Tải bản đầy đủ (.pdf) (7 trang)

Điện Tử - Kỹ Thuật Mạch Điện Tử part 6 doc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (393.83 KB, 7 trang )


36

H

s



n
đị
nh
đượ
c
đị
nh ngh
ĩ
a b

ng t

s

gi

a các bi
ế
n
đổ
i t
ươ


ng
đố
i c

a dòng
đ
i

n qua
đ
iôt và
đ
i

n áp r
ơ
i trên
đ
iôt do dòng này gây ra:
Z = (dI
z
/ I
z
) (dU
z
/ U
z
) = R / r
dz
= R

t
/ r
dz
(2-34)
Hình 2.14:Bù nhiệt dùng hai điôt Hình 2.15: Đặc tuyến bù nhiệt
Chúng ta th

y h

s

này chính b

ng t

s

gi

a
đ
i

n tr

t
ĩ
nh và
đ
i


n tr


độ
ng t

i
đ
i

m công tác c

a
đ
iôt.
Để

đạ
t h

s



n
đị
nh cao, v

i m


t s

bi
ế
n
đố
i
đ
òng
đ
i

n qua
đ
iôt
đ
ã cho tr
ướ
c,
đ
i

n áp r
ơ
i trên
đ
iôt (do dòng này gây ra) ph

i bi

ế
n
đổ
i nh

nh

t. Các
đ
iôt

n
đị
nh Si
th
ườ
ng có Z ≥ 100. Tr

kháng ra c

a m

ch

n
đị
nh c
ũ
ng là m


t thông s

ch

y
ế
u
đ
ánh giá ch

t l
ượ
ng c

a m

ch:
R
ra
= ∆U
ra
/ ∆I
ra



đ
ây ∆U
ra
là gia s


c

a
đ
i

n áp ra, gây ra b

i gia s

∆I
ra
c

a dòng t

i.
Rõ ràng t

s

v
ế
ph

i càng nh

thì ch


t l
ượ
ng m

ch

n
đị
nh càng cao, vì th
ế
các
m

ch

n
đị
nh dùng
đ
i

t Zener có
đ
i

n tr

ra càng nh

càng t


t. (
Đ
i

u này phù h

p v

i
vai trò m

t ngu

n
đ
i

n áp lí t
ưở
ng).
- H

s

nhi

t
độ
c


a
đ
i

n áp

n
đị
nh θ
t
, h

s

này cho bi
ế
t s

bi
ế
n
đổ
i t
ươ
ng
đố
i c

a

đ
i

n áp

n
đị
nh khi nhi

t
độ
thay
đổ
i 1
o
C :
θ
t
=(1 / U
z
)(du
z
/ dt) |
lz = const
(2-35)
H

s

này xác

đị
nh b

i h

s

nhi

t
độ
c

a
đ
i

n áp
đ
ánh th

ng chuy

n ti
ế
p p-n.
S

ph


thu

c c

a
đ
i

n áp

n
đị
nh vào nhi

t
độ
có d

ng
U
z
= U
zo
[1 + θ
T
(T - T
o
)] (2-36)
Trong
đ

ó: U
zo

đ
i

n áp

n
đị
nh c

a
đ
iôt Zener

nhi

t
độ
T
o

H

s

nhi

t

độ
θ
t
có giá tr

âm n
ế
u hi

n t
ượ
ng
đ
ánh th

ng ch

y
ế
u do hi

u

ng
Zener gây ra. Nó có giá tr

d
ươ
ng n
ế

u hi

n t
ượ
ng
đ
ánh th

ng ch

y
ế
u do hi

n t
ượ
ng
thái l
ũ
gây ra.
V
I

37

H

s

nhi


t d
ươ
ng c

a
đ
lôt Zener có th

bù tr

cho h

s

nhi

t
độ
âm c

a
đ
iôt
ch

nh l
ư
u


nhi

t
độ
thông th
ườ
ng và có h

s

nhi

t c

a c

t

h

p có th


đạ
t
đế
n
0,0005%/
O
C.

