bài tập bjt và diode môn kỹ thuật điện tử

BÀI TẬP PHẦN BJT VÀ PHẦN DIODE
MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
Bài tập
2-1 Nếu dòng điện cực phát của BJT là 12,12 mA, tìm dòng điện cực nền.
ĐS 0,12 mA
2-2 Nếu BJT có dòng điện rò (I
CBO
) là 5 μA và dòng điện cực thu là 22 mA, tìm:
a. α (chính xác)
b. dòng điện cực phát
c. α (gần đúng), khi bỏ qua I
CBO

ĐS (a) 0,995; (b) 22,1055 mA; (c) 0,9952
2-3 Cho họ đặc tuyến vào CB của BJT như hình 2-1. Nếu α = 0,95, tìm I
C
khi V
BE
= 0,72
V và V
CB
= 10V.
Hình 2-1 (Bài tập 2-3)
ĐS ≈ 7,6 mA
2-4 Một BJT có I
CBO
= 0,1 μA và I
CEO
= 16 μA. Tìm α.
ĐS 0,99375
2-5 Một BJT NPN có họ đặc tuyến vào CE như hình 2-2 và họ đặc tuyến ra CE như hình

2-3.
a. Tìm I
C
khi V
BE
= 0,7 V và V
CE
= 20V
b. Tìm β tại điểm này (bỏ qua dòng điện rò)
ĐS (a) ≈ 0,95; (b) ≈ 95
2-6 Trên mạch hình 2-4, tìm:
a. I
C
khi V
CB
= 10V
b. V
CB
khi I
C
= 1 mA
ĐS (a) 1,515 mA; (b) 11,7 V
2-7 BJT Si trên hình 2-5 có họ đặc tuyến ra CB như hình 2-6.
a. Vẽ đường tải lên họ đặc tuyến này và xác định (bằng đồ thị) V
CB
và I
C
tại điểm
phân cực.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 1/17

b. Xác định điểm phân cực mà không dùng họ đặc tuyến.
ĐS (a) 19,5 mA; 4,2 V (gần đúng); (b) 20 mA; 4 V
Hình 2-2 (Bài tập 2-5)
Hình 2-3 (Bài tập 2-5)
Hình 2-4 (Bài tập 2-6)
Hình 2-5 (Bài tập 2-7)
2-8 Trên mạch hình 2-7, tìm:
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 2/17
a. V
CE
khi I
C
= 1,5 mA
b. I
C
khi V
CE
= 12 V
c. V
CE
khi I
C
= 0
ĐS (a) 16,95 V; (b) 2, 55 mA; (c) 24 V
Hình 2-6 (Bài tập 2-7)
Hình 2-7 (Bài tập 2-8)
2-9 BJT Si trên hình 2-8 có họ đặc tuyến ra CE như hình 2-9, giả sử β = 105.
a. Vẽ đường tải trên họ đặc tuyến này và xác định (bằng đồ thị) V
CE
và I

C
tại điểm
phân cực.
b. Tìm giá trị gần đúng của I
CEO
của transistor.
c. Tính V
CE
và I
C
tại điểm phân cực mà không sử dụng họ đặc tuyến.
Hình 2-8 (Bài tập 2-9)
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 3/17
Hình 2-9 (Bài tập 2-9)
ĐS (a) 42,5 mA; 3,8 V (gần đúng); (b) 1 mA (gần đúng); (c) 42 mA; 3,8 V
2-10 Tìm giá trị của R
B
trong mạch hình 2-10 làm cho transistor Si bão hòa. Giả sử rằng β
= 100 và V
CES
= 0,3 V.
ĐS 209,86 KΩ
Hình 2-10 (Bài tập 2-10)
2-11 Ngõ vào mạch hình 2-11 là một xung 0 – E (V). Nếu BJT Si có β = 120; V
CES
= 0,
tìm giá trị của E để BJT hoạt động ở chế độ khóa (lớp D).
Hình 2-11 (Bài tập 2-11)
ĐS ≥ 10 V
2-12 Tìm giá trị tĩnh của I

C
và V
CE
trong mạch ở hình 2-12.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 4/17
Hình 2-12 (Bài tập 2-12)
ĐS 1,98 mA; 10,05 V
2-13 Giá trị của I
C
trong mạch hình 2-12 sẽ bằng bao nhiêu nếu β thay đổi từ 120 thành
300. Phần trăm thay đổi của I
C
là bao nhiêu?
ĐS 2 mA; 1,01%
2.14 a. Tìm giá trị độ lợi áp toàn phần (v
L
/ v
S
) của tầng khuếch đại ở hình 2-13
b. Độ lợi này sẽ thay đổi bao nhiêu phần trăm nếu giá trị tĩnh của dòng điện tăng
10%.
Hình 2-13 (Bài tập 2-14)
ĐS (a) -183,8; (b) 9,8%
2.15 a. Tìm điện áp hiệu dụng (rms) trên tải v
L
ở mạch hình 2-14.
b. Làm lại câu a nếu bỏ đi tụ thoát C
E
.
Hình 2-14 (Bài tập 2-15)

