Transistor Lưỡng Cực

14
TRANSISTOR Lưỡng cực Bởi: Khoa CNTT ĐHSP KT Hưng Yên Tổng quan Bài này sẽ giới thiệu về tranzito lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor – BJT). Đây là linh kiện bán dẫn quan trọng có 2 lớp tiếp xúc P-N và 3 chân điện cực. Trong bài sẽ trình bày về nguyên lý hoạt động của tranzito lưỡng cực ở 3 chế độ cấp điện phân cực cho nó là chế độ tích cực, chế độ ngắt và chế độ bão hòa. Bài này trình bày về các cách mắc cơ bản của tranzito lưỡng cực trong các sơ đồ mạch khuếch đại là cách mắc cực gốc chung, cực phát chung và cực góp chung, đặc điểm của từng cách mắc. Trong bài này còn đề cập đến các phương pháp phân cực cho tranzito như phân cực bằng dòng cực gốc, phân cực bằng phân áp và phân cực bằng hối tiếp. Đồng thời trong chương này cũng trình bày về các sơ đồ tương đương của tranzito trong chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ và trình bày về chế độ chuyển mạch của tranzito. Cơ sở nguyên lý Chế độ hoạt động của transistor npn và pnp Tranzito lưỡng cực gồm có hai tiếp xúc P-N được tạo nên bởi 3 miền bán dẫn loại P và N xếp xen kẽ nhau. Nếu miền bán dẫn ở giữa là bán dẫn loại N thì ta có tranzito lưỡng cực loại P-N-P. Nếu miền bán dẫn ở giữa là bán dẫn loại P thì ta có tranzito lưỡng cực loại N-P-N. TRANSISTOR Lưỡng cực 1/14

Transcript of Transistor Lưỡng Cực

  • TRANSISTOR Lng ccBi:

    Khoa CNTT HSP KT Hng Yn

    Tng quan

    Bi ny s gii thiu v tranzito lng cc (Bipolar Junction Transistor BJT). y llinh kin bn dn quan trng c 2 lp tip xc P-N v 3 chn in cc. Trong bi s trnhby v nguyn l hot ng ca tranzito lng cc 3 ch cp in phn cc cho nl ch tch cc, ch ngt v ch bo ha. Bi ny trnh by v cc cch mc cbn ca tranzito lng cc trong cc s mch khuch i l cch mc cc gc chung,cc pht chung v cc gp chung, c im ca tng cch mc. Trong bi ny cn cp n cc phng php phn cc cho tranzito nh phn cc bng dng cc gc, phncc bng phn p v phn cc bng hi tip. ng thi trong chng ny cng trnh byv cc s tng ng ca tranzito trong ch khuch i tn hiu nh v trnh byv ch chuyn mch ca tranzito.

    C s nguyn l

    Ch hot ng ca transistor npn v pnp

    Tranzito lng cc gm c hai tip xc P-N c to nn bi 3 min bn dn loi P vN xp xen k nhau. Nu min bn dn gia l bn dn loi N th ta c tranzito lngcc loi P-N-P. Nu min bn dn gia l bn dn loi P th ta c tranzito lng ccloi N-P-N.

    TRANSISTOR Lng cc

    1/14

    www.princexml.comPrince - Non-commercial LicenseThis document was created with Prince, a great way of getting web content onto paper.

  • a. Tranzito lng cc loi P-N-P (hay tranzito thun) cu to v k hiu trn s mch; b.Tranzito N-P-N (hay tranzito ngc) cu to v k hiu.

    Tranzito c 3 chn cc l:

    - Cc Pht k hiu l ch E (Emitter) l ngun pht ra cc ht ti in trong tranzito.

    - Cc Gc k hiu l ch B (Base) l cc iu khin dng in..

    - Cc Gp k hiu l ch C (Collector) c nhim v thu nhn tt c cc ht dn t phnpht E qua phn gc B ti.

    - Hai tip xc P-N l tip xc pht-gc k hiu l TE (gi tt l tip xc pht), v tipxc gp-gc k hiu l TC (gi tt l tip xc gp).

    Nguyn l lm vic ca tranzito

    Khi cha cung cp in p ngoi ln cc chn cc ca tranzito th hai tip xc phtTE v gp TC u trng thi cn bng v dng in tng chy qua cc chn cc catranzito bng 0.

