Giáo trình Linh kiện điện tử và vi mạch điện tử: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:127

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn giáo trình "Linh kiện điện tử và vi mạch điện tử" trình bày các nội dung: Transistor lưỡng cực (Bipolar junction transistor - BJT), transistor trường (Field efect transitor fet), transistor tiếp giáp (Uni junction transistor ujt) và các loại transistor đặc biệt. 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: Giáo trình Linh kiện điện tử và vi mạch điện tử: Phần 2

C hương V T R A N S IS T O R LƯ Ỡ N G c ự c (,B IP O L A R J U N C T IO N T R A N S IS T O R - B J T ) 5.1. C Á U T Ạ O VÀ K Ý H IỆ U Transitor lưỡng cực tính, thường gọi tắt là B J T (B ipolar Junction Transistor), là loại bán d ẫn ba cực có thể khuếch đại tín hiệu hoặc hoạt động như khóa đóng mở. Vì nó sử dụng c ả hai loại h ạt dẫn: lỗ vò điện lữ, nên gọi là loại lưỡng c ực tính. BJT được che tạo từ m ột tinh th ế bán dẫn c ó ba m iên ph a tạp khác nhau để hình thành liai vùng tiếp x ú c P -N rất g ần nliau, phân cực ngược nliaiL M iền giữa khác kiểu dẫn điện với hai m iền hai bên, nên la có hai loại BJT: PN P và N P N (hình 5.1). Hình 5.1. K ý hiệu và cấu tạo củ a các BJT N PN và PNP Ba miền hình thành ba cực: cự c B (base) hay cực g ố c à miền giữa, cực E (emitter) hay cự c p lìá l , và c ự c c (collector) h ay c ự c góp. Miền B rắt mòng, c ô nhỏ hơn u m , đ ư ợc p h a tạp ít. M iền E có nông độ tạp chát lớn nhất (N4- p +) qó k hả năng phun các hạt dẫn vào rrúền B. M iền c có nồng độ tạp cliẳt thấp hơn, như ng có bề dày lớn nhất, có khả nâng ihu lất cả các hạt dẫn từ m iền E phun vào miền B. Trong hai vùng tiếp xúc P -N , tiếp xúc B -E đ ư ợc ký hiệu là JE, và tiếp xúc B-C được ký hiệu là J o Ký hiệu một số loại B JT được trình bày trên hình 5.2.
H ìn h 5.2 . K ý h iệ u m ộ t số loại B JT a, b ) K ý liiệu c h u n g cù a B J T lo ạ i N P N và P N P c, d ) K ý liiệu B J T D arlington đ ,e ) K ý h iệu B J T D a rlin g to n c ó đ iổ t C -E g, h) K ý h iệu B J T D a rlin g to n c ó đ iố t C -E v à c á c đ iệ n t r ở B -E 5.2. N G U Y Ê N L Ý L À M V I Ệ C V À T Í N H C H Á T K H U É C H Đ Ạ I CỦA B JT 1. N g u y ê n lý là m việc c ủ a B J T X é t s ự h o ạ t đ ộ n g c ủ a B JT loại N P N m ắ c th eo s ơ đ ồ B c h u n g vẽ trên hình 5.3: !