Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 9

Chia sẻ: Ngọc Tam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

93
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việc nghiên cứu thuần tuý về các thiết bị này được xem như là một nhánh nghiên cứu trong vật lý, trong khi việc thiết kế và xây dựng các mạch điện tử để giải quyết các vấn đề thực tế lại được xem như là một bộ phận của các ngành kỹ thuật điện, kỹ sư điện tử và kỹ sư máy tính.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 9

g. Phân c c tranzito b ng dòng emitơ (t phân c c) M ch phân c c tranzito b ng dòng emitơ có d ng như hình 2.42. i n R1, R2 t o thành m t b phân áp c nh t o UB t vào Bazơ tranzito t i n áp ngu n ECC. i n tr RE m c n i ti p v i c c emitơ c a tranzito có i n áp rơi trên nó là UE = IERE V y: IE = (UB – UBE)/RE (2-76) N u th a mãn i u ki n UB ≥ UBE thì IE ≈ UBE/RE (2-77) và r t n nh. ti n cho vi c phân tích ti p theo có th v sơ tương ương c a hình 2.42 như hình 2.43 b ng cách áp d ng nh lý Tevenin trong ó : R1.R 2 RB = (2-78) R1 + R 2 R1.Ecc UB = (2-79) R1 + R 2 Hình 2.42: Phân c c b ng dòng IE Hình 2.43: Sơ tương ương tĩnh Vn ây là ph i ch n R1 và R2 th nào m b o cho UB n nh. T hình 2.42 th y rõ ph i ch n R1 và R2 sao cho RB không l n hơn nhi u so v i RE, n u không s phân c c c a m ch l i tương t như trư ng h p phân c c dòng c nh. có UB n nh c n ch n R1 và R2 càng nh càng t t, nhưng m b o cho i n tr vào c a m ch l n thì R1 và R2 càng l n càng t t. dung hòa hai yêu c u mâu thu n này trong th c t thư ng ch n RB= RE. 57
Căn c vào sơ tương ương (h.2.43) phân tích m ch phân c c dòng emitơ. T ng i n áp rơi trong m ch bazơ b ng: UB= IBRB + UBE + (IC + IB)RE (2-80) Trong ó ã thay IE = IC + IB n u như bi t h21e có th bi n i (2-80) thành UB = IB[ RB+(h21e + 1)RE] + UBE + ICO(h21e + 1) . RE (2-81) Trư c khi phân tích hãy chú ý là i n áp UBE trong trư ng h p phân c c này không th b qua như nh ng trư ng h p khác. Trong quá trình làm vi c chuy n ti p emitơ luôn phân c c thu n cho nên t ng i n áp m t chi u u vào c a m ch này là UB. Trong h u h t các trư ng h p UB nh hơn ECC nhi u l n. Trư c ây có th b qua UBE vì nó quá nh so v i ECC , nhưng trong trư ng h p này UBE l n vào c UB cho nên không th b qua ư c. S h ng cu i cùng trong (2-81) ch a ICO thư ng ư c b qua vì trong th c t dòng ngư c r t nh (v i tranzito silic dòng này ch có vài nano ampe ). Cũng t sơ tương ương hình 2.43 có i n áp gi a emitơ và t b ng IE. RE. Dòng emitơ IE = IC + IB = (h21e +1)IB (b qua ư c dòng ngư c ICO). Như v y i n áp gi a emitơ và t có th vi t UE = (h21e +1)IB.RE. i lư ng (h21e +1) là i lư ng không th nguyên nên có th liên h v i IB t o thành dòng (h21e + 1) ho c liên h p v i RE t o thành i n tr (h21e +1)IB. N u quan ni m như v y thì có th nói r ng i n áp gi a emitơ và t là i n áp do dòng (h21e +1)IB rơi