Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 3 - Lý Chí Thông

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

0
215
lượt xem
53
download

Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 3 - Lý Chí Thông

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 3: Transistor lưỡng cực, trình bày các nội dung: giới thiệu chung, chế độ làm việc của BJT, ba sơ đồ cơ bản của BJT, đặc tính B chung, đặc tính E chung, đặc tính C chung, phân cực cho BJT, mạch phân cực E chung, mạch phân cực C chung, công tắc transistor,... Đây là tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Điện.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật điện tử: Chương 3 - Lý Chí Thông

  1. 19-Feb-11 Chương 3 TRANSISTOR LƯ NG C C (Bipolar Junction Transistor-BJT) 3.1 Gi i thi u BJT là m t lo i linh ki n bán d n 3 c c có kh năng khu ch đ i tín hi u ho c ho t đ ng như m t khóa đóng m , r t thông d ng trong ngành đi n t . C u t o và hình dáng E C n+ p n E: Emitter B C: Collector B: Base E C p+ n p Hình dáng BJT B 1 Ký hi u c a BJT E C E C C n+ p n B B B E BJT lo i NPN C E C E C B p+ n p B B E BJT lo i PNP 2 1
  2. 19-Feb-11 3. 2 Ch đ làm vi c c a BJT Tùy theo cách phân c c cho transistor mà transistor s có các ch đ làm vi c khác nhau. Transistor có 3 ch đ làm vi c cơ b n: Ch đ khu ch đ i: JE phân c c thu n và JC phân c c ngư c. - JE: ti p xúc PN gi a c c phát (E) và c c n n (B). - JC: ti p xúc PN gi a c c thu (C) và c c n n (B). Ch đ khóa (hay đóng m ): c 2 chuy n ti p JE và JC đ u đư c phân c c ngư c. Ch đ d n b o hòa: c 2 chuy n ti p JE và JC đ u đư c phân c c thu n. 3 * Ch khu ch i Qui ư c v dòng trong BJT IE IC IE IC IB IB NPN PNP VEE VCC VCC VCC Theo đ nh lu t Kirchhoff: IE = IC + IB IC = IC (INJ) + ICBO IC (INJ ) Đ nh nghĩa thông s α : α= ⇒ IC = α IE + ICBO IE IC Vì ICBO r t nh , có th b qua : α≈ IE 4 2
  3. 19-Feb-11 Ví d Dòng c c phát c a m t transistor NPN là 8.4 mA . N u h t d n b tái h p trong mi n n n và dòng rò là 0.8%. Tìm: a. Dòng base IB. b. Dòng collector IC. c. Giá tr chính xác c a α và giá tr x p x c a α khi b qua dòng rò. Hư ng d n a. IB = 0.8 % IE b. IC = IE - IB c. IC (INJ) = IC – ICBO ⇒ α = IC (INJ) / IE N u b qua ICBO: α = IC / IE 5 3.3 Ba sơ đ cơ b n c a BJT 3.3.1 M ch B chung (Common Base – CB) C c B là c c chung cho m ch vào và ra. - Dòng đi n ngõ vào là dòng IE. - Dòng ngõ ra là dòng IC. IE E C IC - Đi n áp ngõ vào là VEB. - Đi n áp ngõ ra là VCB. vi RL B • M ch CB đơn gi n hóa 6 3
  4. 19-Feb-11 3.3.2 M ch E chung (Common Emitter – CE) C c E là c c chung cho m ch vào và ra. - Dòng đi n ngõ vào là dòng IB. - Dòng ngõ ra là dòng IC. IC - Đi n áp ngõ vào là VBE. IB C - Đi n áp ngõ ra là VCE. B RL vi IE E • M ch CE đơn gi n hóa 7 3.3.3 M ch C chung (Common Colletor – CC) C c C là c c chung cho m ch vào và ra. - Dòng đi n ngõ vào là dòng IB. - Dòng ngõ ra là dòng IE. IE - Đi n áp ngõ vào là VBC. - Đi n áp ngõ ra là VEC. IB E B RL C vi IC • M ch CC đơn gi n hóa 8 4