C

n chú ý là h

s

nhi

t
độ
c

a
đ
i

n áp

n
đị
nh t

i m

t giá tr


đ
i


n áp nào
đ
ó
trong kho

ng t

5
đế
n 7V, b

ng 'không. S

d
ĩ
nh
ư
v

y là vì trong kho

ng nhi

t
độ
này
t

n t


i c

hai hi

n t
ượ
ng
đ
ánh th

ng là Zener và thác l
ũ
mà h

s

nhi

t c

a hai hi

u

ng này l

i ng
ượ
c d


u cho nên có ch

chúng tri

t tiêu l

n nhau.
Đ
ây là m

t
đặ
c
đ
i

m
r

t
đ
áng quý, ch

xu

t hi

n t

i

để
m công tác c

a t

ng
đ
iôt Zener trong kho

ng t

5
đế
n 7V. Trên hình 2.15 trình bày
đặ
c tuy
ế
n c

a 3
đ
iôt
đ
o

hai nhi

t
độ
khác nhau.

Nh

ng vòng tròn
đ
ánh
đấ
u
đ
i

m công tác c

a
đ
iôt t

i
đ
ó h

s

nhi

t b

ng không.

Thực hiện bài thực tập về “Khảo sát mạch chỉnh lưu” qua mô phỏng



38

2.2. PHẦN TỬ HAI MẶT GHÉP P-N
N
ế
u trên cùng m

t
đế
bán d

n l

n l
ượ
t t

o ra hai ti
ế
p giáp công ngh

p-n g

n
nhau thì ta
đượ
c m

t d


ng c

bán d

n 3 c

c g

i là tranzito bipolar, có kh

n
ă
ng
khu
ế
ch
đạ
i tín hi

u
đ
i

n. Nguyên lí làm vi

c c

a tranzito d


a trên
đặ
c tính
đ
i

n c

a
t

ng ti
ế
p giáp p-n và tác d

ng t
ươ
ng h

gi

a chúng.
2.2.1. Cấu tạo, nguyên lí làm việc, đặc tuyến và tham số của tranzito
bipolar
a) Cấu tạo: tranzito có c