    Mun cho tranzito lm vic ta phi cung cp cho cc chn cc ca n mt in p mtchiu thch hp. C ba ch lm vic ca tranzito l: ch tch cc (hay ch khuch i), ch ngt v ch dn bo ha. C hai loi tranzito P-N-P v N-P-Nu c nguyn l lm vic ging nhau, ch c chiu ngun in cung cp vo cc chncc l ngc du nhau.

    TRANSISTOR Lng cc

    2/14

  • + Ch ngt: Cung cp ngun in sao cho hai tip xc P-N u phn cc ngc.Tranzito c in tr rt ln v ch c mt dng in rt nh chy qua nn tranzito coinh khng dn in.

    + Ch dn bo ha: Cung cp ngun in sao cho c hai tip xc P-N u phn ccthun. Tranzito c in tr rt nh v dng in qua n l kh ln.

    ch ngt v ch dn bo ha, tranzito lm vic nh mt phn t tuyn tnh trongmch in. ch ny tranzito nh mt kha in t v n c s dng trong ccmch xung, cc mch s.

    + Ch tch cc: Ta cp ngun in sao cho tip xc pht TE phn cc thun, v tipxc gp TC phn cc ngc. ch tch cc, tranzito lm vic vi qu trnh bin itn hiu dng in, in p, hay cng sut v n c kh nng to dao ng, khuch itn hiu,... y l ch thng dng ca tranzito trong cc mch in t tng t.

    So snh gia Transistor loi Ge v Si

    c im ca cc ng c tuyn

    H c tuyn vo:

    c tuyn vo m t mi quan h gia in p vo v dng in vo nh sau:

    UEB = f1(IE) khi UCB = const.

    Xt trng hp i vi tranzito lng cc Gecmani loi P-N-P. Khi cc gp h th ctuyn vo chnh l c tuyn Vn-Ampe ca tip xc P-N phn cc thun nn ta c:

    IE = I0(e UEB/VT 1)

    Ta c ng c tuyn vo m t trong hnh 6.2.

    TRANSISTOR Lng cc

    3/14

  • H c tuyn vo ca tranzito gecmani loi P-N-P

    Khi UCB 0, c tuyn x dch rt t chng t in p trn cc gp t nh hng ndng in qua tip xc pht.

    H c tuyn ra:

    c tuyn ra biu th mi quan h gia dng in trn mch cc gp vi in p trnmch cc gp. Ta c mi quan h sau:

    IC = f2(UCB) khi IE = cont.

    Biu thc tnh dng in trn cc gp IC nh sau:

    IC = IE + ICBo

    TRANSISTOR Lng cc

    4/14

  • H c tuyn ra ca tranzito gecmani loi P-N-P

    Thit lp v n nh im lm vic cho transistor

    Xc nh in tr Colector (RC)

    Mun tranzito lm vic nh mt phn t tch cc th cc phn t ca tranzito phi thomn iu kin thch hp. nhng tham s ny ca tranzito nh mc trc bit, phthuc rt nhiu vo in p phn cc cc chuyn tip colect v emit. Ni mt cchkhc cc gi tr tham s ph thuc vo im cng tc ca tranzito. Mt cch tng qut,d tranzito c mc mch theo kiu no, mun n lm vic ch khuych i cnc cc iu kin sau:

    - Chuyn tip emit baz lun phn cc thun.

    - Chuyn tip baz colect lun phn cc ngc.

    C th minh ha iu ny qua v d xet tranzito, loi pnp (h.2.33). Nu gi UE, UB, UCln lt l in th ca emit, baz, colect, cn c vo cc iu kin phn cc k trnth gia cc in th ny phi tho mn iu kin:

    UE > UB > UC

    Hy xt iu kin phn cc cho tng loi mch.

    TRANSISTOR Lng cc

    5/14

  • -T mch chung baz vi chiu mi tn l hng dng ca in p v dng in, cth xc nh c cc tnh ca in p v dng in cc cc khi tranzito mc CB nhsau:

    UEB = UE UB > 0 IE>0

    UCB = UC UB> 0 IC 0 IB 0 IC 0 IB

  • Mch phn cc c nh

    - in tr RB, gi l in tr nh thin, c u t dng ngun EC v cc gc phn cc thun cho tip xc pht - gc.