  5. 19-Feb-11 3.4 Đ c tuy n Vôn - Ampe Đ th di n t các m i tương quan gi a dòng đi n và đi n áp trên BJT đư c g i là đ c tuy n Vôn-Ampe (hay đ c tuy n tĩnh). Ngư i ta thư ng phân bi t thành 4 lo i đ c tuy n: Đ c tuy n vào: nêu quan h gi a dòng đi n và đi n áp ngõ vào. Đ c tuy n ra: quan h gi a dòng và áp ngõ ra. Đ c tuy n truy n đ t dòng đi n: nêu s ph thu c c a dòng đi n ra theo dòng đi n vào. Đ c tuy n h i ti p đi n áp: nêu s bi n đ i c a đi n áp ngõ vào khi đi n áp ngõ ra thay đ i. 9 3.4.1 Đ c tính B chung 3.4.1.a H đ c tuy n ngõ vào B chung: IE = f ( VBE ) V = const CB 10 5
  6. 19-Feb-11 Ví d Cho m ch BJT như hình bên, có đ c tuy n ngõ vào như kh o sát: E C Khi VCC= 25 V thì IC = 8.94mA. B 1. Tìm α c a BJT khi b qua ICBO. 2. L p l i n u IC = 1.987 mA khi ng n m ch VCC. Hư ng d n Khi b qua ICBO: α = IC/IE. Tìm IE d a vào đ c tuy n: IE = f ( VBE ) V = const CB ⇒ Xác đ nh giá tr VBE và VCB trên m ch c th ⇒ IE (VBE = 0.7V; VCB = 25V) và IE (VBE = 0.7V; VCB = 0V) 11 9mA • 2mA • VBE=0.7V VBE=0.7V 12 VCB=0V VCB=25V 6
  7. 19-Feb-11 Ví d 1. α ≅ IC/IE = 8,94 mA/ 9 mA = 0,9933 2. α ≅ IC/IE = 1,987 mA/ 2 mA = 0,9935 13 3.4.1.b Đ c tuy n ngõ ra B chung: IC = f ( VCB ) I = const E Đ c tuy n ngõ ra c a transistor NPN. 14 Lưu ý là thang ng v i VCB âm đã đư c m r ng. 7
  8. 19-Feb-11 Ví d D a vào các h đ c tuy n ngõ vào và ngõ ra c a m ch CB đã kh o sát, và v i sơ đ m ch như hình sau: Tìm dòng c c thu khi VCB = 10V và VBE = 0.7V. Hư ng d n Ta có: IC = f ( VCB ) I E =const Mà: IE = f ( VBE ) V CB =const T đ c tuy n ngõ vào, trên đư ng VCB = 10V t i đi m có VBE = 0.7V ⇒ IE=4mA. T đ c tuy n ngõ ra, trên đư ng IE = 4mA, t i đi m có VCB = 10V 15 ⇒ IC=3.85mA. 4mA • 0.7V 16 H đ c tuy n ngõ vào CB 8
  9. 19-Feb-11 3.85mA • VCB=10 V 17 Đ c tuy n ngõ ra c a transistor NPN. 3.4.1.c Đánh th ng BJT Do chuy n ti p JC đư c phân c c ngư c nên có th x y ra đánh th ng n u đi n áp phân c c ngư c đ l n. Đ c tuy n ngõ ra CB bao g m vùng đánh th ng 18 9
  10. 19-Feb-11 3.4.2 Đ c tính E chung 3.4.2.a Dòng ICEO và β Ta có: IC = α IE + ICBO ⇒ α IE = IC - ICBO Chia 2 v cho α, ta có: IC ICBO IC ICBO αI I − = IE ⇒ − = IB + IC ⇒ IC = B + CBO α α α α 1− α 1− α ICBO Khi VBE h m ch, ta có: IC = ICEO = α I 1− α Đ t: β= ⇒ IC = β IB + CBO = β IB + ICEO 1− α 1− α Vì ICEO là r t nh : IC ≈ β IB ( xem ICEO ≈ 0) 19 3.4.2.b Đ c tuy n ngõ vào E chung: IB = f ( VBE ) V = const CE 20 Đ c tuy n ngõ vào CE. 10
  11. 19-Feb-11 3.4.2.b Đ c tuy n ngõ ra E chung: I C = f ( VCE ) I B = const 21 Đ c tuy n ngõ ra CE Ví d M t BJT có đ c tuy n ngõ ra CE như v a kh o sát. 1. Tìm đ thay đ i c a β khi VCE thay đ i t 2.5V đ n 10V v i IB là 40µA. µ 2. Tìm đ thay đ i c a β khi IB thay đ i t 10 µA đ n 50µA khi VCE là µ 7.5V. Hư ng d n 1. Đ thay đ i β: β10 V − β 2.5 V x100% β 2 .5 V IC = β IB V i IB = 40µA, IC (VCE = 2.5V) và IC (VCE = 10V) đư c xác đ nh t µ đ c tuy n ngõ ra, trên đư ng IB = 40µA.µ 2. Đư c tính tương t , v i IC đư c xác đ nh t đ c tuy n ngõ ra t i VCE = 7.5V, trên 2 đư ng IB = 10µA và IB = 50µA µ µ 22 11