ĐS (a) 1,12 V rms; (b) 18,25 mV rms
2.16 BJT ở mạch hình 2-15 có họ đặc tuyến ra CE như hình 2-16.
a. Vẽ đường tải DC và đường tải AC lên họ đặc tuyến ra.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 5/17
b. Xác định độ lợi áp của mạch nếu nguồn áp vào 24 mV p-p làm cho dòng điện
cực nền thay đổi 20 μA
Hình 2-15 (Bài tập 2-16)
Hình 2-16 (Bài tập 2-16)
ĐS (b) -58,3
2.17 BJT Si trong tầng khuấch đại trên mạch hình 2-17 có α = 0,99 và điện trở cực C là
r
c
= 2,5 MΩ. Tìm:
a. Điện trở vào của tầng khuếch đại.
b. Điện trở ra của tầng khuếch đại.
c. Độ lợi áp của tầng khuếch đại.
d. Độ lợi dòng của tầng khuếch đại.
Hình 2-17 (Bài tập 2-17)
ĐS (a) 23,06 Ω; (b) 19 KΩ; (c) 433,65; (d) 0,99
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 6/17
2.18 Tìm độ lợi áp của mạch khuếch đại ở hình 2-18, biết transistor là loại Ge.
Hình 2-18 (Bài tập 2-18)
ĐS 195,27
2.19 Tìm điện áp hiệu dụng (rms) trên tải v
L
ở mạch khuếch đại hình 2-19 khi R
L
có
giá trị là:
a. 1 KΩ

b. 10 KΩ
c. 100 KΩ
Cho biết β = 100.
Hình 2-19 (Bài tập 2-19)
ĐS (a) 0,59 V rms; (b) 1,91 V rms; (c) 2,46 V rms
2.20 a. Cho mạch khuếch đại ở hình 2-20, tìm giá trị của R
B
để ngõ ra dao động p-p tối
đa.
b. Giá trị p-p tối đa của v
S
là bao nhiêu với R
B
tìm được ở câu a.
Hình 2-20 (Bài tập 2-20)
ĐS (a) 601,7 KΩ; (b) 58,08 mV p-p
2.21 Cho mạch khuếch đại ở hình 2-21, tìm:
a. Điện trở vào của tầng khuếch đại.
b. Điện trở ra của tầng khuếch đại.
c. Độ lợi áp của tầng khuếch đại.
d. Độ lợi áp toàn phần của tầng khuếch đại.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 7/17
Hinh 2-21 (Bài tập 2-21)
ĐS
2.22 Tìm điện áp ra ở mạch hình 2-22.
Hình 2-22 (Bài tập 2-22)
ĐS
2.23 Tìm hỗ dẫn của transistor trên mạch hình 2-23 ở nhiệt độ phòng, khi:
a. R
B

= 330 KΩ và β = 50
b. R
B
= 330 KΩ và β = 150
c. R
B
= 220 KΩ và β = 50
Hinh 2-23 (Bài tập 2-23)
2.24 Vẽ sơ đồ mạch tương đương về AC của mạch khuếch đại ở hình 2-24 sử dụng mô
hình hỗ dẫn của transistor,biết rằng β = 100
Hình 2-24 (Bài tập 2-24)
ĐS βr
e
= 1,08 KΩ; g
m
= 92,47 mS
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 8/17
II. BÀI TẬP PHẦN DIODE
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp
)1(
/
−=
T
VV
S
eII
η
với: I
S
: dòng điện (ngược) bão hòa

V
T
: điện thế nhiệt
η: hệ số thực tế, có giá trị từ 1 đến 2
Hình 1-1 Đặc tuyến diode phân cực thuận
Điện trở AC (điện trở động)
I
mV
I
V
r
D
25
=
∆
∆
=
Ngoài r
D
, còn tồn tại điện trở tiếp xúc (bulk) r
B
,thường có trị số rất nhỏ và được bỏ qua.
Điện trở DC
I
V
R
D
=
Phân tích mạch DC có diode
Ta có thể thay thế diode trong mạch bởi một nguồn áp 0,7V (nếu là diode Si) hoặc 0,3V