u t

o g


m các mi

n bán d

n p và n xen k

nhau, tùy theo
trình t

s

p x
ế
p các mi

n p và n mà ta có hai lo

i c

u t

o
đ
i

n hình là pnp và npn nh
ư

trên hình 2.16.
Để

t

o ra các c

u trúc này ng
ườ
i ta áp d

ng nh

ng ph
ươ
ng pháp
công ngh

khác nhau nh
ư
ph
ươ
ng pháp h

p kim, ph
ươ
ng pháp khu
ế
ch tán, ph
ươ
ng
pháp epitaxi














Hình 2.16 : Mô hình lí tưởng hóa cùng kí hiệu của tranzito pnp (a) và npn (b)
Mi

n bán d

n th

nh

t c

a tranzito là mi

n emit
ơ
v

i

đặ
c
đ
i

m là có n

ng
độ
t

p
ch

t l

n nh

t,
đ
i

n c

c n

i v

i mi


n này g

i là c

c emit
ơ
. Mi

n th

hai là mi

n baz
ơ

v

i n

ng
độ
t

p ch

t nh


độ
dày c


a nó nh

c

µm,
đ
i

n c

c n

i v

i mi

n này g

i
là c

c baz
ơ
. Mi

n còn l

i là mi


n colect
ơ
v

i n

ng
độ
t

p ch

t trung hình và
đ
i

n c

c
t
ươ
ng

ng là colect
ơ
. Ti
ế
p giáp p-n gi

a mi


n emit
ơ
và baz
ơ
g

i là ti
ế
p giáp emit
ơ

(J
E
) ti
ế
p giáp pn gi

a mi

n baz
ơ
và mi

n colect
ơ
là ti
ế
p giáp colect
ơ

(J
C
) V

kí hi

u
tranzito c

n chú ý là m
ũ
i tên
đặ
t

gi

a c

c emit
ơ
và baz
ơ
có chi

u t

bán d

n p

sang bán d

n n. V

m

t c

u trúc, có th

coi tranzito nh
ư
2
đ
iôt m

c
đố
i nhau nh
ư
hình
2.17. (
Đ
i

u này hoàn toàn không có ngh
ĩ
a là c

m


c 2
đố
t nh
ư
hình 2-17 là có th


th

c hi

n
đượ
c ch

c n
ă
ng c

a tranzito. B

i vì khi
đ
ó không có tác d

ng t
ươ
ng h


l

n
nhau c

a 2 ti
ế
p p-n. Hi

u

ng tranzito ch

x

y ra khi kho

ng cách gi

a 2 ti
ế
p giáp nh


h
ơ
n nhi

u so v


i
độ
dài khu
ế
ch tán c

a h

t d

n).
p p n
p n n
J
E
J
E
J
C
J
C

C
C
E
E
B B
b) a)

39


Hình 2.17: Phân tích cấu tạo tranzito thành hai điốt và mạch tương hỗ
b) Nguyên lí làm việc:
Để
tranzito làm vi

c, ng
ườ
i ta ph

i
đư
a
đ
i

n áp 1 chi

u t

i các
đ
i

n c

c c

a nó, g


i là phân c

c cho tranzito.
Đố
i v

i ch
ế

độ
khu
ế
ch
đạ
i thì J
E
phân
c

c thu

n và J
C
phân c

c ng
ượ
c nh
ư
hình 2-18.


Hình 2.18: Sơ đồ phân cực của tranzito npn (a) và pnp (b) ở chế độ khuếch đại
Để
phân tích nguyên lí làm vi

c ta l

y tranzito pnp làm ví d

. Do J
E
phân c

c thu

n
các h

t
đ
a s

(l

tr

ng) t

mi


n p phun qua J
E
t

o nên dòng emit
ơ
(I
E
). Chúng t

i
vùng baz
ơ
tr

thành h

t thi

u s

và ti
ế
p t

c khu
ế
ch tán sâu vào vùng baz
ơ
h

ướ
ng t

i
J
C
. Trên
đườ
ng khu
ế
ch tán m

t ph

n nh

b

tái h

p v

i h

t
đ
a s

c


a baz
ơ
t

o nên
dòng
đ
i

n c

c baz
ơ
(I
B
). Do c

u t

o mi

n baz
ơ
m

ng nên g

n nh
ư
toàn b


các h

t
khu
ế
ch tán t

i
đượ
c b

c

a J
C
và b

tr
ườ
ng gia t

c (do J
C
phân c

c ng
ượ
c) cu


n qua
t

i
đượ
c mi

n colect
ơ
t

o nên dòng
đ
i

n colect
ơ
(I
C
) Qua vi

c phân tích trên rút ra
đượ
c h

th

c c
ơ
b


n v

các dòng
đ
i

n trong tranzito (h

th

c g

n
đ
úng do b

qua
dòng ng
ượ
c c

a J
C
)
I
E
= I
B
+ I

C
(2-37)
Để

đ
ánh giá m

c hao h

t dòng khu
ế
ch tán trong vùng baz
ơ
ng
ườ
i ta
đị
nh ngh
ĩ
a
h

s

truy

n
đạ
t dòng
đ

i

n α c

a tranzito.
α = I
C
/ I
E
(2-38)
h

s

α xác
đị
nh ch

t l
ượ
ng c

a tranzito và có giá tr

càng g

n 1 v

i các tranzito lo


i
t

t.
p n n
C
E
B

40

Để

đ
ánh giá tác d

ng
đ
i

u khi

n c

a dòng
đ
i

n I
B

t

i dòng colect
ơ
I
C
ng
ườ
i ta
đị
nh ngh
ĩ
a h

s

khu
ế
ch
đạ
i dòng
đ
i

n β c

a tranzito.
β = I
C
/ I

B
(2:39)
β th
ườ
ng có giá tr

trong kho

ng vài ch

c
đế
n vài tr
ă
m. T

các bi

u th

c (2-37), (2-
38), (2-39) có th

suy ra vài h

th

c hay
đượ
c s


d

ng
đố
i v

i tranzito:
I
E
= I
B
(1 + β) (240)
α = β / (1+ β) (2-41)
c) Cách mắc tranzito và tham số ở chế đố tín hiệu nhỏ
Khi s

