Bài giảng Điện tử tương tự và ứng dụng - Chương 4: Transistor lưỡng cực nối BJT - Tống Văn On
Điện tử tương tự và ứng dụng
Chương 4
Transistor lưỡng cực nối BJT
1
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Transistor lưỡng cực nối BJT
• BJT (bipolar junction transistor) là linh kiện có 3 cực: cực phát E
(emitter), cực thu C (collector) và cực nền B (base).
• Có hai loại BJT: loại pnp và loại npn.
• Transistor npn: miền phát & miền thu là bán dẫn n còn miền nền là
bán dẫn p.
• Miền phát có mật độ tạp chất cao, miền thu có mật độ tạp chất vừa
phải còn miền nền có mật độ tạp chất thấp và miền nền rất mỏng.
2
Transistor lưỡng cực nối BJT
BJT có hai tiếp giáp pn : tiếp giáp phát-nền EBJ hoặc JE và tiếp giáp thu-
nền CBJ hoặc JC.
Miền phát n
Miền nền p
Miền thu n
Tiếp xúc
kim loại
Tiếp giáp
Tiếp giáp
thu-nền CBJ
hoặc JC
phát-nền EBJ
hoặc JE
3
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Các chế độ hoạt động của BJT
Transistor BJT có 4 miền hoạt động (lấy thí dụ loại pnp).
VEB
Miền tích cực thuận
(JE phân cực thuận, JC phân cực nghịch)
Miền bão hòa
(cả hai tiếp giáp phân cực thuận)
VCB
Miền ngưng
Miền (tích cực) nghịch
(cả hai tiếp giáp phân cực nghịch)
(JE phân cực nghịch, JC phân cực thuận)
Do transistor BJT có 3 cực, có 3 cách mắc mạch khuếch đại.
4
(c) Thu chung
(b) Phát chung
(a) Nền chung
Chế độ tích cực (BJT npn)
Phân cực thuận
Phân cực nghịch
5
JE phân cực thuận, JC phân cực nghịch.
Chế độ tích cực (BJT npn)
Phân cực thuận JE
Phân cực nghịch JC
• Phân cực thuận JE làm cho các điện tử được tiêm từ miền phát vào trong
miền nền (lưu ý: mật độ điện tử miền phát cao).
• Do miền nền rất mỏng, phần lớn các điện tử này khuếch tán đến cạnh của
miền nghèo hạt mang điện đa số của tiếp giáp JC, kế đến được quét sang miền
thu dưới tác dụng của điện trường do tiếp giáp JC phân cực nghịch tạo ra.
• Một phần nhỏ các điện tử (được tiêm từ miền phát) tái hợp với các lỗ trong
miền nền.
6
• Các lỗ được tiêm từ miền nền vào trong miền phát.
Chế độ tích cực (BJT npn)
IS : dòng bão hòa
AE: diện tích tiếp giáp nền-phát
W: độ rộng miền nền
NA: mật độ tạp chất trong miền nền
Dn: hằng số khuếch tán điện tử
ni: mật độ hạt mang điện nội tại
(cũng có tài liệu sử dụng VT = 0.026 V)
7
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Chế độ tích cực (BJT npn)
Độ lợi dòng cực phát chung
Độ lợi dòng cực nền chung
1
1
Độ lợi dòng cực phát chung
Độ lợi dòng cực nền chung
8
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Chế độ tích cực (BJT pnp)
Phân cực nghịch
Phân cực thuận
9
Chế độ tích cực (BJT pnp)
Độ lợi dòng cực phát chung
Độ lợi dòng cực nền chung
10
Ký hiệu mạch và quy ước
11
Quan hệ dòng và áp ở chế độ tích cực
• Giá trị các dòng điện của BJT ở chế độ tích cực phụ thuộc vào điện
áp phân cực thuận của tiếp giáp JE.
• Những tỉ số của các dòng điện của BJT ở chế độ tích cực là hằng số.
• Chiều các dòng điện của transistor npn và pnp là ngược nhau.