trên i n tr RE hay do dòng IB rơi trên i n tr (h21e+1)RE. N u thành ph n i n áp gây ra b i ICO trong bi u th c (2-81) có th b qua thì bi u th c này có th minh h a b ng sơ tương ương hình 2.44. ây i n tr RE - trong nhánh emitơ bi n thành i n tr (h21e +1)RE trong m ch bazơ. M t cách t ng quát, b t kỳ m t i n kháng nào trong m ch emitơ u có th bi n i sang m ch bazơ b ng cách nhân nó v i (h21e +1). T hình 2.44 và bi u th c (2-81) có th tìm th y dòng bazơ t i i m phân c c. UB UBE IBQ = (2-82) RB + (h21e + 1)RE T ó tính ra ư c ICQ = h21e.IBQ (2-83) T sơ tương ương hình 2.44 trong m ch colectơ có th vi t : ECC = IC.Rt + UE + IERE (2-86) Bi t r ng IC thư ng l n hơn IB r t nhi u l n cho nên ây có th b qua thành ph n i n áp do IB gây ra trên RE. Như v y (2-86) ư c vi t thành : ECC = (Rt + RE). IC + UCE (2-87) 58
Hình 2.44: Sơ tương ương m ch Bc Bi u th c (2-87) chính là bi u th c ư ng t i tĩnh c a m ch phân c c b ng dòng emitơ. N u dòng ECQ và UCEQ là dòng i n và i n áp ng v i i m công tác tĩnh thì có th vi t (2-87) thành d ng : UECQ = Ecc - (Rt + RE). ICQ (2-88) Căn c vào bi u th c (2-88) có th tính ư c i u ki n phân c c tĩnh c a tranzito khi bi t h s khu ch i h21e và lo i tranzito. Sau ây xét n nh nhi t c a m ch phân c c b ng dòng emitơ, có th vi t l i (2- 80) d ng : U B - U BE - I B (R B + R E ) IC = RE Do ó UB UBE RB IB = IC (2-89) RB + RE RB + RE L y o hàm riêng bi u th c này theo Ic và m t l n n a chú ý r ng UBE không is ư c: IB RE 1 = = (2-90) IE RB + RE k2 Theo nh nghĩa c a h s n nh nhi t thì trong trư ng h p này: h21e + 1 S= (2-91) 1+ (h21e k 2 ) 59
T (2-91) th y r ng h s n nh nhi t ti n t i c c ti u ( n nh cao nh t) khi k2 có giá tr nh nh t. i u y có nghĩa là cho m ch n nh, ph i thi t k sao cho RE có giá tr càng l n càng t t, và giá tr RB càng nh càng t t. H s k2 không bao gi nh hơn 1, giá tr này ch d n t i 1 ( ng v i trư ng h p RE r t l n và RB r t nh ) t ó suy ra r ng h s n nh S ch có th gi m nh t i gi i h n là 1. M t nh n xét quan tr ng n a là h s n nh S không ph thu c vào Rt nghĩa là không ph thu c vào i m công tác. Hình 2.45:Dùng t ngăn h i ti p âm trên Re a) Ng n m ch hoàn toàn b) Ng n m ch m t ph n Hình 2.46: Dùng iôt bù nhi t 60
trên ã nói v n nâng cao n nh nhi t c a lo i m ch này b ng cách tăng RE và gi m RB. B n ch t c a s n nh nhi t trong lo i m ch này chính là dòng ph n h i âm qua i n tr RE. Tăng RE có nghĩa là tăng ph n h i âm do ó làm gi m tín hi u khu ch i xoay chi u c a m ch. kh c ph c mâu thu n này trong th c t có th dùng hai m ch như hình 2.45a,b. Dùng ki u m ch này có th lo i tr ho c gi m nh tác d ng ph n h i âm i v i tín hi u xoay chi u (xem ph n 2.3), do ó không làm gi m h s khu ch i tín hi u xoay chi u c a m ch. Giá tr CE phân m ch ây ph i ch n l n sao cho i v i tín hi u xoay chi u thì tr kháng c a nó g n như b ng 0, ngư c l i v i dòng m t chi u