    - in tr RC, gi l ti, c nhim v dn in p t dng ngun EC v cc gp saocho tip xc gp - gc phn cc ngc.

    Dng in IC chy t dng ngun EC qua RC v m ngun EC. Dng in IB chy tdng ngun EC qua RB v m ngun EC.

    Trn ng ti dc ta chn im lm vic thch hp vi iu kin tn hiu u vo c gitr dng in cc gc khng vt qu gi tr dng in I c tnh theo cng thc sau:

    IB = (EC UBE)/RB

    Theo cng thc trn, c ngun in ECC l c nh, in p UBE chn bng 0,2V chotranzito gecmani v 0,6V cho tranzito silic nn dng IB l c nh. Trong trng hpmun thay i dng in IB, tc l thay i im lm vic tnh Q th ta thay i tr sin tr RB.

    V dng IB chn l mt hng s nn s mch trn (hnh 6.4) c gi l mchphn cc kiu c nh hay mch phn cc nh dng cc gc. Dng IB c gi l dngin nh thin.

    n nh ca mch nh thin.

    Khi tranzito hot ng, cc tham s ca mch s thay i do nhiu nguyn nhn, cbit l do nhit mi trng thay i. V vy, vic n nh im lm vic Q chnl rt cn thit.

    TRANSISTOR Lng cc

    7/14

  • Ta gi thit rng tranzito trong hnh 6.4 c thay bng mt tranzito khc cng loinhng c h s khuch i ln hn nh ch ra trong hnh, v v IB gi khng i tiIB2 bng mch phn cc bn ngoi, s dn n vic im lm vic Q1 phi di chuynn Q2.

    im lm vic mi ny c th khng tha mn hon ton. c bit n c th lm chotranzito chuyn sang ch bo ha. Lc ny chng ta phi thay i dng in IB m bo ch lm vic cn thit cho tranzito.

    n nh nhit cho tranzito:

    Vn quan trng th hai gy nh hng n s phn cc ca tranzito l s thay inhit . Nh ta bit dng in ngc bo ha ICBo ph thuc nhiu vo nhit ,iu ny c th gy kh khn cho vic s dng tranzito. Ngay c khi im lm vic tnh c xc nh vng ch tch cc th do nh hng ca nhit n vn c thchuyn sang ch bo ha. Trong hnh 6.5 ch ra h c tuyn ra ca tranzito 2N708ti nhit +250C v +1000C. Ta thy r rng hu nh n lm vic ch bo ha tinhit +1000C mc d n c phn cc gia vng ch tch cc ti +250C.

    H c tuyn ra t0 = +250C (a) v +1000C (b) ca tranzito loi N-P-N 2N708

    Phn cc bng cu phn p

    S mch cho trn hnh:

    TRANSISTOR Lng cc

    8/14

  • S mch nh thin phn p

    Trong mch, hai in tr R1 v R2 ni tip nhau v u trc tip gia hai cc ca nguncung cp EC s to nn mch phn p, dng in phn p IP. p chy qua R1 v R2khng ph thuc vo s bin i theo nhit ca cc dng in v in p trn ccchn cc ca tranzito. Do , st p do dng phn p to ra trn R2 cng khng phthuc vo hot ng ca tranzito.

    in p trn cc gc chnh l st p trn in tr R2 do dng in phn p to nn, vyta c:

    UB = IP.p R2

    UB = EC.R2/(R1+R2)

    Nu ta thay s mch phn cc hnh 6.6 bng s mch phn cc dng hai nguncung cp mt chiu l UB cho mch cc gc v EC cho mch cc gp nh hnh 6.7th in tr RB l in tr tng ng ca hai in tr R1 v R2 mc song song, ta c:

    TRANSISTOR Lng cc

    9/14

  • Mch thay th tng ng vi mch nh thin phn p

    Nu xt UB v UBE khng ph thuc vo dng in IC, ta c th tnh o hm cngthc (4.31) theo IC c:

    Phn cc bng dng phn hi

    Trong s , in tr RB c gi l in tr nh thin hoc in tr hi tip. N dnmt phn in p t mch ra v mch vo phn cc cho tip xc pht TE, v in pphn cc l: UBE = UCE - IB RB .