12
Chế độ tích cực
TD: BJT trong mạch điện có β = 100 và cho thấy vBE là 0.7V ở iC = 1mA.
Thiết kế mạch điện sao cho có dòng điện 2mA chạy ngang qua cực thu
và cực thu có điện áp là +5V.
13
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Chế độ tích cực
TD: Tìm IE, IB, IC và VC nếu điện áp ở cực phát đo được là -0.7V và BJT
có β = 50.
14
Chế độ tích cực
TD: Tìm α và β của BJT trong mạch điện dưới đây, cho biết VB = +1V và
VE = +1.7V. Điện áp cực thu bằng bao nhiêu?
15
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Chế độ bão hòa
• Chế độ bão hòa: cả JE và JC đều
được phân cực thuận.
• Hạt mang điện đa số được tiêm
từ cả hai miền phát và miền thu
vào miền nền.
Chế độ
bão hòa
Chế độ
tích cực
• Mật độ hạt mang điện thiểu số
miền nền thay đổi phù hợp ⇒
dẫn đến độ dốc giảm khi vBC tăng.
• Dòng cực thu rời khỏi giá trị trong
chế độ tích cực đối với vCB âm.
• Với vBE cho trước, iC giảm đột
ngột về zero ở vCB khoảng -0.5V
và vCE khoảng 0.2V.
• BJT bão hòa: VCEsat = 0.2V
Tỉ lệ đã giãn
• Độ lợi dòng giảm từ β xuống
βforced
:
bão hòa
16
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Đặc tuyến của transistor
Đặc tuyến iC - vBE của transistor npn
17
Tống Văn On – Biên soạn từ tài liệu của Bộ môn Điện tử - ĐHBK TP HCM
Đặc tuyến của transistor
Cấu hình cực phát chung
Miền bão hòa
Miền tích cực
18
Miền ngưng
Miền bão hòa – cấu hình cực phát chung
• Trong miền bão hòa, BJT hoạt động như một chuyển mạch đóng với điện
trở RCEsat nhỏ.
• Đoạn cong I-V bão hòa có thể được xấp xỉ bởi đường thẳng cắt trục vCE ở
VCEoff.
Bão hòa
Tích cực
• Điện áp bão hòa
VCEsat = VCEoff + ICsatRCEsat
Lượng tăng
β cao
Lượng tăng
β thấp
• VCEsat thường được xem là
hằng số bằng 0.2 V (để đơn
giản) bất chấp giá trị của iC
Độ dốc
• Lượng tăng β trong miền bão
hòa thấp hơn trong miền tích
cực: βforced = ICsat / IB < β
Mạch BJT ở chế độ DC
Các chế độ hoạt động của BJT:
Transistor npn
Transistor pnp
Chế độ nghịch
vBE > 0, vBC > 0
Chế độ bão hòa
vBE > 0, vBC > 0
Chế độ nghịch
vEB > 0, vCB > 0
Chế độ bão hòa
vEB > 0, vCB > 0
Chế độ ngưng
vBE > 0, vBC > 0
Chế độ tích cực
vBE > 0, vBC < 0
Chế độ ngưng
vEB > 0, vCB > 0
Chế độ tích cực
vEB > 0, vCB < 0
Các mô hình đơn giản hóa cho hoạt động của BJT npn:
– Chế độ ngưng: vBE < 0.5V và vBC < 0.4V; iE = iC = iB = 0
– Chế độ tích cực:
• vBE = 0.7V và vCE > 0.3V
• iB : iC : iE = 1 : β : (1 + β)
– Chế độ bão hòa: vBE = 0.7V và vCE = 0.2V; iC / iB < β
20
Tải về để xem bản đầy đủ
77 trang
25/04/2022
12600
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử tương tự và ứng dụng - Chương 4: Transistor lưỡng cực nối BJT - Tống Văn On", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_dien_tu_tuong_tu_va_ung_dung_chuong_4_transistor_l.pdf
