›
›

Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 3: Transistor lưỡng cực nối

ppt 31 trang hapham 420
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 3: Transistor lưỡng cực nối", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_dien_tu_co_ban_chuong_3_transistor_luong_cuc_noi.ppt

Nội dung text: Bài giảng Điện tử cơ bản - Chương 3: Transistor lưỡng cực nối

  1. Điện tử cơ bản Ch. 3 Transistor lưỡng cực nối (Bipolar junction Transistor)
  2. I. Cấu tạo • Gồm 2 nối tiếp xúc ghép xen kẽ nhau. • Cĩ 2 loại Transistor nối: npn và pnp (h. 1) • C C C C • n p • B B B B • p n • n p • E E E E loại npn loại pnp
  3. Sự phân bố điện tích cân bằng nhiệt động n p n - - - - + + + - - - - - - - - - - - + + + - - - - - - - - - - Ei + Ei - - - - - - - - - + - - - - - - vùng hiếm vùng hiếm
  4. II. Các kiểu hoạt động-Phân cực • Cĩ 4 kiểu phân cực Nối phát-nền EB tùy theo cách cấp điện phc.ngược phc. thuận Tác động -Ngưng Ngưng thuận -Bão hồ Nối phc.ng (Off) (Forward -Tác động thuận thu-nền active) -Tác động nghịch CB phc. th Tác động Bảo hồ nghịch ( ( On Reverse Saturation active) )
  5. 4 kiểu hoạt động của BJT 1.Cả 2 nối EB và CB đều phân cực nghịch : Do 2 nối đều ngưng dẫn → BJT ngưng dẫn Eex Eex (off) n p n Ei Ei vùng hiếm rộng VEE VCC
  6. 2.Cả 2 nối EB và CB đều phân cực thuận: Do 2 nối đều dẫn các hạt tải cùng chạy vào vùng nền.Mà vùng nền hẹp nên bị tràn ngập các hạt tải → BJT dẫn bão hịa(On). • Eex Eex Ei vùng hiếm hẹp • VEE VCC
  7. Các kiểu hoạt động trên khơng sử dụng riêng biệt mà kết hợp nhau trong hoạt động giao hốn ( chuyển mạch) • Ic • Q1 • Q2 VCE
  8. 3.Phân cực thuận EB, Phân cực nghịch CB: Do tác động của điện trường ngồi,các điện tử tự do bị đẩy vào cực nền. Tại đây do cực nền hẹp nên cĩ chỉ 1 số ít đttd bị tái kết, đa số đttd cịn lại đều bị hút về cực thu → BJT dẫn mạnh ( kiểu tác động thuận rất thơng dụng trong mạch khuếch đại) . Engồi Engồi - + - + InE E i Ei InC I E IpE ICO IC + - + VEE IB - + VCC
  9. 4.Phân cực nghịch EB, phân cực thuận CB Cách hoạt động giống như ở kiểu 3 nhưng các hạt tãi di chuyển theo chiều từ cực thu sang cực phát . Do cấu trúc bất đối xứng các dịng thu và dịng phát đều nhõ hơn ở kiểu tác động nghịch → BJT dẫn theo kiểu tác động nghịch. . n p n Eex Eex Ei
  10. Cách phân cực tác động nghịch này ít được sử dụng , ngoại trừ trong IC số do cấu trúc đối xứng nên các cực thu C và cực phát E cĩ thể thay thế vị trí cho nhau. Chú ý: 1.Trong phần khảo sát transistor hoạt động khuếch đại ta xét đến kiểu tác động (BE phân cực thuận, CB phân cực nghịch) 2.Phần hoạt động giao hốn sẽ xét đến sau.
  11. 3.Biểu thức dịng điện trong BJT • Theo định luật Kirchhoff ta cĩ: IE = IB + IC (1) • Theo cách hoạt động của BJT vừa xét cĩ: IE = InE + IpE = InE (2) IC = Inc + Ico (3) Gọi hệ số truyền đạt dịng điện phát – thu : số đ t td đến cực thu InC InC sốđttd phát đ từ cực phát InE IE Thay vào (3) cho: Ic = IE + ICO = IE + ICBO (4)
  12. • Hệ số truyền dịng điện rất bé 1 (0,95 0,9998) cơng thức (4) thường chỉ sử dụng trong cách ráp cực nền chung ( CB). • Trong các trường hợp thơng dụng khác ( như cách ráp CE) ta chuyển đổi thành dạng như sau bằng cách viết lại thành: 1 IICB= + = +( +1) I (5) 11−− IIB CO CO • Với: 1  = ;  +1 = 1− 1−
  13. Nhận xét • Độ lợi dịng(độ khuếch đại)  rất lớn ( 20 – 500) • Dịng rĩ IIIEO=( +11) CO ( + ) CBO rất bé ở nhiệt độ bình thường nhưng lại tăng nhanh theo nhiệt độ . • Ở nhiệt độ bình thường ( nhiệt độ trong phịng),ta cịn lại biểu thức đơn giản : IC =  IB ( 6) • Tổng quát ta cĩ thể sử dụng (1) và (6) trong các phép tính phân giãi và thiết kế mạch trasnsistor.