(nếu là diode Ge) bất cứ khi nào mà diode có dòng phân cực thuận phía trên điểm knee.
Hình 1-2 Diode phân cực thuận (a) có thể thay thế bởi một nguồn áp (b)
Vì vậy, để phân tích điện áp và dòng diện DC trong mạch có chứa diode, ta có thể thay
thế đặc tuyến V-A như hình 1-3.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 9/17
Hình 1-3 Đặc tuyến lý tưởng hóa
Ví dụ 1-1
Giả sử rằng diode Si trên hình 1-4 đòi hỏi dòng tối thiểu là 1 mA để nằm trên điểm knee.
Hình 1-4 (Ví dụ 1-1)
1. Trị số R là bao nhiêu để dòng trong mạch là 5 mA?
2. Với trị số R tính ở câu (1), giá trị tối thiểu của E là bao nhiêu để duy trì diode ở trên
điểm knee?
Giải
1. Trị số của R
Ω=
−
=
−
= 860
5
7,057,0
mA
VV
I
VE
R
2. Giá trị tối thiểu của E
mA
R
VE

I 1
7,0
≥
−
=
VVmAE 56,17,01860 =+×Ω≥
Phân tích mạch diode với tín hiệu nhỏ
Một cách tổng quát, các linh kiện thể xem xét hoạt động ở hai dạng: tín hiệu nhỏ vá tín
hiệu lớn. Trong các ứng dụng tín hiệu nhỏ, điện áp và dòng điện trên linh kiện một tầm
rất giới hạn trên đặc tuyến V-A. Nói cách khác, đại lượng ΔV và ΔI rất nhỏ so với tầm
điện áp và dòng điện mà linh kiện hoạt động.
Ví dụ 1-2
Giả sử rằng diode Si trên hình 1-5 được phân cực phía trên điểm knee và có r
B
là 0,1Ω,
hãy xác định dòng điện và điện áp trên diode. Vẽ đồ thị dòng điện theo thời gian.
Hình 1-5 (Ví dụ 1-2)
Giải
Ngắn mạch nguồn AC, xác định dòng DC:
mA
V
I 63,19
270
)7,06(
=
Ω
−
=
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 10/17
Do đó, điện trở AC là

Ω=Ω+=+= 42,11,0
63,19
2525
mA
mV
r
I
mV
r
BD
Dòng điện AC là
][sin37,7
42,1270
sin2
mAt
t
rR
e
i
D
ω
ω
=
+
=
+
=
Điện áp AC là
][sin01,0sin2
42,1270

42,1
Vtte
rR
r
v
D
D
D
ωω
=
+
=
+
=
Như vậy dòng và áp tổng cộng là
][sin01,07,0)(
][sin37,763,19)(
Vttv
mAtti
ω
ω
+=
+=
Đồ thị dòng điện theo thời gian được cho ở hình 3-8
Hình 1-6 Thành phần AC thay đổi ±7,37 mA xung quanh thành phần DC 19,63mA
Đường tải (load line)
Ta có thể thực hiện việc phân tích diode với tín hiệu nhỏ bằng cách sử dụng hình vẽ với
đặc tuyến V-A của diode.
Xét mạch cho ở hình 1-7. Đây chính là mạch tương đương về DC của mạch đã cho ở hình
1-5 (ngắn mạch nguồn áp). Ta xem điện áp trên diode là V (chứ không là hằng số).

Hình 1-7 Dòng điện qua diode I và điệp áp trên diode V
Theo định luật áp Kirchhoff, ta có
VIRE
+=
Do đó, quan hệ giữa dòng và áp DC trên diode cho bởi phương trình
R
E
R
V
I +
−
=
Thay số vào, ta có
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 11/17
0222,0)107,3(
270
6
270
3
+×−=
+
−
=
−
VI
V
I
Phương trình này có dạng y=ax+b và đồ thị của nó là một đường thẳng có độ dốc (slope)
là -1/R và cắt trục I tại điểm E/R (và cắt trục V tại điểm V
o

