Đề cương cấu kiện điện tử MTA

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP
MÔN HỌC: CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ
Phần I: LÝ THUYẾT
Câu 1: Bán dẫn thuần (Si): Khái niệm, các đặc trưng cơ bản. Phân biệt sự khác nhau về
mặt bản chất giữa vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện và vật liệu bán dẫn.
Câu 2: Bán dẫn tạp loại N và bán dẫn tạp loại P: Khái niệm, các đặc trưng cơ bản. Sự phụ
thuộc của điện trở suất (điện dẫn suất) của vật liệu bán dẫn vào nhiệt độ được giải thích như
thế nào?
Câu 3: Vì sao gọi quá trình chế tạo bán dẫn tạp là quá trình “pha tạp có điều khiển”, khái
niệm “tạp chất” phải được hiểu như thế nào? Mô tả hiện tượng cân bằng động xảy ra trong
bán dẫn, ý nghĩa vật lý của nó.
Câu 4: Trình bày quá trình hình thành và những đặc trưng cơ bản của mặt ghép PN ở trạng
thái cân bằng. Vì sao gọi miền giới hạn bởi mặt ghép PN là miền nghèo động tử?
Câu 5: Mô tả mặt ghép PN ở trạng thái phân cực thuận và phân cực ngược. Nêu các hiệu
ứng đánh thủng mặt ghép PN.
Câu 6: Cấu tạo và đặc tuyến Volt – Amperre của Diode bán dẫn (Diode chỉnh lưu). Dựa
vào đặc tuyến V-A để chỉ ra các tham số cơ bản của Diode (điện trở tĩnh, điện trở động,
dòng điện, điện áp và công suất giới hạn, điện áp đánh thủng).
Câu 7: Trình bày phương pháp phân tích chế độ tĩnh có tải của Diode. Từ đó chỉ ra tính
chất dẫn điện một chiều của nó.
Câu 8: Trình bày phương pháp phân tích chế độ động có tải của Diode trong trường hợp
chỉ có tín hiệu xoay chiều tác động lên Diode. Vẽ sơ đồ, phân tích hoạt động và vẽ giản đồ
thời gian của mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ (hoặc chỉnh lưu cầu).
Câu 9: Trình bày phương pháp phân tích chế độ động có tải của Diode trong trường hợp có
cả nguồn 1 chiều và tín hiệu xoay chiều tác động. Ý nghĩa vật lý của quá trình này?
Câu 10: Kể tên và vẽ ký hiệu của một số loại Diode thông dụng. Dùng đặc tuyến Volt –
Amperr để chứng minh tính chất ổn áp của Diode Zerner trong sơ đồ ổn áp cơ bản.
Câu 11: Trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và đặc tuyến của Diode xuyên hầm
(Tunnelling Diode).
Câu 12: Trình bày cấu tạo của Transistor lưỡng cực. Dựa vào cấu tạo của Transistor lưỡng
cực hãy cho biết: Có thể dùng Transistor như một Diode được không? Nếu được thì phải

mắc Transistor như thế nào? Có thể dùng hai Diode để mắc thành một Transistor được
không? Vì sao?
Câu 13: Nêu phương pháp phân cực và nguyên tắc hoạt động của Transistor lưỡng cực
trong chế độ khuếch đại. Viết các phương trình dòng điện mô tả mối quan hệ dòng điện trên
các cực.
Câu 14: Vẽ sơ đồ khảo sát, trình bày phuơng pháp xây dựng họ đặc tuyến đầu vào và đầu
ra của BJT trong cách mắc B chung.
Câu 15: Vẽ sơ đồ khảo sát, trình bày phương pháp xây dựng họ đặc tuyến đầu vào đầu ra
của BJT trong cách mắc E chung. Phân tích họ đặc tuyến đầu ra.
Câu 16: Phương pháp xây dựng các hệ thống tham số vi phân của BJT. Phương trình mô tả
các hệ thống tham số vi phân. Mối quan hệ giữa các hệ thống tham số vi phân (trong cùng
một cách mắc).
Câu 17: Trình bày phương pháp phân tích chế độ hoạt động có tải của BJT loại PNP mắc
theo sơ đồ E chung, thiên áp bằng nguồn cố định. Từ đó chỉ ra các tham số giới hạn của
BJT.
Câu 18: Trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của JFET (một loại bất kỳ nào đó).
Câu 19: Trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của MOSFET (một loại bất kỳ nào đó).
Câu 20: Trình bày cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và đặc tuyến Volt – Amperre của
Dinhistor và Thiristor. Ứng dụng của chúng trong thực tế.
Câu 21: Cơ sở vật lý, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của quang trở (nêu ví dụ
cụ thể về ứng dụng).
Câu 22: Cơ sở vật lý, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của Photo Diode.
Câu 23: Cơ sở vật lý, cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng của Photo BJT.
PHẦN 2: BÀI TẬP
Tất cả các dạng bài tập đã ra trên lớp.
Chú ý thêm các câu sau:
Câu 1:
Câu hỏi: Cho mạch điên như hình vẽ: hãy cho biết cách tạo điểm công tác (cách thiên áp)
là loại nào?
Chứng minh rằng, nếu hệ số truyền đạt dòng điện cực gốc của BJT thỏa mãn β>>1, thì