  12. 19-Feb-11 5.2mA • 4.2mA • 3.8mA • 0.8mA • VCE=2.5VV =7.5V CE=10V V CE Đ c tuy n ngõ ra CE 23 Ví d 1. β 10V = 3,8 mA / 40 µA = 95 β 2,5V = 4,2 mA / 40 µA = 105 β10V − β 2.5V 105 − 95 × 100% = × 100% = 10,53% β 2.5V 95 2. β 10µA = 0,8 mA / 10 µA = 80 β 50µA = 5,2 mA / 50 µA = 104 β10 µA − β 50 µA 104 − 80 ×100% = × 100% = 30% β 50 µA 80 24 12
  13. 19-Feb-11 3.4.3 Đ c tính C chung 3.4.3.a H đ c tuy n ngõ vào C chung: IB = f ( VCB ) V = const CE 25 Đ c tuy n ngõ vào CC. 3.4.3.b H đ c tuy n ngõ ra C chung: I E = f ( VCE ) I = const B 26 Đ c tuy n ngõ ra CC 13
  14. 19-Feb-11 3.5 Phân c c cho BJT 3.5.1 M ch phân c c B chung Phương trình đư ng t i tĩnh: bi u di n m i quan h gi a đi n áp và dòng đi n ngõ ra. IC (mA) - VCC + IC RC + VCB = 0 V CC • 1 V ⇒ IC = − VCB + CC RC RC RC Đi m phân c c (làm vi c): Q (IC , VCB ) Là giao c a đư ng t i v i đ c tuy n • ngõ ra tương ng v i IE= const. VCC VCB(V) 27 M t s lưu ý - Giá tr VBE là 1 h ng s trong các m ch phân c c cho BJT. VBE = 0.7V (Si) ; VBE = 0.3V (Ge) - Công th c v dòng có th dùng x p xĩ khi tính toán: IE = IC + IB ≈ IC - Đ i v i các m ch s d ng BJT lo i PNP có th dùng công th c c a BJT lo i NPN b ng cách đ o c c c a đi n áp VBE và VCB thành VEB và VBC. - Các giá tr ngu n cung c p đư c tính theo đ l n. 28 14
  15. 19-Feb-11 Ví d Cho m ch khu ch đ i dùng BJT E như hình bên: IE 1. Vi t phương trình và v đư ng t i. B 2. Xác đ nh đi m phân c c Q. Hư ng d n 1. Vi t phương trình và v đư ng t i. 1 V ⇒ IC = − V CB + CC RC RC 2. Xác đ nh đi m phân c c Q: Q(IC , VCB ) theo IE VBE + IE x RE – VEE = 0 ⇒ IE = 2 mA Xem IC ≈ IE = 2 mA thay vào phương trình đư ng t i ⇒ VCB = 12V 29 Đi m Q(2mA, 12V) S d ng đ c tuy n 2mA • 12V 30 Đư ng t i và h đ c tuy n ngõ ra c a c u hình CB. 15
  16. 19-Feb-11 3.5.2 M ch phân c c E chung Phương trình đư ng t i tĩnh: 1 V - VCC + IC RC + VCE = 0 ⇔ IC = − VCE + CC RC RC VCC − VBE - VCC + IB RB + VBE = 0 ⇔ IB = RB IC= β IB Đi m phân c c (làm vi c): Q(IC , VCE ) 31 Là giao c a đư ng t i v i đ c tuy n ngõ ra tương ng v i IB= const. Ví d Trong m ch hình bên, BJT lo i Si có β = 100: a. Gi s BJT có đ c tuy n ngõ ra như hình v , tìm đi m phân c c b ng cách dùng đ th . b. Tìm đi m phân c c d a vào m ch đi n. c. L p l i câu a và b khi RB= 161.43KΩ +12V 376.67KΩ Ω 2KΩ Ω 32 16
  17. 19-Feb-11 Hư ng d n VCC − VCE a. Vi t và v pt đư ng t i tĩnh trên cùng đ th c a đ c tuy n: IC = VCC − VBE RC Xác đ nh giá tr c a IB đ tìm đi m phân c c Q1: IB = = 30 µ A RB 33 b. D a vào m ch đi n, xác đ nh giá tr IB gi ng câu a : IB = 30 µA. S d ng: IC = βIB ⇒ IC = 3mA. Thay vào phương trình đư ng t i: VCE = 6 V. c. Khi RB thay đ i không làm nh hư ng đ n pt đư ng t i, nhưng IB = 70 µA. Lúc này đi m phân c c Q2 s là giao c a đư ng t i v i đư ng IB = 70 µA. Q2 (IC sat = 5.7mA, VCE sat = 0.5V), BJT ho t đ ng vùng bão hòa. 34 17