    TRANSISTOR Lng cc

    10/14

  • a- S mch nh thin hi tip m in p b- Phng php hn ch hi tip thnh phn tnhiu xoay chiu

    Cc phng php mc transistor

    Emitter chung (EC)

    Trong s mch gm c cc phn t sau:

    +/ EE , EC - Ngun in cung cp mt chiu cho tranzito loi P-N-P.

    +/ RB - in tr nh thin

    +/ RC - in tr ti

    +/ T in C1 v C2 l t lin lc.

    Cc cu kin ny c nhim v trong mch in tng t nh s mc cc gc chung.

    Nh vy, tn hiu a vo gia cc gc v cc pht, tn hiu c ly ra t gia cc gpv cc pht. Do , cc pht l chn cc chung ca mch vo v mch ra v ta c s

    TRANSISTOR Lng cc

    11/14

  • mc cc pht chung. Chiu ca cc thnh phn dng in v in p trn cc chn cccu tranzito c m t hnh 6.9.

    Trong s mc pht chung c dng vo l IB, dng ra l IC, in p vo l UBE, inp ra l UCE.

    S mch cc E chung

    Colector chung (CC)

    S mch cc E chung

    Mch chung colect c dng nh hnh 6.10, cc colect dung chung cho u vo v ura.

    o in p vo, dng vo, dng ra qua xc cc c tuyn tnh c bn ca mchCC dung cc vn k v miliampe k c mc nh hnh 6.9.

    TRANSISTOR Lng cc

    12/14

  • c tuyn vo ca mch chung colect (CC) IB= f(UCB) khi in p ra UCE khng ic dng nh hnh 2.31 n c dng khc hn so vi cc c tuyn vo ca hai cch mcEC v BC xt trc y. l v trong kiu mc mch ny in p vo UCB ph thucrt nhiu vo in p ra UCE (khi lm vic ch khuych i in p UCB i vitranzito silic lun gi khong 0.7V, cn tranzito Gecmani vo khong 0.3V trong khi in p UCE bin i trong khong rng ). V d trn hnh 2.31 hy xt trng hpUEC = 2V ti IB = 100mA UCB = UCE UBE = 2V 0.7 V =1,3V

    Base chung (BC)

    S mch mc cc gc chung m t trong hnh 4-10. Trong s mch c:

    + EE , EC l ngun cung cp mt chiu cho tranzito loi P-N-P trong mch.

    + RE - in tr nh thin cho tranzito. RE c nhim v lm st bt mt phn in pngun EE m bo cho tip xc pht c phn cc thun vi in p phn cc UEB 0,6 V cho tranzito Silic, v UEB 0,2V cho tranzito Gecmani. ng thi tn hiu vos h trn RE a vo tranzito.

    + RC - in tr gnh c nhim v to st p thnh phn dng xoay chiu ca tn hiu a ra mch sau v a in p t m ngun EC ln cc gp m bo cho tip xc gpc phn cc ngc.

    + T in C1 , C2 gi l t lin lc c nhim v dn tn hiu vo mch v dn tn hiu ramch sau.

    S mc gc chung cho tranzito loi P-N-P

    Cc gc B ca tranzito trong s c ni t. Nh vy, tn hiu a vo gia ccpht v cc gc. Tn hiu ly ra gia cc gp v cc gc nn cc gc B l chn cc

    TRANSISTOR Lng cc

    13/14

  • chung ca mch vo v mch ra. - Ta gi l s mc cc gc chung. Trong mch ccc thnh phn dng in v in p sau:

    IE gi l dng in trn mch vo.

    IC gi l dng in trn mch ra.

    UEB gi l in p trn mch vo

    UCB gi l in p trn mch ra

    Mi quan h gia cc dng in v in p trn cc chn cc c m t thng qua cch c tuyn tnh. C hai h c tuyn chnh l :

    H c tuyn vo: UEB = f1(UCB, IE)

    H c tuyn ra: IC = f2 (UCB, IE)

    TRANSISTOR Lng cc

    14/14

    TRANSISTOR Lng ccTng quanC s nguyn lCh hot ng ca transistor npn v pnpSo snh gia Transistor loi Ge v Si

    c im ca cc ng c tuynThit lp v n nh im lm vic cho transistorXc nh in tr Colector (RC)Phn cc cho transistorPhn cc bng dng c nhPhn cc bng cu phn pPhn cc bng dng phn hi

    Cc phng php mc transistorEmitter chung (EC)Colector chung (CC)Base chung (BC)