=E). Đường thẳng này được
gọi là đường tải DC (DC Load Line).
Đường tải DC của mạch cho ở hình 1-7 được vẽ trên hình 1-8. Đường tải này biểu diễn
tất cả các tổ hợp có thể có của dòng điện qua diode I và điệp áp trên diode V với trị số E
và R xác định. Giá trị hiện thời của I và V tùy thuộc vào diode được sử dụng trong
mạch.
Hình 1-8 Đường tải DC
Đặc tính của đường tải DC là mọi tổ hợp có thể có của dòng điện I và điện áp V của
mạch ở hình 1-7 là một điểm nằm tại một nơi nào đó trên đường thẳng. Cho trước một
diode cụ thể (mà ta đã biết đặc tuyến V-A của nó), mục tiêu của ta là xác định tổ hợp
dòng-áp hiện thời. Ta có thể tìm được điểm này bằng cách vẽ đường tải DC trên cùng hệ
trục tọa độ của đặc tuyến Vôn-Ampe, giao điểm của đường tải DC và đặc tuyến V-A sẽ
cho ta giá trị dòng và áp qua diode hiện thời.
Phương trình của hai đường này là
R
E
R
V
I +
−
=
(đường tải DC)
)1(
/
−=
T
VV
S
eII
η

(đặc tuyến V-A của diode)
Giao điểm của chúng được gọi là điểm tĩnh Q (Quiescent point) hay còn gọi là điểm hoạt
động của diode. Nó đại diện cho dòng và áp DC trong mạch khi chỉ có nguồn áp DC
E=6V, hay nói cách khác là khi nguồn áp AC trong mạch 1-5 bằng 0.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 12/17
Hình 1-9 Giao điểm của đường tải với đặc tuyến của diode (điểm Q) xác định điện áp
trên diode (0,66 V) và dòng điện qua diode (19,8 mA)
Lưu ý rằng các phân tích ta vừa làm là dựa vào điều kiện nguồn AC được ngắn mạch.
Điểm tĩnh Q còn được gọi là điểm phân cực (bias point) bởi vì nó đại diện cho dòng và
áp trên diode khi nó được phân cực bởi nguồn DC.
Khi xét đến cả nguồn AC trong mạch hình 1-5, thì điện áp tổng cộng là
tEeEtv
ω
sin2)( +=+=
Như vậy, điện áp sẽ thay đổi theo thời gian với trị tối thiểu là E – 2 [V] và tối đa là E + 2
[V]. Điện áp này sẽ tạo ra một loạt các đường tải (được minh họa trên hình 1-10).
Hình 1-10 Tác động của nguồn AC lên mạch diode có thể phân tích theo cách nó tạo ra
một loạt các đường tải song song. Với cách này, ta có thể giá trị tối đa và tối thiểu của
áp và dòng.
Phân tích mạch diode với tín hiệu lớn
Trong mọi ứng dụng thực tế với tín hiệu lớn, ta có thể xem diode hoạt động ở hai vùng:
vùng phân cực thuận và vùng phân cực ngược (hoặc phân cực gần 0V). Khi điện trở của
diode thay đổi từ rất nhỏ đến rất lớn, thì diode hoạt rất giống với một công tắc (switch).
Một diode lý tưởng trong các ứng dụng tín hiệu lớn được xem là một công tắc có điện trở
bằng không khi đóng và bằng vô cùng khi hở. Như vậy, khi phân tích các mạch như vậy,
ta có thể xem diode là một công tắc được điều khiển bằng điện áp, khi phân cực thuận thì
đóng, khi phân cực ngược hoặc phân cực với áp gần bằng 0 thì hở mạch. Tùy theo độ lớn
của điện áp trong mạch mà điện áp rơi trên diode (0,3 V đến 0,7 V) có thể bỏ qua hay
không.
Ví dụ 1-3

Giả sử diode Si trong mạch ở hình 1-11 là lý tưởng và có V
γ
= 0,7 V. Hãy xác định dòng
điện i(t) và điện áp v(t) trên điện trở nếu
1. e(t) = 20sinωt
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 13/17
2. e(t) = 1,5sinωt
Hình 1-11 (Ví dụ 1-3)
Giải
Hình 1-12 Dòng và áp trên điện trở khi e(t) = 20sinωt
Hình 1-13 Dòng và áp trên điện trở khi e(t) = 1,5sinωt
Bài tập
1-1 Sử dụng đặc tuyến V-A ở hình 1-14, hãy xác định (bằng hình vẽ) giá trị điện trở AC
gần đúng khi dòng qua diode là 0,1 mA. Làm lại với điện áp trên diode là 0,64 V. Diode
này là silicon hay germanium?
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 14/17
Hình 1-14 (Bài tập 1-1)
ĐS ≈320 Ω; ≈16 Ω; silicon.
1-2 Xác định điện trở DC của diode tại các điểm được chỉ ra ở bài tập 1-1.
ĐS 5,4 kΩ; 183 Ω
1-3 Xác định (bằng công thức) điện trở AC gần đúng của diode tại các điểm được chỉ ra ở
bài tập 1-1 (bỏ qua điện trở bulk).
ĐS 260 Ω; 7,43 Ω
1-4 Một diode có dòng điện 440 nA chạy từ cathode sang anode khi phân cực ngược với
điện áp là 8V. Tìm điện trở DC của diode?
ĐS 18,18 MΩ
1-5 Cho mạch ở hình 1-15. Khi chỉnh điện trở có giá trị 230 Ω thì đo được điện áp là 0,68
V. Khi chỉnh điện trở có giá trị 150 Ω thì đo được điện áp là 0,69 V. Trong cá hai trường
hợp, nguồn áp DC cố định là 10 V.
a. Hỏi điện trở DC của diode là bao nhiêu ở mỗi lần đo?