  18. 19-Feb-11 3.5.3 M ch phân c c C chung Phương trình đư ng t i tĩnh: 1 V - VCC + VCE + IERE = 0 ⇔ IE = − VCE + CC RE RE V i: IE = IC + IB = (β + 1) IB β - VCC + IBRB+ VBE + IERE = 0 Đi m phân c c (làm vi c): Q(IE , VCE ) 35 3.6 Thi t k m ch phân c c Vi c thi t k đư c tính toán trên các giá tr ngu n cung c p là c đ nh. T yêu c u v đi m làm vi c ta ph i xác đ nh các giá tr đi n tr trên m ch. Vì trên th c t các đi n tr s đư c ch n theo giá tr chu n, do đó khi ch n ph i phù h p v i sai s cho phép. Ví d M t m ch phân c c B chung đư c thi t k dùng transistor NPN silicon. Các ngu n phân c c có giá tr +15V và -5V . Đi m phân c c là IC = 1.5mA và VCB = 7.5V. 1. Thi t k m ch dùng các đi n tr chu n dung sai 5%. 2. Giá tr phân c c th t s khi dùng các các đi n tr chu n là bao nhiêu? 3. Tìm gi i h n c a IE và VCB khi tính c sai s trên đi n tr . 36 18
  19. 19-Feb-11 Hư ng d n 1. Sơ đ m ch phân c c CB: Vòng (I): - VEE + VBE + IE RE = 0 Vòng (II): - VCC + IC RC + VCB = 0 I II ⇒ RE = 2867 Ω ; RC = 5000 Ω V i sai s 5%, có th ch n: RE = 3KΩ ; RC = 5.1KΩ Ω Ω M t s giá tr R chu n 2. V i các R đã ch n, thay vào 10, 12, 15, 18, các bi u th c đ tính l i các giá 22, 27, tr c a đi m phân c c. 33, 39, 43, 47, 3. Tìm gi i h n c a IE và VCB: 51, 56, R gi i h n = R chu n ± 5% * R chu n 68, 75, 82, 91. Thay vào các bi u th c đ tìm gi i h n c a IE và VCB. 37 Ví d cho thi t k phân c c E chung M t transistor silicon NPN có β t i ưu là 100, đư c s d ng trong m ch phân c c CE v i VCC = 12V. Đi m phân c c là IC = 2mA và VCE = 6V. 1. Thi t k m ch dùng các đi n tr chu n 5%. 2. Tìm gi i h n có th có c a đi m phân c c n u β c a transistor thay đ i t 50 đ n 150 (m t gi i h n thư ng g p trong th c t ). Gi s là các đi n tr có giá tr t i ưu. Hư ng d n 1. - VCC + IC RC + VCE = 0 - VCC + IB RB + VBE = 0 IC= β IB ; VBE = 0.7V ⇒ RB = 565KΩ ; RC = 3KΩ ch n 560 KΩ và 3KΩ 2. Tính l i IB theo s thay đ i c a β, ng v i RB đã ch n. T đó tìm gi i h n c a đi m phân c c. 38 19
  20. 19-Feb-11 Ví d cho thi t k phân c c C chung M t transistor silicon NPN có β =100, đư c s d ng trong c u hình CC v i VCC = 24V. Đi m phân c c là IE = 4mA và VCE = 16V. 1. Thi t k m ch dùng các đi n tr chu n 5%. 2. Tìm đi m phân c c th t s khi các đi n tr chu n 5% đư c s d ng, giá s là chúng có các giá tr t i ưu. Hư ng d n 1. - VCC + VCE + IERE = 0 - VCC + IBRB+ VBE + IERE = 0 V i: IE = IC + IB = (β + 1) IB β ⇒ RE = 2KΩ ; RB = 386.325Ω ch n 2 KΩ và 390Ω 2. V i các R đã ch n, thay vào các bi u th c đ tính l i đi m phân c c. 39 3.7 BJT Inverter BJT đư c ng d ng như m t ch c năng đ o tr ng thái. - Khi đi n áp ngõ vào là 5V: RB và RC đư c thi t k sao cho BJT ho t đ ng ch đ bão hòa. + Khi đó VCE ≈ 0 (kho ng 0.1V) đư c g i là VCE sat(saturation), tương ng: V CC IC = IC sat = RC IC sat V − VBE IB = = HI β RB - Khi đi n áp ngõ vào là 0V: BJT không d n ⇒ VCE = + 5V. K t lu n: V in = 5V ⇒ V out = 0V. Inverter 40 V in = 0V ⇒ V out = 5V. 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản