Bài giảng Linh kiện điện tử: Chương 4 - Nguyễn Văn Hân

Chia sẻ: Gió Biển | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

416
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Linh kiện điện tử - Chương 4: Transistor lưỡng cực" cung cấp cho người học các kiến thức: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor, các chế độ làm việc của Transistor, các cách mắc Transistor trong mạch khuếch đại, phân cực cho Transistor,.... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Linh kiện điện tử: Chương 4 - Nguyễn Văn Hân

Chương 4: Transistor lưỡng cực • Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor • Các chế độ làm việc của Transistor NHATRANG UNIVERSITY • Các cách mắc Transistor trong mạch khuếch đại • Phân cực cho Transistor • Sơ đồ tương đương của Transistor • Một số ứng dụng của Transistor
Transistor lưỡng cực • Transistor lưỡng cực là linh kiện gồm có 3 lớp bán dẫn và hai lớp tiếp giáp p-n. Ba lớp bán dẫn được đưa ra ba cực là Emitter, Base, Collector NHATRANG UNIVERSITY – Nếu ba lớp bán dẫn lần lượt là p-n-p thì đó là transistor loại thuận – Nếu ba lớp bán dẫn lần lượt là n-p-n thì đó là transistror loại ngược
Cấu tạo của Transistor • Lớp Emitter được pha tạp với nồng độ cao nhất • Lớp Bazo được pha tạp với nồng độ thấp nhất và rất mỏng NHATRANG UNIVERSITY • Lớp Collector được pha tạp với nồng độ trung bình – Tiếp giáp giữa emitter và bazo gọi là tiếp giáp emitter (JE) – Tiếp giáp giữa collector và bazo gọi là tiếp giáp collector (JC)
Nguyên lý làm việc của Transistor • Khi chưa cấp điện áp đến các cực của transistor thì các tiếp giáp JE, JC ở trạng thái cân bằng nên tổng dòng điện trong transistor bằng 0 NHATRANG UNIVERSITY • Để transistor làm việc, phải cấp điện áp một chiều thích hợp (gọi là phân cực cho transistor): – Chế độ ngắt (cutoff): Điện áp một chiều làm JE, JC đều phân cực ngược – Chế độ dẫn bão hòa (saturation): Điện áp một chiều làm JE, JC đều phân cực thuận – Chế độ tích cực (linear): Điện áp một chiều làm JE phân cực thuận còn JC phân cực ngược.
Chế độ ngắt của transistor • JC và JE đều phân cực ngược, nên trong transistor chỉ có dòng ngược của hai tiếp giáp đều rất nhỏ, nên có thể coi bằng 0. Điện trở của NHATRANG UNIVERSITY transistor rất lớn, UCE≈VCC
Chế độ dẫn bão hòa của transistor • JE và JC đều phân cực thuận nên điện trở của transistor rất nhỏ và có thể coi như cực C và E bị nối tắt và UCE xấp xỉ bằng 0 NHATRANG UNIVERSITY
Nguyên lý làm việc của Transistor NHATRANG UNIVERSITY
Transistor làm việc ở chế độ tích cực • Để transistor làm việc ở chế độ tích cực (khuếch đại), thì phải phân cực cho transistor theo nguyên tắc JE phân cực thuận, JC phân cực NHATRANG UNIVERSITY ngược (UC>UB>UE: npn; UC
Transistor làm việc ở chế độ tích cực • Xét nguyên lý hoạt động của transistor npn – JE phân cực thuận nên có dòng electron từ miền E khuếch tán sang miền B→dòng IE NHATRANG UNIVERSITY – Các electron từ miền E sang miền B bị tái hợp một phần với lỗ trống ở miền B, nhưng do miền B pha tạp rất thấp, và độ dày của nó rất nhỏ nên lượng electron bị tái hợp rất ít→dòng IB – Các electron từ miền E khuếch tán qua miền B, đến được JC sẽ bị điện trường phân cực ngược của JC cuốn sang miền C→dòng IC • Đối với transistor pnp cũng hoạt động tương tự như vậy, nhưng đổi vai trò của electron thành lỗ trống, và chiều của các dòng điện ngược lại với transistor npn
IE IB IC IC NHATRANG UNIVERSITY IE IC hFE IB α: Hệ số truyền đạt dòng điện β: Hệ số khuếch đại dòng điện