b. Hỏi điện trở AC của diode là bao nhiêu khi thay đổi điện áp trên diode từ 0,68
V lên 0,69 V?
Hình 1-15 (Bài tập 1-5)
ĐS (a) 36,20 Ω; 24,01 Ω (b) 1,005 Ω
1-6 Cho mạch ở hình 1-16. Xác định điện áp rơi trên diode và điện trở DC? Biết rằng
điện trở R = 220 Ω và I = 51,63 mA
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 15/17
Hình 1-16 (Bài tập 1-6)
ĐS 0,6414 V; 12,42 Ω
1-7 Cho mạch như hình 1-17. Cho điện áp rơi trên diode Si phân cực thuận là 0,7 V và
điện áp rơi trên diode Ge phân cực thuận là 0,3 V. Giá trị nguồn áp là 9V.
a. Nếu diode D
1
và D
2
là diode Si. Tìm dòng I?
b. Làm lại câu (a) nếu D
1
là Si và D
2
là Ge.
Hình 1-17 (Bài tập 1-7)
ĐS (a) 7,6 mA; (b) 8 mA
1-8 Cho mạch như hình 1-18. Cho diode loại germanium (điện áp rơi phân cực thuận là
0,3 V). Hãy xác định sai số phần trăm do việc bỏ qua điện áp rơi trên diode khi tính dòng
I trong mạch. Biết rằng áp là 3V và điện trở là 470 Ω.
Hình 1-18 (Bài tâp 1-8)
ĐS 11,11%
1-9 Cho mạch ở hình 1-19. Cho V
γ

= 0,65 V; E = 2 V; e = 0,25sinωt; R = 1,25 kΩ.
a. Tìm dòng DC qua diode.
b. Tìm điện trở AC của diode (giả sử diode ở nhiệt độ phòng).
c. Viết biểu thức toán học (hàm theo thời gian) của dòng điện và điện áp tổng
cộng trên diode.
d. Giá trị dòng tối thiểu và tối đa qua diode là bao nhiêu?
Hình 1-19 (Bài tập 1-9)
ĐS (a) 1,08 mA; (b) 24,07 Ω; (c) i(t)=1,08+0,1962sinωt [mA]; v
D
(t)=0,65+0,00472sinωt
[V]; (d) i
max
=1,276 mA; i
min
=0,8838 mA
1-10 Hình 1-20 là đặc tuyến V-A của diode trên mạch ở hình 1-19.
a. Viết phương trình đường tải và vẽ lên hình.
b. Xác định (bằng hình vẽ) điện áp và dòng điện diode tại điểm tĩnh Q.
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 16/17
c. Xác định điện trở DC tại điểm Q.
d. Xác định (bằng hình vẽ) giá trị dòng qua diode tối thiểu và tối đa.
e. Xác định điện trở AC của diode.
Hình 1-20 (Bài tập 1-10)
ĐS (a) I = -8.10
-4
.V + 1,6.10
-3
; (b) I
D
≈ 1,12 mA; v

D
≈ 0,62 V; (c) 554 Ω; (d) I
max
≈ 1,3
mA; I
min
≈ 0,82 mA; (e) 31,25 Ω
1-11 Diode Si trên mạch hình 1-21 có đặc tuyến giống với hình 1-3b. Tìm giá trị đỉnh của
dòng i(t) và áp v(t) trên điện trở. Vẽ dạng sóng cho e(t), i(t) và v(t).
Hình 1-20 (Bài tập 1-11)
ĐS I
p
= -15,3 mA; V
RP
= -15,3 V
1-12 Diode nào trên hình 1-22 phân cực thuận và diode nào phân cực ngược?
Hình 1-22 (Bài tập 1-12)
ĐS (a) (c) (d) phân cực thuận; (b) phân cực ngược
Bài tập Kỹ Thuật Điện Tử - Phần BJT – Trang 17/17