dòng I
c
được xác định gần đúng
( )
0
.
.
C c B
c
B T
E I R
I
R R
β
β
+
≈
+
.
Gợi ý trả lời:
Đây là mạch tạo thiên áp và ổn định điểm làm việc cho BJT mắc E chung bằng phản hồi
âm điện áp một chiều từ cực góp (HS tự chỉ ra tính chất ổn định của mạch này).
Để xác định I
c
ta dựa vào hệ phương trình:
. .
.
.
c T b B
c b

c T CE
b c
E I R I R
I I
E I R U
I I I
β
≈ +


≈


≈ +


= +

, với chú ý vì β >> 1  β+1 ≈ β, giải hệ phương trình, ta
thu được đpcm.
Câu 2:
Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ, hãy lập công thức gần đúng xác định trở kháng đầu
vào Z
vào
và hệ số khuếch đại dòng điện K
I
(dòng điện đầu ra lấy trên điện trở R
E
).
R

T
R
B
E
C
Gợi ý trả lời:
Sử dụng hệ phương trình dòng điện và điện áp cho mạch mắc phối hợp các BJT với chú
ý: U
be1
, U
be2
, U
be3
≈ 0, β
1
, β
2
, β
3
>> 1, bỏ qua I
c0
của các BJT ta có:
1 2 1 1 1
2 3 2 2 1 2
3 3 3 1 2 3
e b b v
e b b v
e ra b v
v ra E
I I I I

I I I I
I I I I
U I R
β β
β β β
β β β β
= ≈ =


= ≈ ≈


= ≈ ≈


≈

, từ đó ta xác định được:
1 2 3
ào 1 2 3
ra
I
v
v
v E
v
I
K
I
U

Z R
I
β β β
β β β

= ≈




= ≈


Câu 3:
Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ, cho đặc tuyến của transistor. Hãy xác định điểm
công tác trên họ đặc tuyến.
T
1
,ß
1
T
2
,ß
2
T
3
,ß
3
Z
vào

+ E
C
R
E

Gợi ý trả lời:
Trước hết, áp dụng định lý máy phát điện đẳng trị, đưa sơ đồ về dạng đã được phân
tích với các tham số của nguồn điện đẳng trị đầu vào như sau:
2
1 2
c B
B
B B
E R
U
R R
=
+
;
1 2
1 2
B B
B
B B
R R
R
R R
=
+
; Sau đó, xây dựng hệ phương trình cho mạch:

0 5 10 15 20 U
ce
(V)
I
C
6
4
2
25µa
50µa
75µa
100µa
125µa
ma
R
B1
=88kΩ
R
B2
=17,2 kΩ
R
C
=3,2kΩ

E
C
=20v
R
E
=780Ω

I
B
(1)
(2)
(3)
B b B e E
c c C ce e E
e b c
U I R I R
E I R U I R
I I I
= +


= + +


= +

. Để xác định điểm công tác của BJT trên đặc tuyến,
ta xác định 2 mối quan hệ:
- Mối quan hệ thứ nhất (đường tải tĩnh của mạch) được xác định gần đúng khi coi I
c
xấp xỉ I
e
, từ (2) ta có:
c ce
c
C E
E U

I
R R
−
≈
+
, đường tải này đi qua 2 điểm:
A: khi I
c
= 0 thì U
ce
= E
c
B: khi U
ce
= 0 thì I
c
= E
c
/(R
C
+ R
E
)
- Mối quan hệ thứ hai (đường tải động) được xác định bằng cách biến đổi hệ phương
trình để tìm quy luật phụ thuộc tuyến tính của U
ce
vào I
b
, sau khi biến đổi, mối quan hệ
được xác lập:

( ) ( )
2
1
C E B E
C E
ce c B b E
E E
R R R R
R R
U E U I R
R R
 
 
+ +
 
+
 
= − + −
 
 
 
 
 
 
 
Mối quan hệ trên xác định đường thẳng đi qua 2 điểm:
M
1
: Chọn I
b

= I
b1
 U
ce
= U
ce1
;
M
2
: Chọn I
b
= I
b2
 U
ce
= U
ce2
;
Từ đó xác định được điểm làm việc M là giao của 2 đường tải nói trên, từ vị trí của
M, ta xác định các giá trị I
b
, I
c
và U
ce
tương ứng.
Câu 4:
Câu hỏi: Cho sơ đồ mạch điện như hình vẽ sau:
Biết Transistor có α = 0,98, I
co

= 10µA, E
c
= +24V, R
b1
= 1MΩ, R
b2
= 500KΩ, R
c
=
5KΩ.
Hãy tính giá trị điện áp U
ce
và dòng điện cực góp I
c
trong hai trường hợp ứng với
khoá K đóng vào hai vị trí khác nhau.
Gợi ý trả lời:
Khi K đóng vào vị trí trên: Đây là sơ đồ thiên áp bằng dòng cố định, ta có hệ phương trình:
( )
0
(1)
(2)
1 (3)
c b b
c c c ce
c b c
E I R
E I R U
I I I
β β


=

= +


= + +

, giải hệ phương trình, ta thu được:
( )
0
; . 1 ;
c c
b c c ce c c c
b b
E E
I I I U E I R
R R
β β
= = + + = −
* Khi K đóng vào vị trí dưới: Đây là sơ đồ thiên áp bằng phản hồi âm điện áp, ta có hệ
phương trình:
( )
( )
( )
0
(4)
(5)
1 (6)
c b b b c c

c b c c ce
c b c
E I R I I R
E I I R U
I I I
β β

= + +

= + +


= + +

, giải hệ phương trình ta thu được:
( )
( ) ( )
0
1 .
; . 1 ;
c co c
b c b c ce c c b c b b
b c
E I R
I I I I U E I I R I R
R R
β
β β
β
− +

= = + + = − + =
+
Câu 5:
Câu hỏi: Cho sơ đồ mạch điện và đặc tuyến lý tưởng hoá của các diode như hình vẽ sau:
U
ce
E
c
K
R
c
T,β
R
b1
R
b2
Biết hai diode có các tham số:
D
1
: E
th1
= 0,2V; r
th1
= 20Ω ; D2: E
th2
= 0,6V; r
th2
= 16Ω.
Hãy tính dòng điện chạy qua từng diode khi R = 1KΩ và 10KΩ. Biết E = 200V.
Câu 6:

Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ : Biêt rằng : R
HC
=10kΩ, E
XC
= 5v, E
=
= 20v; I
0
=
10μA; tính ở nhiệt độ trong phòng, cho hằng số Bolzmahn K = 1,38.10
-23
(J/
o
K).
Hãy xác định điện áp đầu ra U
RA1
và U
RA2
biết rằng 3 Diode có tham số giống hệt
nhau.
Gợi ý trả lời:
Sử dụng phương pháp tính gần đúng: cả 3 diode đều phân cực thuận nên R
D
=R
D1
+ R
D2
+
R
D3

<< R
HC
 dòng điện chạy trong mạch được tính:
I ≈ U
v
/R
HC
với U
v
= E
=
+ E
xc
R
D
1
D
2
E
+
-
r
th
= 1/tgβ = R
i
β
I
th
(mA)
U

th
(V)
0
E
th
U
RA2
˜
R
HC
E
XC
E
=
U
RA1
Từ đó xác định được I
max
≈ U
vmax
/R
HC
và I
min
≈ U
vmin
/R
HC
.
Tiếp theo, áp dụng công thức tính toán đối với từng Diode:

D
T
U
U
D 0
I = I =I e -1
 
 ÷
 ÷
 
ta xác định được U
Dmax
và U
Dmin
ứng với I
max
và I
min
. Từ đó, xác
định được U
ra1
và U
ra2
với lưu ý:
+ U
ra1
chỉ gồm có thành phần xoay chiều
+ U
ra2
gồm cả thành phần 1 chiều và xoay chiều