thì coi như h m ch. Th c t thư ng g p trư ng h p ph i thi t k m ch phân c c khi bi t các i u ki n phân c c cũng như h s khu ch i c a tranzito. nh ng ph n trên ch xét nh hư ng c a nhi t n dòng ICO. Sau ây s trình bày nh hư ng c a nhi t n dòng UBE và h s khu ch i h21e. iv ic hai lo i tranzito, làm t silic và gecmani, khi nhi t tăng UBE gi m, còn h21e l i tăng. nh hư ng c a nhi t n các tham s c a tranzito silic công tác trong kho ng - 65˚C n +175˚C còn tranzito thì t -63˚C n +75˚C. S khác nhau n a là tr s ICO và UBE c a tranzito silic và tranzito gecmani bi n thiên ngư c nhau khi nhi t thay i. B ng (2-4) li t kê nh ng giá tr i n hình c a ICO, UBE và h21e c a tranzito silic và gecmani nh ng nhi t khác nhau. B ng 2 – 4 Giá tr i n hình c a m t tham s ch u nh hư ng c a nhi t V t li u làm tranzito ICO(A) UBE(V) h21e t,˚C 10 −6 Si 0.8 20 -6.5 Ge 0.4 15 -6.5 1 0 −3 Si 0.6 50 +25 1 0 −2 Ge 0.2 50 +25 1 Si 0.25 100 +175 30 Ge 0.51 95 +75 30 T b ng 2- 4 có nh n xét: nhi t phòng i v i tranzito silic ICO ch c nano ampe, cho nên n u có thay i thì cũng không nh hư ng áng k n IC và nh hư ng c a nhi t n iêm công tác tĩnh c a tranzito ch y u thông qua UBE. kh c ph c nh hư ng này trên th c t thư ng m c n i ti p emitơ m t iôt silic phân c c thu n có chi u ngư c v i chuy n ti p emitơ như hình 2.46. B ng cách m c như v y có th th y r ng s thay i i n áp thu n trên 2 c c iôt có th bù tr s bi n i UBE c a tranzito do nhi t gây ra. iôt bù nhi t sơ này luôn ư c phân c c thu n b i ngu n EDD cho nên i n tr thu n c a nó r t nh . Sơ này hoàn toàn tương ương v i sơ phân c c b ng dòng emitơ ã xét ph n trên. iv i tranzito gecmani thì ngư c l i, t i nhi t phòng ICO khá l n cho nên khi nhi t thay i nh hư ng c a dòng ICO n tham s c a tranzito chi m ưu th . n nh nhi t 61
cho sơ , ngư i thi t k ph i chú ý ch y u n vi c gi m h s n nh nhi t S. Qua b ng (2-4) trên ây có th th y r ng h s khu ch i dòng h21e ph thu c vào r t nhi u vào nhi t . Hơn n a ngay cùng m t nhi t , tranzito có cùng lo i ký hi u ( ư c ch t o như nhau) nhưng h s h21e c a t ng chi c có th hơn kém nhau vài ba l n. Như ã bi t h s h21e nh hư ng nhi u n i m công tác tĩnh c a tranzito. B i v y n nh i m công tác tĩnh, ngư i thi t k ph i chú ý n s thay i h s h21e có th có c a lo i tranzito dùng trong m ch i n. nh lư ng s ph thu c c a IC vào h21e, gi thi t r ng các giá tr c a UCC và Rt ã bi t h s khu ch i dòng c a tranzito bi n thiên t h21e1 n h21e2 b qua ICO (g i IC1 là dòng ng v i trư ng h p h s khu ch i h21e1 và IC2 ng v i h21e2) tính ư c : UB UBE IC1 = h21e1 (2-92) RB + (h21e1 + 1)RE UB UBE IC2 = h21e2 (2-93) RB + (h21e1 + 1)RE L y hi u s c a (2-92) và (2-93), ư c: (U B U BE )(h21e 2 h21e1 )( RB + RE ) IC = (2-94) [RB + (h21e1 + 1) RE ][RB + (h21e 2 + 1) RE ] em chia bi u th c (2-94) cho (2-92) s ư c bi u th c cho s bi n thiên tương i c a dòng IC. IC h21e1 - h21e 2 (2-95) = h .R IC1 h21e1(1+ 21e1 E ) RB + R E Nh n xét bi u th c (2-95) th y nó có ch a s h ng g n gi ng như bi u th c nh nghĩa v s n nh S; có th bi n i v ph i c a (2-95) thành: IC h -h h +1 = 21e 2 21e1 . 