếp xúc JC khi hở mạch ngõ vào. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh Ta có: IC = α IE + ICBO ⇒ α IE = IC - ICBO 3.4.2.b Đặc tuyến ngõ vào E chung: IB = f (VBE) V CE =const Chia 2 vế cho α, ta có: I C I CBO I I − = I E ⇒ C − CBO = I B + I C α α α α αI B I CBO ⇒ IC = + 1− α 1− α ICBO Khi VBE hở mạch, ta có: IC = ICEO = α 1− α Đặt: β= 1− α I CBO ⇒ I C = βI B + = βI B + I CEO 1− α Vì ICEO là rất nhỏ: IC ≈ βIB (xem ICEO ≈ 0) Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 4
3.4.2.b Đặc tuyến ngõ ra E chung: I C = f ( VCE ) I B = const 3.4.3 Đặc tính C chung 3.4.3.a Họ đặc tuyến ngõ vào C chung: I B = f ( VCB ) V = const CE Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 3.4.3.b Họ đặc tuyến ngõ ra C chung: IE = f (VCE ) I 3.5 Phân cực cho BJT B =const Điểm phân cực tĩnh (điểm làm việc tĩnh) Là giao điểm của đường tải một chiều với đặc tuyến Vôn-Ampe. Điểm làm việc tĩnh ở ngõ vào: là giao điểm của đường tải một chiều và đặc tuyến Vôn- Ampe ở ngõ vào. Điểm làm việc tĩnh ở ngõ ra: là giao điểm của đường tải một chiều và đặc tuyến Vôn-Ampe ở ngõ ra. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 5
3.5.1 Phân cực kiểu định dòng base IB Phương trình đường tải ở ngõ ra: Phương trình đường tải ở ngõ vào: VCC − VBE 1 V - VCC + IB RB + VBE = 0 ⇔ IB = - VCC + IC RC + VCE = 0 ⇔ IC = − VCE + CC RB RC RC ⎧ 0 .6 ÷ 0 .7 ( BJT _ Si ) V BE = ⎨ Điểm làm việc tĩnh ở ngõ ra: Q(IC,VCE) ⎩ 0 .2 ÷ 0 .3 ( BJT _ Ge ) Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 3.5.2 Phân cực kiểu định dòng base IB và có Phương trình đường tải ở ngõ ra: thêm điện trở RE - VCC + IC RC + VCE+IERE = 0 Phương trình đường tải ở ngõ vào: RB IC RC VCE VCC IB IC = − + RB IC RC - VCC+ IB RB+VBE +IERE = 0 VCC RC + RE RC + RE IB VCC Cout Cout Với: IE = IC + IB Cin Cin = (β+1)IB IE RE IE RE VCC − VBE ⇔ IB = R B + (β + 1)R E Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 6
3.5.3 Phân cực kiểu phân áp Phương trình đường tải ở ngõ vào: Biến đổi tương đương RC - VBB + IB RBB + VBE +IERE= 0 RB1 RC thành mạch Thevenin: Với: IE = (β+1)IB IB VCC B Cout R .R VBB − VBE VCC R BB = B1 B 2 ⇔ IB = RBB Cin R B1 + R B 2 RBB + (β +1)RE IE RE RB2 RE RB2 VBB VBB = Vcc Phương trình đường tải M RB1 + RB2 ở ngõ ra giống trường hợp định dòng IB có RE. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 3.5.4 Phân cực nhờ hồi tiếp từ C 3.6 Thiết kế mạch phân cực Ta có: Việc thiết kế được tính toán trên các giá trị VBE = VCE – IBRB IE RC nguồn cung cấp là cố định. =V - (I +I )R - I R IB CC C B C B B Từ yêu cầu về điểm làm việc ta phải xác định Vcc các giá trị điện trở trên mạch. VCC − VBE RB IC IB = Vì trên thực tế các điện trở sẽ được chọn theo RB + (β + 1)RC VCE giá trị chuẩn, do đó khi chọn phải phù hợp IE với sai số cho phép. IC = βIB VBE Một số giá trị R chuẩn: VCE = VCC – IERC 10, 12, 15, 18,22, 27,33, 39,43, 47,51, 56, 68, 75, 82, 91. = IBRB + VBE Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 7
Ví dụ cho thiết kế phân cực E chung Hướng dẫn 1. - VCC + IC RC + VCE = 0 Một transistor silicon NPN có β tối ưu là 100, - VCC + IB RB + VBE = 0 được sử dụng trong mạch phân cực CE định dòng IB, với VCC = 12V. Điểm phân cực là IC = IC= β IB ; VBE = 0.7V 2mA và VCE = 6V. ⇒ RB = 565KΩ ; RC = 3KΩ 1. Thiết kế mạch dùng các điện trở chuẩn 5%. ⇒ chọn 560 KΩ và 3KΩ 2. Tìm giới hạn có thể có của điểm phân cực nếu 2. Tính lại IC theo sự thay đổi của β từ IB ứng với RB β của transistor thay đổi từ 50 đến 150 (một giới đã chọn. Từ đó tìm giới hạn của điểm phân cực. hạn thường gặp trong thực tế). Giả sử là các điện trở có giá trị tối ưu. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 3.7 BJT Inverter -Khi điện áp ở ngõ vào là 0V: BJT không dẫn BJT được ứng dụng như một chức năng đảo trạng thái. ⇒ VCE = + 5V. - Khi điện áp ở ngõ vào là 5V: RB và RC được thiết kế sao cho BJT hoạt động ở chế Kết luận: độ bảo hòa. V in = 5V ⇒ V out = 0V. Inverter - Khi đó VCE ≈ 0 (khoảng V in = 0V ⇒ V out = 5V. 0.1V) được gọi là VCE sat(saturation), tương ứng: VCC I C sat VHI − VBE IC = IC sat = IB = = RC β RB Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 8
3.8 Công tắc transistor Một mạch Inverter dùng transistor được xem là một công tắc được điều khiển bởi điện áp ở ngõ vào. Được gọi là công tắc transistor. Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C Bài giảng môn Kỹ thuật Điện tử C GV: Lê Thị Kim Anh GV: Lê Thị Kim Anh 9