d

ng, v

nguyên t

c có th

l

y 2 trong s

3 c


c c

a tranzito là
đầ
u vào và
c

c th

3 còn l

i cùng v

i m

t c

c
đầ
u vào làm
đầ
u ra. Nh
ư
v

y có t

t c


6 cách m

c
m

ch khác nhau. Nh
ư
ng dù m

c th
ế
nào c
ũ
ng c

n có m

t c

c chung cho c


đầ
u vào

đầ
u ra. Trong s

6 cách m


c

y ch

có 3 cách là tranzito có th

khu
ế
ch
đạ
i công
su

t
đ
ó là cách m

c chung emit
ơ
(E
C
), chung baz
ơ
(B
C
), chung colect
ơ
(C
C
) nh

ư
hình
2.19. Ba cách m

c còn l

i không có

ng d

ng trong th

c t
ế
.






Hình 2.19: Phương pháp mắc tranzito trong thực tế
Từ trái sang phải : Chung emitơ, chung bazơ, chung colectơ
T

cách m

c
đượ
c dùng trong th


c t
ế
c

a tranzito v

m

t s
ơ

đồ
có th

coi
tranzito là m

t ph

n t

4 c

c g

n tuy
ế
n tính có 2
đầ

u vào và 2
đầ
u ra (h.2.20).



Hình 2.20: Tranzito như mạng bốn cực
Có th

vi
ế
t ra 6 c

p ph
ươ
ng trình mô t

quan h

gi

a
đầ
u vào và
đầ
u ra c

a
m


ng 4 c

c trong
đ
ó dòng
đ
i

n và
đ
i

n áp là nh

ng bi
ế
n s


độ
c l

p. Nh
ư
ng trong
th

c t
ế
tính toán th

ườ
ng dùng nh

t là 3 c

p ph
ươ
ng trình tuy
ế
n tính sau:
C

p ph
ươ
ng trình tr

kháng có
đượ
c khi coi các
đ
i

n áp là hàm, các dòng
đ
i

n là
bi
ế
n có d


ng sau:
U
1
= f(I
1
, I
2
) = r
11
I
1
+ r
12
I
2

U
2
= f(I
1
, I
2
) = r
21
I
1
+ r
22
I

2

Echung
U
1 (vao)

U
2 (ra)

Bchung
U
1 (vao)
U
2 (ra)

Cchung
U
1 (vao)

U
2 (ra)

T
U
2 (ra)

U
1 (vao)



41

C

p ph
ươ
ng trình d

n n

p có
đượ
c khi coi các dòng
đ
i

n là hàm c

a các bi
ế
n
đ
i

n áp
I
1
= f(U
1
, U

2
) = g
11
. U
1
+ g
12
. U
2

I
2
= f(U
1
, U
2
) = g
21
. U
1
+ g
22
. U
2

C

p ph
ươ
ng trình h


n h

p
U
1
= f(I
1
, U
2
) h
11
h
12
I
1

U
2
= f(I
1
, U
2
) h
21
h
22
U
2


trong
đ
ó r
ij
, g
ij
, và h
ij
t
ươ
ng

ng là các tham s

tr

kháng d

n n

p và h

n h

p c

a
tranzito.
B


ng cách l

y vi phân toàn ph

n các h

ph
ươ
ng trình trên, ta s

xác
đị
nh
đượ
c
các tham s

vi phân t
ươ
ng

ng c

a tranzito. Ví d

:
22
const=
I
2

2
22
h
1
=
I

U

=r
1
g

i là
đ
i

n tr

ra vi phân (2-42)

S=
r
1
==g
12
const
=
2
U

2
2
22
∂U
∂I
đượ
c g

i là h

d

n truy

n
đạ
t (2-43)

11
const=
I
1
1
11
h=
I
U
=r
2




đ
i

n tr

vào vi phân (2-44)