21e 2 (2-96) IC1 h21e1(h21e 2 + 1) (1+ h21e 2 )K N u g i S2 là n nh nhi t khi h21e = h21e1, thì (2-95) có th vi t thành : IC ∆h21e .S 2 = (2-97) IC1 h21e1(h21e1 + 1) Trong ó h21e = (h21e2 – h21e1) thư ng g i là sai l ch c a h21e. Bi u th c (2-97) cho th y s bi n i dòng colectơ ph thu c tr c ti p vào sai l ch h s khu ch i h21e k trên. Ngoài ra bi u th c này còn cho phép ngư i thi t k tính ư c giá tr c a i n tr c n thi t gi cho dòng IC bi n i trong m t ph m vi nh t nh khi h21e thay i. 62
2.2.4. Tranzito trư ng (FET) Khác v i tranzito lư ng c c ã xét ph n trên mà c i m ch y u là dòng i n trong chúng do c hai lo i h t d n ( i n t và l tr ng t do) t o nên, qua m t h th ng g m hai m t ghép p-n r t g n nhau i u khi n thích h p, tranzito trư ng (còn g i là tranzito ơn c c FET) ho t ng d a trên nguyên lý hi u ng trư ng, i u khi n d n i n c a ơn tinh th bán d n nh tác d ng c a 1 i n trư ng ngoài. Dòng i n trong FET ch do m t lo i h t d n t o ra. Công ngh bán d n, vi i n t càng ti n b , FET càng t rõ nhi u ưu i m quang tr ng trên hai m t x lý gia công tín hi u v i tin c y cao và m c tiêu hao năng lư ng c c bé. Ph n này s trình bày tóm t t nh ng c i m quang tr ng nh t c u FET v c u t o, nguyên lý ho t ng và các tham s c trưng i v i hai nhóm ch ng lo i: FET có c c c a là ti p giáp p-n (JFET) và FET có c c c a cách li (MOSFET hay IGFET). a- Tranzito trư ng có c c c a ti p giáp (JFET) - C u t o và ký hi u qui ư c: D Drain D G- Kênh n Gate G S Si- n D p G+ Kênh p S Source S Hình 2.47: C u t p JFET và ký hi u quy ư c Hình 2.47a ưa ra m t c u trúc JFET ki u kênh n: trên tinh th bán d n Si-n ngư i ta t o xung quanh nó 1 l p bán d n p (có t p ch t n ng cao hơn so v i ) và ưa ra 3 i n c c là c c ngu n S (Source), c c máng D (Drein) và c c c a G (Gate). Như v y hình thành m t kênh d n i n lo i n n i gi a hai c c D và S, cách li v i c c c a G (dùng làm i n c c i u khi n) b i 1 l p ti p xúc p-n bao quanh kênh d n. Hoàn toàn tương t , n u xu t phát t bán d n lo i p, ta có lo i JFET kênh p v i các ký hi u quy ư c phân bi t cho trên hình 2.47b. Nguyên lý ho t ng: phân c c JFET, ngư i ta dùng hai ngu n i n áp ngoài là UDS > 0 và UGS < 0 như hình v (v i kênh P, các chi u i n áp phân c c s ngư c l i, sao cho ti p giáp p-n bao quanh kênh d n luôn ư c phân c c ngư c). Do tác d ng c a các i n trư ng này, trên kênh d n xu t hi n 1 dòng i n (là dòng i n t v i kênh n) hư ng t c c D t i c c S g i là dòng i n c c máng ID. Dòng ID có l n tuỳ thu c vào các giá tr UDS và UGS vì d n i n c a kênh ph thu c m nh c hai i n trư ng này. N u xét riêng s ph thu c c a ID vào t ng i n áp khi gi cho 63