■•£/, E ĩ - là ng u ồ n p h ân c ụ c . E | khoảng v à i v ô n , E 2CƠ 5-2 0 V . E | phân c ụ c Ihuận c h o tiếp x úc Je, E 2 p h ân c ụ c ng ư ọ c c h o tiế p xú c J c . R e, R c - là đ iện trở p h ân c ụ c c h o c ụ c E , và c ụ c c RcCÒn g ọ i là điện trở tải m ộ t c h iều c ủ a c ụ c c . K hi c h u a c ó ngu ồ n E i, E ỉ : J e hẹp , J c rộ n g h ơ n . M ỗ i v ù n g tồ n tại m ột E r (h ư ớ n g từ N sa n g P ) tư ơng ứ n g với m ộ t đipn á p tiếp x ú c (V *) như m ộ t h àn g rà o thể, d u y trì trạn g thái c â n b ằ n g ở h a i tiếp xú c giũa đòng trôi và d ò n g khuếch tán. D o đó, d ò n g tổ n g h ợ p (Ix) q u a tiếp xúc J e, và J c b àn g 0. 117
Khi có nẹnồn £ ;. Jc được phân c ự c ngược. H àng rà o điện ihé ị\'„ t và En cũa Jc lãng, điện trờ cù a Jc tăng lớn. D o đó. dòng đ iện qua ticp xúc B-C sẽ rất nhò. ký hiệu là le m và gọi là d ò ng n gư ợc colector. Khi thêm ngu ồ n £/.- Jg được phân c ự c th u ận . E,x củ a JE giảm , hàns rào điện ihế (Y u ) iro n g Je g iâ m (so vớ i trạng thái c ân băng). Do đ ó. xây ra h iện lư ợ n ẹ p h u n h ạ t d ẫn: e từ m iền N* (m ien E ) tràn qua m iền p (m ien B ), lỗ từ m iền p (m iền B ) tràn q u a m iên N* (miền E). các hạt d ẫ n tiế p tục k h u ẽch tán v à c h ú n g sẽ tái h ợ p nhau irẽn đường k huếch tán. Do miền B rất m òng và có nồng đ ộ hạt d ẫ n rất thấp so với m iền E (n, miển E » Pp miền B) nên số lượng e phun từ E sang B bị tái hợp rất nhỏ. còn đa sồ e vượt qua m ien B đ en tiếp x úc J c bị điện trường trong cũa Jc hút v ề p h ía cự c c tạo n ên d ò n g Ic (dòng d iện colectơ). Gọi / f là d ò n g e m itơ , tư ơng ứ n g v ó i tổ n g sổ e p hát r a từ m iền E sang miền B thì d ò n g lc tư ơng ứ n g với số đ iệ n tử đến đư ợ c c ự c c sc bans: lc = a ỉ£ (5-1) So lượng diện Ị ừ đến đirợc a rc c Ic (5 2) Tong so điện lử p liú l ra tìrc ự c E Ie a *’I i ệ s o tru yền đ ạ t d ò n g điện c ự c p h á t, còn gọi là h ệ số khuếch đ ại d ò n g Ỉ£ tĩn h . T hông thường a = 0 ,9 5 -t0 ,9 9 . Dòng điện tổng trong m ạch c o lectơ gồm 2 thành phần: /c = a l e + /c so v (5-3) I cbo - dòng điện n gư ợc a i a J c “• Ở Illicit B : M ột số lỗ (Pp) phun sang m iền N* (m iền E) và bị tái Ih»P nên thiếu điện tích +. Vì vậy, các đ iện lích + cùa nguồn E | dịch dw ycn vào m iên B tao ncn dòng đ iện trong m ạch base lu (đế bù lại). 118
D ự a v à o đ ịn li luật d ò n s đ iện đ iẻ m núL s u y ra : / £ = / * + lc (5-4) T rong đ ó th ư ờ n g . /« « /c và I E 2. T in h c h ấ t k h u ế c h đ ạ i c ù a B J T T ừ biểu Ihức (5 -4 ) n h ận thấy: N cu d ò n g ỈE b iế n đ ổ i, thì d ò n g Ic cũng b iến đ ô i theo. Đ ặt u n h iệu x o ay c h iều V/ (b iê n đ ộ n h ỏ ) q u a tụ C 1 và o g iữ a c ự c E và cực B (x e m h ìn h 5 .3 ) x ế p c h ồ n g lên n g u ồ n p h â n c ự