Bài giảng Điện tử tương tự - Bài: Transistor lưỡng cự - Nguyễn Quốc Cường
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Điện tử tương tự - Bài: Transistor lưỡng cự - Nguyễn Quốc Cường", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tài liệu đính kèm:
- bai_giang_dien_tu_can_ban_bai_transistor_luong_cu_nguyen_quo.pdf
Nội dung text: Bài giảng Điện tử tương tự - Bài: Transistor lưỡng cự - Nguyễn Quốc Cường
- Transistor lưỡng cực Bipolar Junction Transistor Nguyễn Quốc Cường Bộ môn 3I – ĐHBK HN 1 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Giới thiệu • BJT được phát minh vào năm 1948 tại Bell Telephone Lab • MOSFET được biết đến trước BJT tuy nhiên chỉ được sử dụng nhiều trong công nghệ chế tạo IC từ năm 1980s • BJT ngày nay được sử dụng – chế tại linh kiện rời công suất lớn – chế tạo IC hoạt động ở tần số cao • Các ứng dụng – các thiết bị điện tử trong automotive – các thiết bị truyền tin không dây 2 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Cấu trúc đơn giản của BJT kiểu npn 3 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Cấu trúc đơn giản của BJT kiểu pnp 4 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- • BJT là thiết bị 3 cực – Emitter (E) – Base (B) – Collector (C) • BJT có 2 tiếp giáp pn – Tiếp giáp emitter-base (EBJ) – Tiếp giáp collector-base (CBJ) • Tùy thuộc vào các chế độ phân cực khác nhau cho 2 tiếp giáp này BJT có các chế độ hoạt động khác nhau 5 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Chế độ hoạt động của BJT 6 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Chế độ tích cực 7 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- dòng điện • EBJ phân cực thuận: – điện tử khuếch tán từ E Æ B – lỗ trống khuếch tán từ B Æ E – tại B, một số ít e sẽ tái hợp với một số lỗ trống, còn phần lớn sẽ di chuyển đến gần tiếp giáp CBJ • CBJ phân cực ngược – các e trong vùng B sẽ được đẩy qua CBJ do tác dụng của điện trường – một số ít lỗ trống từ C sẽ được đẩy qua CBJ vào vùng B 8 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- • Nếu nhìn từ các cực E,B,C ta có 3 dòng điện tương ứng là iE, iB và iC iiCB= β iii(1)iEBC=+= +β B β α = β + 1 iiCE= α – β: hệ số khuếch đại dòng emitter chung – α: hế số khuếch đại dòng base chung – Thường các hệ sốβ được chế tạo lớn (~ α gần 1) 9 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Mô hình Ebers-Moll (EM) Mô hình EM cho phép xác định tất cả các chế độ hoạt động của BJT. Biểu thức Ebers-Moll iiEDERDC=−α i iiCDCFDE=− +α i ⎡⎤⎛⎞VBE iiDE =−SE ⎢⎥exp⎜⎟ 1 ⎣⎦⎝⎠VT ⎡⎤⎛⎞VBC iiDC=− SC ⎢⎥exp⎜⎟ 1 ⎣⎦⎝⎠VT Mô hình EM của npn ααFSEii= RSC 10 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Transistor pnp • Hoạt động của pnp tương tự như npn, chỉ có điểm khác biệt là dòng điện chủ yếu được tạo lên bởi các lỗ trống từ E đến B 11 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Ký hiệu 12 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Đặc tính dòng điện – điện áp • Họ đường cong đặc tính I-V – iC-vCB với iE = const – iC-vCE với iB = const 13 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Đặc tính iC-vCB 14 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- • Để đo đặc tính iC-vCB: Với mỗi giá trị iE thay đổi vCB để đo được dòng iC • Trong vùng tích cực thuận – Dòng iC tăng ít khi vCB tăng, mặc dù iE giữ cố định Æ hiệu ứng Early – Ứng với vCB lớn, dòng iC tăng rất nhanh Æ hiện tượng breakdown – Hệ số alpha : có 2 kiểu định nghĩa (thực tế 2 hệ số này sai khác không nhiều) iC α ≡ được gọi là hệ số α tổng hay hệ số α tín hiệu lớn iE ∆i α ≡ C được gọi là hệ số tín hiệu nhỏ ∆iE vconstCB = 15 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- • Trong vùng bão hòa – Điện áp vCB < -0.4 V – Thường chênh áp vBE = 0.7V Æ vCE bão hòa = 0.1V đến 0.3V 16 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Hiệu ứng Early • Trong vùng tích cực thuận – Lý tưởng: iC = αiE Æ đặc tính iC-vCB là đường nằm ngang – Thực tế: khi vCB tăng Æ iC tăng Æ hiệu ứng Early • Mắc mạch emitter chung (như hình vẽ), ứng với mỗi vBE thay đổi vCE ta thu được các giá trị iC khác nhau – Theo mô hinhf Ebers-Moll khi vBE = const thì iC phụ thuộc rất ít vào vCE (do vBC < 0) – Thực tế iC có thể phụ thuộc nhiều vào vCE (hay vBC) – Nếu kéo dài các đương iC-vCE trong vùng tích cực thuận sẽ gặp nhau tại điểm VA gọi là điện áp Early (cỡ 50V đến 100V) 17 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- 18 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Đặc tính iC-vCE 19 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Miền tích cực i C Hệ số khuếch đại dòng dc ββFdc≡≡ iB ∆i C Hệ số khuếch đại dòng ac βac = ∆iB vconstCE = •Hệ số khuếch đại dòng dc và ac trong thực tế thường sai khác từ 10% đến 20% •Hệ số βdc phụ thuộc vào điểm làm việc • Trong phân tích gần đúng thường giả thiết hệ số βdc là không đổi 20 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường
- Miền bão hòa • Xem xét điểm X trong miền bão hòa iiCsat< β F B iCsat βforced ≡ iB βforced< β F 21 Transistor lưỡng cực Nguyễn Quốc Cường