β=
I
=h
const=
U
2
2
21
2

∂I
là h

s

khu
ế
ch
đạ
i dòng
đ

i

n vi phân (2-45)
Khi xác
đị
nh
đặ
c tuy
ế
n t
ĩ
nh (ch
ế

độ
ch
ư
a có tín hi

u
đư
a t

i) c

a tranzito, dùng
h

ph
ươ

ng trình h

n h

p là thu

n ti

n vì khi
đ
ó d

dàng xác
đị
nh các tham s

c

a h


ph
ươ
ng trình này.
d)
Đặ
c tuy
ế
n t
ĩ

nh d

a vào các h

ph
ươ
ng trình nêu trên có th


đư
a ra các h


đặ
c
tuy
ế
n t
ĩ
nh c

a tranzito khi coi m

t
đạ
i l
ượ
ng là hàm 1 bi
ế
n còn

đạ
i l
ượ
ng th

3 coi
nh
ư
m

t tham s

. Trong tr
ườ
ng h

p t

ng quát có 4 h


đặ
c tuy
ế
n t
ĩ
nh:
Đặ
c tuy
ế

n vào U
1
= f(I
1
) |U
2
=const
Đặ
c tuy
ế
n ph

n h

i U
1
= f(U
2
) |I
1
=const (2-46)
Đặ
c tuy
ế
n truy

n
đạ
t I
2

2


= f(I
1
)

U
2
=const
Đặ
c tuy
ế
n ra I
2
= f(U
2
)

I
1
=const
Tùy theo cách m

c tranzito mà các quan h

này có tên g

i c


th

dòng
đ
i

n và
đ
i

n
áp khác nhau, ví d

v

i ki

u m

c E
C
:
đặ
c tuy
ế
n vào là quan h

I
B
= f(U

BE
)

U
CE

= const
hay
đặ
c tuy
ế
n ra là quan h

I
C
= f(U
CE
)

I
B
= const …
B

ng (2.1) d
ướ
i
đ
ây cho các ph
ươ

ng trình c

a h


đặ
c tuy
ế
n t
ươ
ng

ng suy ra t


h

ph
ươ
ng trình h

n h

p trong các tr
ườ
ng h

p m

c m


ch BC, EC và CC.




42

Bảng 2.1. Quan hệ hàm xác định họ đặc tuyến tĩnh của tranzito
T

ng quát BC EC CC
U
1
= f(I
1
)

U
2
=const
U
1
= f(U
2
)

I
1
=const

I
2
= f(I
1
)

U
2
=const
I
2
= f(U
2
)

I
1
=const
U
EB
= f(I
E
)

U
CB

U
EB
= f(U

CB
)

I
E

I
C
= f(I
E
)

U
CB

I
C
= f(U
CB
)

I
B

U
BE
= f(I
B
)


U
CE

U
BE
= f(U
CE
)

I
B

I
C
= f(I
B
)

U
CE

I
C
= f(U
CE
)

I
B


U
BC
= f(I
B
)

U
EC

U
BC
= f(U
EC
)

I
B

I
E
= f(I
B
)

U
EC

I
E
= f(U

EC
)

I
B

Có th

xây d

ng s
ơ

đồ
t
ươ
ng
đươ
ng xoay chi

u tín hi

u nh

c

a tranzito
theo h

ph

ươ
ng trình tham s

h

n h

p


U
1
= h
11

I
1
+ h
22

U
2
(2-47)


I
2
= h
2


I
1
+ h
22

U
2

D

ng nh
ư
trên hình 2.21.

Hình 2.12: Sơ đồ tương đương mạng 4 cực theo tham số h
Chú ý:
đố
i v

i các s
ơ

đồ
EC, BC, CC các
đạ
i l
ượ
ng

I

1
,

U
1
,

I
2
,

U
2
t
ươ
ng
đươ
ng v

i các dòng vào (ra),
đ
i

n áp vào (ra) c

a t

ng cách m

c. Ngoài ra còn có th



bi

u th

s
ơ

đồ
t
ươ
ng
đươ
ng c

a tranzito theo các tham s

v

t lý. Ví d

v

i các ki

u
m

c BC có s

ơ

đồ
2.22
Hình 2.22: Sơ đồ tương đương mạch BC

×