Các cách mắc transistor trong sơ đồ khuếch đại • Một mạch điện tử xử lý tín hiệu, thường được coi như một mạng bốn cực với hai đầu đưa tín hiệu vào, và hai đầu lấy tín hiệu ra • Transistor là một linh kiện 3 cực, nên để khi sử dụng ta NHATRANG UNIVERSITY phải đặt một cực chung cho cả đầu vào và đầu ra. Nếu dùng chung cực B ta có cách mắc B chung (BC); chung cực E ta có cách mắc E chung (EC); chung cực C ta có cách mắc C chung (CC) U1 (vao) T U2 (ra) U2 (ra) U2 (ra) U1 (vao) U1 (vao) U2 (ra) U1 (vao) E B C
Phương trình các họ đặc tuyến của transistor • Coi transistor là một mạng bốn cực, người ta viết được hệ các phương trình mô tả qua hệ giữa dòng điện, điện áp đầu vào, đầu ra của transistor từ đó xác định được các đặc tuyến của transistor Tæng qu¸ t EC BC CC NHATRANG UNIVERSITY § Æc tuyÕn vµo U 1 = f ( I 1 ) | U U 2 = c o n s t B E = f ( I B ) | U C E U E B = f ( I E ) |U C E U BC = f ( I B ) |U E C § Æc tuyÕn ph¶n håi U = f ( U ) | U 1 2 I 1 = c o n s t B E = f ( U C E ) |IB U E B = f ( U C B ) | I E U BC = f(U EC ) |IB § Æc tuyÕn truyÒn I = f ( I ) | 2 1 U 2 = c o n s t I C = f ( I B ) | U C E I C = f ( I E ) | U C B I E = f ( I B ) | U E C ®¹ t § Æc tuyÕn ra I 2 = f ( U 2 ) | I IC = f(U 1 = c o n s t C E ) | I B I C = f ( U C B ) | I E I E = f ( U EC ) | I B
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo kiểu B chung • Dùng phương pháp thực nghiệm, đo các thông số của mạch để vẽ họ đặc tuyến NHATRANG UNIVERSITY
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo kiểu B chung IE mA UCB = 6V UCB = 1V UEB (vao) UCB(ra) 3 NHATRANG UNIVERSITY B UEB V UCB = 6V IC mA 1 IE =3mA Họ đặc UCB = 2V 3 IE =2mA tuyến vào IE =1mA IE mA 3 5 UCB V Họ đặc tuyến ra và họ đặc tuyến truyền đạt
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo kiểu E chung • Dùng phương pháp thực nghiệm, đo các thông số của mạch để vẽ họ đặc tuyến NHATRANG UNIVERSITY
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo kiểu E chung I B A UCE = 2V UCE = 6V 100 UCE (ra) NHATRANG UNIVERSITY UBE (vao) E UBE V UCE = 6V IC mA 1 IB =60 A Họ đặc UCE = 2V 4 IB =40 A tuyến vào IB =20 A I B A 100 5 UCE V Họ đặc tuyến ra và họ đặc tuyến truyền đạt
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo kiểu C chung I B A UCE = 21V UCE(ra) 100 UCE =41V UCB(vao) NHATRANG UNIVERSITY C UCE = 6V IE mA UCB V IB =60 A 4 IB =40 A UCE = 2V 4 IB =20 A Họ đặc tuyến vào I B A 100 5 UCE V Họ đặc tuyến ra và họ đặc tuyến truyền đạt
Phân cực cho transistor • Đối với chế độ dẫn bão hòa và chế độ khóa, chỉ cần cung cấp một điện áp phân cực đủ lớn (nhỏ) để JE, JC cùng phân cực thuận (ngược) • Đối với chế độ tích cực (tuyến tính, khuếch đại), để tín NHATRANG UNIVERSITY hiệu khuếch đại không bị méo phải cung cấp các điện áp, dòng điện một chiều ổn định đến các cực của transistor (để khi cộng với tín hiệu xoay chiều vào, transistor không bị rơi vào chế độ dẫn bão hòa hoặc chế độ khóa)
Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh • Điểm làm việc tĩnh là một điểm nằm trên đặc tuyến ra tĩnh của transistor, nó xác định điện áp, dòng điện một chiều trên các cực của transistor NHATRANG UNIVERSITY
Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh • Tập hợp các điểm làm việc tĩnh, ta được một đường thẳng gọi là đường làm tải tĩnh • Với sơ đồ phân cực như hình vẽ dưới thì: Đường tải tĩnh cắt trục tung tại điểm mà transistor làm việc ở chế độ NHATRANG UNIVERSITY dẫn bão hòa; cắt trục hoành tại điểm mà transistor làm việc ở chế độ khóa; phương trình đường tải tĩnh: IC=f(UCE)