c m ộ t c h iều E | cũa Je thì s ự p h â n c ự c c ù a Je s ẽ th ay đ ỏ i th e o c h u k ỳ c ủ a V |. D o đ ó , dòng điện tử từ c ự c E đ ế n c ự c c cũ n g s ẽ th a y đ ổ i th e o q u y luật b iên đổi c ủ a V |, n h ư v ậ y d ò n g Ic th a y đ ô i th e o d ò n g I c tạ o r a ( r ê n R c niột đ iệ n á p It-R c c ũ n g b iể n đ ổ i th e o q u y lu ậ t c ủ a V | n h u n g v ói bicn đ ộ IÓTI h ơ n V | g â p n h iề u lầ n ( d o R c c ó t r ị số k h á ló n ) : T ra n ù to đ ã k h u ế c h đ ạ i tín h iệ u V/. K hi có tín h iệu V |, d ò n g Ic c ũ n g b a o g ồ m hai th à n h p h ẩ n là: ihà nh p h ầ n m ộ t c h iể u ( ứ n g v ó i t r ạ n g th á i tĩn h , c ó n g u ồ n E |. E ỉ) v à thành p h ầ n b iể n đ ổ i ( th à n h p h ầ n x o a y c h iề n ) th e o s ự đ iề u k h iể n c ù a V| (ú n g v ó i t r ạ n g t h á i đ ộ n g ): ic = Ic + ic (5 -5 ) Đ iện á p trên R c c ũ n g g ồ m 2 th àn h p h ần : đ iệ n á p m ộ t c h iề u I c R c ứng với t r a n g th á i l ĩn h và đ iện á p x o a y cliiẻu ic R c ứ n g vớ i t r ạ n g thái ặ ệ n g . 3. S ự là m việc c ù a B J T P N P : N g u y ê n lý là m v iệ c v à Ưnh c h ấ l khuêch đ ạ i c ủ a B J T lo ại P N P cũ n g tư ơ n g tự n h ư B JT loại N P N đ ã trình b à y ở trên. C h i c ó m ộ t s ố đ iể m khdc c ầ n c h ú ý : • N guồn E ị, E ỉp h à i đào Iigirợc C{IC đ ể J e thuận, Je n g ifp c , • C h iề u c ù a I e, I c, h n g ư ợ c lại, • D ò n g ỉ c Ị à d ò n g l ỗ t ừ m iề n p * (m iề n E ) p h u n s a n g m iề n N (miên B ) và k h u ê c h t á n t ó i m iề n p c ù a c o ỉe c tơ (m iề n Cị. 119 Aỉi
5.3. C H É Đ ộ LÀM V IỆ C C Ủ A B J T Tùy theo mức phân cực m à B JT c ó thể làm việc ở một trong ba chế độ (trạng thái) sau dây: khuếch đại, khóa, bão hòa. 1. C h ế độ khuếcli đại C hế độ khuếch đại của BJT được trình bày trong mục 5.2 ờ trên. Ớ chế độ này, JE được phán cực thuận, Jc được phân cực ngược. Vc » Vb > Ve đối với loại NPN. Khi Vbe = 0.5 + 0,7 V thì B JT dẫn ; Dòng IB khác 0, dòng Ic tãng Iheo dòng IB q ua h ệ sổ khuếch đại dòng Ịi ( B J T điều k h iển bung d ò n g Ib). l ú c này, điểm làm việc của BJT nầm trên đường tài tĩnh, k h i Ib tăng thì Ic c ũ ng tăng còn V c e giâm , v ì : Ic = f l h (5-6) V c e = V c c - Ĩ c.R c (5 -7 ) 2. C liế độ khoá (n g u n g dẫn) H a i tiếp x úc Je và J c đều phân c ự c ngược: Vbe < 0. Vce > 0 và V c e > Vbe. do đ ó V u c < 0. V Khi phân cực cho V be < Vỵ, B JT sẽ klioá (n g in tg d ẫn); Dòng Ib.= 0, dòng Ic = 0, điện áp V c e = Vcc- Lúc này chi có dòng rò qua B JT dcDo) rất nhỏ không đáng kế (hình 5.3a). 