+ 3 diode có tham số giống hệt nhau.
Câu 7:
Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ: Hãy xác định dòng điện chạy qua từng Diode. Biết
rằng: Khi dùng kiểu mẫu một chiều để tuyến tính hóa đặc tuyến của các Diode thì ta có:
D
1
có các tham số :R
th1
= 10Ω, E
th1
=0,2v
D
2
có các tham số : R
th2
=15Ω, E
th2
=0,3v
D
3
có các tham số : R
th3
=20Ω , E
th3
= 0,5v
E
0
=70v, R
HC
= 5kΩ

Gợi ý trả lời:
Nhận xét: D
1
luôn luôn thông (vì nếu D
1
tắt thì cả 3 Diode đều tắt  vô lý do E
0
>>
E
th3
).
Giả sử cả 3 Diode đều thông  Điều kiện U
ra
= U
D
> E
th3
. Phương trình định luật
Ohm viết cho toàn mạch như sau:
R
HC
E
0
D
1
D
2
D
3
0

.
HC D
E I R U= +
trong đó:
1 2 3
, 1,2,3
D thi
i
thi
I I I I
U E
I i
R
= + +


−

= =


(I) Thay các biểu thức dòng
điện và các tham số vào phương trình, ta tính được:
1 2 3
0
1 2 3
1 3 3
1
th th th
HC

th th th
D
HC HC HC
th th th
E E E
E R
R R R
U
R R R
R R R
 
+ + +
 ÷
 
=
+ + +
, thay số vào ta tính được U
D
, so sánh với điều
kiện:
- Nếu điều kiện thỏa mãn, ta tính I
1
, I
2
, I
3
theo hệ phương trình (I).
- Nếu điều kiện không thỏa mãn  D
3
tắt  I

3
= 0, tiếp tục giả sử D
2
thông  U
D
>
E
th2
, tính toán tương tự ta được:
1 2
0
1 2
1 2
1
th th
HC
th th
D
HC HC
th th
E E
E R
R R
U
R R
R R
 
+ +
 ÷
 

=
+ +
lại so sánh với điều kiện:
+ Nếu điều kiện thỏa mãn, tính I
1
, I
2
theo (I).
+ Nếu điều kiện không thỏa mãn  D
2
cũng tắt  I
2
= 0 và chỉ còn D
1
thông, khi
đó:
1
0
1
1
1
th
HC
th
D
HC
th
E
E R
R

U
R
R
 
+
 ÷
 
=
+
và I
1
cũng được xác định theo (I).
Câu 8:
Câu hỏi: Cho mạch điên như hình vẽ. Hãy xác định điện áp U
CE
, U
RE
khi đóng và mở khóa
K. Biết rằng E
C
=20V, R
C
=2kΩ, R
E
=500Ω
E
B
=2V, R
B
= 10kΩ ; α = 0,92; I

C0
= 10μA.
+ E
C
R
C
R
B
khóa K
E
B
R
E
U
CE
U
RE
- E
C
Gợi ý trả lời:
* Khi đóng K: Đây là sơ đồ thiên áp tự phân cực sử dụng 2 nguồn, ta có hệ phương
trình:
( )
( )
(1)
(2)
1 (3)
( 1) 1 (4)
B b B e E
c c C ce e E

c b co
e b c b co
E I R I R
E I R U I R
I I I
I I I I I
β β
β β
= +


= + +


= + +


= + = + + +

, giải hệ phương trình ta tìm được:
( )
( )
1
;
1
B co E
b
B E
E I R
I

R R
β
β
− +
=
+ +
thay vào (3) ta tìm được I
c
, từ đó tìm được I
e
, thay vào (2) ta tìm
được U
ce
. Sau đó xác định U
RE
= I
e
.R
E
.
* Khi mở K: I
b
= 0, dòng chạy qua BJT lúc này là dòng xuyên cực góp ban đầu được
xác định:
;
1
co
c e ceo
I
I I I

α
= = =
−
Từ đó xác định được U
ce
= E
c
- (R
C
+ R
E
).I
ceo
, U
RE
= I
ceo
.R
E
.
Câu 9:
Câu hỏi: a) Cho hệ thống tham số hở mạch của một BJT nào đó, hãy tìm hệ thống tham số
ngắn mạch và tham số hỗn hợp của BJT đó.
b) Cho sơ đồ mắc hỗn hợp các BJT như hình vẽ sau:
Biết hai BJT có hệ số truyền đạt dòng tĩnh cực phát là α
1
và α
2
. Hãy chứng tỏ rằng sơ đồ
trên tương đương với một BJT có hệ số truyền đạt dòng tĩnh cực phát là α