  14. Chú ý:Transistor cịn được gọi là: 1. linh kiện điều khiển băng dịng điện. 2. linh kiện điều khiển bằng hạt tải thiểu số. 3. TRANSISTOR là chử viết tắt của từ TRANSfert resISTOR (Điện trở chuyển ). 4.Đối với transistor loại pnp, cách lý luận về hoạt động cũng giống như ớ transistor npn nhưng thay đttd bằng lổ trống, nên chiều dịng điện ngược lại.
  15. III.Các cách ráp và Đặc tuyến V-I • Cĩ 3 cách ráp (xác định từ ngõ vào và ngõ ra của mạch transistor) : CB, CE, CC ( EF) 1. Cách ráp cực nền chung (CB) Ci Co Q + RE RC vi vo RL - + VCC + VEE
  16. 2.Cách ráp cực phát chung ( CE) Co Ci Q RC + RB Vo vi RL + - VBB + VCC Do: Tín hiệu vào nền – phát BE Tín hiệu ra thu – phát CE Cả 2 ngõ vào và ra cĩ cực phát chung
  17. 3. Cách ráp thu chung (CC hay EF) • Mạch điện Co Ci Q + RB Vo RL vi + VCC RE + - VBB • Hoặc: Ci Q Vo + RB Co vi + VCC + RE - VBB
  18. 4. Đặc tuyến cách ráp CE • Gồm cĩ 3 dặc tuyến thơng dụng sau: a. Đặc tuyến vào IB = f ( VBE) VCE = Cte IB( mA) VCE= 1V 2V 4 Q 0 0,7 VBE ( V)
  19. b. Đặc tuyến ra IC = f ( VCE ) IB =Cte vg bảo hồ vùng tác động IC ( mA) 60uA 6 IB = 50uA 40uA 4 QB 30uA QA 20uA 2 10uA 0uA 0 5 10 15 20 25 VCE (V) vùng ngưng ( cut off)
  20. C. Đặc tuyến truyền IC = f ( IB) VCE = Cte Ic ( mA) • Trong dãi thay đổi nhõ của IB,IC thay đổi tuyến tính. • Khi dịng IB lớn , IC khơng cịn tuyến tính ( sẽ xét trong chương 0 IB (A) mạch khuếch đại)
  21. 4.Độ lợi (độ khuếch đại) dịng • Tại điểm tĩnh điều hành QA ta cĩ: −3 C 3,8mA 3,810  =I = = = 95 QA −6 I B 40 A 4010 • Tại điểm tĩnh điều hành QB, ta cĩ: −3 C 4,2mA 4,210  =I = = =105 QB −6 I B 40 A 4010
  22. Đường thẳng tải tĩnh ( DCLL) • Phương trình đường thẳng tãi tĩnh : Từ ( 5) viết lại: IC = ( VCC – VCE)/ RC = -VCE / RC + VCC /RC ( 7) Đường tải tĩnh đựợc vẽ trên đặc tuyến ra qua 2 điểm xác định sau: Cho IC = 0 → VCEM = VCC (Điểm M) Cho VCE = 0 → ICM = VCC/ RC (Điểm N) nối 2 điểm M và N lại ta cĩ được đường tải tĩnh • Giao điểm đường tải tĩnh và đường phân cực IB chọn trước cho ta trị số điểm tĩnh Q.
  23. Đường thẳng tải tĩnh • Vẽ Ic (mA) ICM = Vcc/Rc ICQ Q 0 VCEQ VCEM= VCC VCE(V)
  24. IV . Mạch phân cực cơ bản • Mạch phân cực bằng 2 nguồn cấpRC điện riêng: Q RB IC VCC + IB VCE + VBB VBE Tính được trị số điểm Q: VBB = RB IB + VBE (1) IB = ( VBB- VBE) / RB (2) IC = IB (3) VCC = RCIC + VCE (4) → VCE = VCC- RCIC (6)
  25. IC ( mA) Bão hồ 60uA 6 IB = 50uA IBQ =40uA 4 o QB 30uA 20uA 2 ngưng 10uA 0uA 0 5 10 15 20 25 VCE (V) VCEQ VCC Thí dụ : Với Vcc=18V; Rc = 3k  , dịng IBQ = 40uA Tính được Q ( IC = 4mA , ( VCE = 6V , ( VBE = 0,7V cho trước
  26. Vai trị của đường thẳng tải tĩnh • Phân giải mạch Transistor. • Xác định điểm tĩnh điều hành Q. • Cho biết trạng thái hoạt động cũa transistor ( tác động, bão hồ, ngưng). • Mạch khuếch đại cĩ tuyến tính hay khơng. • Thiết kế mạch khuếch theo ý định ( chọn trước điểm tĩnh Q , tính các trị số linh kiện)
  27. Chú ý: • Độ lợi dịng điện thay đổi theo vị trí điểm tĩnh điều hành Q. • Điểm tĩnh điều hành Q thay đổi vị trí theo điện thế phân cực transistor và cịn thay đổi theo tín hiệu xoay chiều ( AC) tác động vào mạch . • Ta sẽ xét các dạng mạch phân cực (DC) khác ở chương 4 và sự khuếch đại trong chế độ động ( AC) ở chương 5 .
  28. Độ lợi dòng Theo hình trên ta có:  IC = 4 mA và IB = 40 A Tính được độ lợi dòng : I CQ 4mA  = = =100 I BQ 4A o Transistor có tính khuếch đại dòng o Độ lợi dòng có thể tính nhanh từ đồ thị.
  29. Độ lợi dịng và thế ở chế độ động (AC) • Xét đồ thị sau • Ta cĩ: - Độ lợi dịng −IIICCC21 (42− )mA Ai = ac = = = =100 IIIABBBQQ21 −(40 − 20)  - Độ lợi thế VCE VVCE21−− CE 6 12 Av = = = = −200 VBE Q VVBE21 − BE Q 0,68 − 0,65
  30. Phân giải bằng đồ thị iC ( mA) iB (uA) 6 IB= 60uA 60 ic 4 40 40 ib ICQ Q IBQ Q 2 20 20 0,68 0 5 10 15 20 vCE 0,65 V(BEQ vBE(V) VCEQ VCC vbe vce