BÀI GIẢNG HỌC PHẦN KĨ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ PHẦN ĐIỆN TỬ HỌC




1

 !"
Tổng số : 05 tiết (lý thuyết: 04 tiết; bài tập, thảo luận: 01 tiết)
#$%&'(
- Hiểu được cấu tạo của lớp chuyển tiếp p-n và các ứng dụng của nó.
- Phân tích được đặc điểm cấu tạo, hoạt động và ứng dụng của các linh kiện bán dẫn:
điốt, tranzito, linh kiện bán dẫn quang điện.
- Hiểu khái quát về mạch tích hợp tuyến tính và ứng dụng của nó trong kỹ thuật điện tử.
- Hợp tác tích cực trong hoạt động học tập chung của lớp, chủ động tự nghiên cứu để
nhận biết và biết cách sử dụng các linh kiện điện tử.
$)*(
+,-,.+/0
Tính chất điện của phần tử trong mạch điện được thể hiện qua mối quan hệ tương hỗ giữa
điện áp u trên hai đầu của nó và dòng điện i chạy qua nó. Quan hệ i = f (u) gọi là quan hệ
vol/ampe(V/A). Căn cứ vào quan hệ này ta phân làm hai loại:
- Phần tử tuyến tính : quan hệ V/A là quan hệ bậc nhất.
+ Ví dụ : điện trở, tụ điện, cuộn cảm.
+ Tính chất: tuân theo nguyên lý chồng chất (nghĩa là tác động tổng cộng bằng tổng các tác
động riêng lẻ) và không làm phát sinh tần số lạ khi làm việc với điện áp xoay chiều.
- Phần tử phi tuyến: quan hệ V/A là quan hệ bậc hai trở lên.
+ Ví dụ : điốt, transistor, thiristor.
+ Tính chất: không tuân theo nguyên lý chồng chất và làm phát sinh những tần số lạ khi làm
việc với điện áp xoay chiều.
1. Điện trở


+ Điện trở là một đại lượng vật lý, đặc trưng cho sự cản trở dòng điện trong một vật dẫn

+ Điện trở là một trong những tính chất cơ bản của vật dẫn, xác định bởi công thức:

l
R =ρ
s

Trong đó: R - điện trở (Ω);
ρ - điện trở xuất (Ωm);
l - độ dài dây dẫn(m);
s - tiết diện dây dẫn(m
2
).
+ Trong mạch thuần trở quan hệ điện trở với điện áp và dòng điện theo định luật Ohm.
R =
U
I

Trong đó I, U tương ứng là dòng điện qua điện trở và hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở.
+ Mức tiêu hao năng lượng của điện trở được đánh giá bằng công suất toả nhiệt trên nó:
P = I
2
R (W).

+ Nhằm điều chỉnh thiên áp.
2
+ Hạn chế dòng điện: I = U/R ⇒ R tăng thì I giảm.
+ Điều chỉnh độ khuếch đại
+ Làm phụ tải cho mạch.
+ Tạo nhiệt, ổn định nhiệt…






+ Nối tiếp:

R = R
1
+ R
2
+ R
3
+ + R
n
.
+ Song song:
1 2 n
1 1 1 1

R R R R
= + + +

 !"#$%
* Đối với điện trở cố định, về cấu tạo thường có 5 loại sau:
+ Điện trở than ép: bột than trộn với chất liên kết nung nóng hoá thể rắn. Vỏ bằng giấy phủ gốm
hoặc sơn. Công suất cỡ 1/4 W.
+ Điện trở than có độ ổn định cao: loại phổ biến nhất, có công suất cỡ 1/4W đến vài W.
+ Điện trở màng kim loại: lắng kết màng kim loại Niken – Crôm trên thân gốm xẻ rãnh xoắn,
ngoài phủ sơn.Công suất cỡ 1/20 W đến vài W.
+ Điện trở oxit kim loại: kết lắng màng oxit thiếc trên thanh SiO