3. C hế độ bão hòa H a i tiếp xúc J e và Jc V c e , d o đ ó V be > 0, Ic > 0, Ie > 0; d o vậ y Ic > Ic . L ú c này, Ib tăng lư ơ n g đ ố i lớ n nhưng Ic gán như không thay đôi. ■ - Phán cực cho B JT với VtiE > 0 .8 V (với loại B JT Si), B JT sẽ dẫn mạnh dẫn đốn trạng th á i bão hoà. Lúc này IB tăng cao nhưng Ic chi lãng gán băng m ứ c V c c / R c • C ò n đ iện áp V c e g iả m c ò n rất nhó (khoảng 0,2V), gọi là Vc& *(\lay V c tb ã o lioà). 120
121
k> hiệu vã c àu tạo củ a transistor N PN . PNP Types of Transistors H à loặĩ Trsnãí o NPN v ĩ PNP
NPN T ra n s is to r O peration Hoạt động cùa Tranòto K'P.'J ỉ Tinh 5 .3 .1loại (1ộnj> của IỈJT 124
H in li 5 .3 a. C ách m ac B C c ủ a B JT If in li 5 .3 b . D ặc tuyến V -A c ủ a B J T m ác BC
NPN Transistor Operation H o ạ t đ ộ n g c ứ a T r a n z it o N P N
NPN Ju n c tio n Interaction S ự tương Sác cứa các tíểp xúc ở toại NRN
130
131
Proper Biasing of ■Transistor Cách c íp nguồn cho Tnnzlto Mạch tiiong ciuWng của BJT NPN
C u r r e n t G a in V a lu e - p
H ình 5.4 - 5.5 - 5.6. C ách m ăc các loại transistor ĩíin h 5.7 5.8 - 5.9. ( 'ách in ắ c c ủ a T ransitor IK\ IX : (•( • H4
5.4. C Á C H M Á C B JT Phụ tlm ộc v à o việc ch ọ n c ự c làm n h á n h c h u n g ch o m ạch vào và niacli ra. ta c ó b a c á c h m ắ c IỈ.IT : l ỉ c h u n g (B C ), l i c h u n g (E C ), và c c lu in g (C C ). 1. M ạ cli b a se c h u n g (IỈC ) (H ìn h 5.6.) T ín h iệu v à o (V i) đ ậ t g iũ a c ụ c E và lì ; T ín hiệu ra (V o ) la p g iữ a cục c và B. C ự c B lù c ự c c h u n g c h o m ạch v à o v à m ạch ra. D ò n g vào là // . d ò n g ra là l o Đ iện áp v à o là V/ÍH, đ iện á p ra là V ch- I lộ tlúrc c ơ b ả n c ủ a niạcli B C là: l c = ccl£ + lcnu (th e o 5-3) If. = III + / c (th e o 5-4) D ặc đ iểm c ủ a m ạ c h B C K ự c ó g iá t r ị r á t l ở n vờ lă iiỊỉ llie o (tiệ n t r à tà i R L. a = I, 1(110 rấ t n h ò . KI ii< v CIỊ tâ thoR ị iiô 1 à Ù Ị iiỊỊ e o I K p c ự c đ ạ i k lii R ị . = r„ c ù a B J T ịr„ k h o á n g 0 .2-2M Í2). /■ (k h o á n g 30-5(X)í2) g iả m k h i d ò n g !(■ lâ n g / V(> (tồ n g p h a v ó i Vị 2. M ạ c h e m ỉt ơ c h u n g (E C ) ( lỉìn h 5.4.) D òn g v à o là In, d ò n g ra là /( . D iện á p v à o là Vii[.:, d iộ u á p ra là Va;. C ự c E là c ự c c h u n g c h o m ạch v à o v à m ạch ra. D ự a th e o ( 5 - 3 ) , (5 -4 ) và sau m ộ t s ố p h é p b iến đ ổi ta có: H ệ tliứ c c ơ b à n c ù a m ạ c h E C là: lc = p .ln + ( p + 1)1 CHO = / i l n + I c e o (5-8) / / - liự s ố k h u c c h (lụi liòiiỊỊ ítiựn c ủ a Iiiợcli E C : p = — 135