*
≈(α
1
+α
2
– α
1
.α
2
).
Từ hệ thống tham số hở mạch, xác định hệ thống tham số ngắn mạch và hệ thống tham số
hỗn hợp:
Y
11
= Z
22
/ΔZ; Y
12
= -Z
12
/ΔZ; Y
21
= -Z
21
/ΔZ; Y
22
= Z
11
/ΔZ
H

11
= ΔZ/Z
22
; H
12
= Z
12
/Z
22
; H
21
= -Z
21
/Z
22
; H
22
= 1/Z
22
;
trong đó ΔZ = Z
11
Z
22
- Z
21
Z
22
.
Áp dụng các công thức mô tả quan hệ của dòng điện trên các cực BJT:

Ta có: α
*
≈ I
c
/ I
e
trong đó I
e
= I
e1
, I
c
= I
c1
+ I
c2

Đồng thời: I
c1
≈ α
1
I
e1
; I
c2
≈ α
2
I
e2
≈ α

2
I
b1
≈ α
2
(I
e1
– I
c1
)
Từ đó suy ra đpcm.
Câu 10:
Câu hỏi: Cho mạch điện như hình vẽ. Hãy xác định cách tạo điểm công tác khi khóa K lần
lượt ở các vị trí 1, 2, 3. Tính các giá trị dòng điện và điện áp ứng với 3 trường hợp đó khi
biết: ß=60; E
C
= 25v; E
B
= 2v; R
C
= 1kΩ; R
E
= 200Ω; R
B1
= 100kΩ; R
B2
= 10kΩ;
R
B3
=100kΩ; R

B4
=50 kΩ.
T
1
,α
1
T
2
,α
2
R
B3
R
B1
R
C
E
C
Khóa K 1
2
R
B4

3
R
B2
E
B
R
E

Gợi ý trả lời:
* Khi K đóng vào vị trí 1: Đây là mạch thiên áp cho BJT bằng dòng cố định có phản
hồi âm dòng điện một chiều từ E về B. Khi đó ta có hệ phương trình:
1
(1)
(2)
(3)
( 1) (4)
c b B e E
c c C ce e E
c b
e b c b
E I R I R
E I R U I R
I I
I I I I
β
β
= +


= + +


=


= + = +

Giải hệ 4 phương trình này, ta thu được các

giá trị cần tìm:
( )
1
1
c
b
B E
E
I
R R
β
=
+ +
;
( )
1
1
c
c
B E
E
I
R R
β
β
=
+ +
;
( )
( )

( )
( )
1
1 1
1
1 1
c B C
c
ce c c E
B E B E
E R R
E
U E R R
R R R R
β
β β
β β
−
 
= − + + =
 
+ + + +
* Khi K đóng vào vị trí 2: Đây là sơ đồ tự phân cực sử dụng 1 nguồn. Để tính toán
sơ đồ này, ta áp dụng định lý Máy phát điện đẳng trị chuyển về sơ đồ tương đương giống
như trường hợp K đóng vào vị trí 3 nhưng thay nguồn E
B
bằng nguồn U
B
, thay điện trở R
B2

bằng R
B
với:
4
3 4
c B
B
B B
E R
U
R R
=
+
;
3 4
3 4
B B
B
B B
R R
R
R R
=
+
Ta có hệ phương trình:
(5)
(6)
(7)
( 1) (8)
B b B e E

c c C ce e E
c b
e b c b
U I R I R
E I R U I R
I I
I I I I
β
β
= +


= + +


=


= + = +

Giải hệ phương trình này, ta thu được:
( )
1
B
b
B E
U
I
R R
β

=
+ +
;
( )
1
B
c
B E
U
I
R R
β
β
=
+ +
;
( )
( )
1
1
B
ce c c E
B E
U
U E R R
R R
β β
β
 
= − + +

 
+ +
* Khi K đóng vào vị trí 3: Đây là sơ đồ tự phân cực sử dụng 2 nguồn. Tính toán
hoàn toàn tương tự như trường hợp trên, thay U
B
bằng E
B
, R
B
bằng R
B2
như đã cho trong đề
bài.