2
, chống nhiệt và chống ẩm tốt.
Công suất cỡ 1/2W.
+ Điện trở dây quấn: dùng dây kim loại quấn, dùng khi yêu cầu giá trị điện trở rất thấp hay yêu
cầu dòng điện cao, công suất cỡ 1W đến 100W.
* Biến trở thường có cấu tạo chung: thường có cấu tạo như các loại trên song có dạng
một cung tròn nối với một cần con chạy quay được nhờ một trục giữa. Con chạy tiếp xúc động
với vành điện trở nhờ đó mà giá trị điện trở thay đổi theo vị trí của con chạy khi ta quay trục con
chạy.
&'(
Điện trởcó nhiều tham số kỹ thuật khác nhau: giá trị danh định, dung sai, công suất, đặc
tính điện trở – nhiệt độ, tần số giới hạn song chúng ta cần quan tâm đến 2 thông số cơ bản sau:
* Giá trị danh định: giá trị của điện trở do nhà sản suất quy định, ghi trên thân điện trở. Đơn vị là
Ω và đơn vị dẫn xuất: KΩ, MΩ, GΩ.
1Ω = 10
-3
KΩ = 10
-6
MΩ = 10
-9
GΩ.
- Trên thực tế chỉ có các loại sau: R = a. 10
n
với : n = -1; 0; 2; 3
a = 10; 12; 15; 18; 22; 24; 27; 33; 39; 47; 51; 56; 62; 68; 75; 82.
3
điện trở thường
biến trở (chiết áp)
điện trở biến đổi
- Có hai cách ghi giá trị điện trở:

+ ghi bằng các chữ số Arập trực tiếp trên thân điện trở gồm: trị số, đơn vị, dung sai. Ví
dụ 8K2D = 8 kilo ôm 200 ôm, dung sai ± 0.5%.
+ ghi bằng vạch màu: thông thường có 4 vạch màu:


Ví dụ: nâu, đen, cam, nhũ vàng.
Nâu: A = 1
Đen: B = 0 R = 10.10
3
, dung sai ± 5%
Cam : C = 10
3

Nhũ vàng: D = ± 5%
Bảng màu:
Màu Số A,B Hệ số nhân C Dung sai
Đen 0 10
0
Nâu 1 10
1
F = ± 1%
Đỏ 2 10
2
G = ± 2%
Cam 3 10
3
Vàng 4 10
4
Xanh lục 5 10
5

D = ± 0.5%
Xanh lam 6 10
6
C = ± 0.25%
Tím 7 10
7
B = ± 0.1%
Xám 8 10
8
Trắng 9 10
9
Nhũ vàng 10
-1
I = ± 5%
Nhũ bạc 10
-2
K = ± 10%
Không màu
M = ± 20%
* Dung sai: Sai số phát sinh trong quá trình sản suất. Có các cấp dung sai sau:
B = ± 0.1%; C = ± 0.25%; D = ± 0.5%; F = ± 1%; G = ± 2%; I = ± 5%;
K = ± 10%; M = ± 20%.
Cấp B; C; D : thường dùng trong các thiết bị đo.
F; G : thường dùng trong các thiết bị quân sự, hàng không và chuyên dụng.
I; K; M : thường dùng trong dân dụng và học tập.
2. Tụ điện


4
Số thứ nhất A

Số thứ hai B
Cấp số nhân C
Dung sai D
R = A B . C ; dung sai D.
- Tụ điện là loại linh kiện có giá trị dòng điện qua nó tỷ lệ với tốc độ biến thiên điện áp trên nó
theo thời gian.
=
du
C.
I
dt

- Cấu tạo chung: chia làm hai loại chính: loại phân cực và loại không phân cực.
+ loại không phân cực: gồm hai hay nhiều vật dẫn điện được ngăn cách với nhau bởi chất
cách điện. Chất cách điện thường dùng: Không khí, giấy tẩm hoá chất, màng hữu cơ, mica, gốm.
+ loại phân cực: gồm hai điện cực tách rời nhau nhờ một màng mỏng chất điện phân, khi
có điện áp tác dụng lên 2 bản cực sẽ xuất hiện một lớp ôxit kim loại không dẫn điện.
- Tính chất cơ bản của tụ điện là nạp và phóng điện; cho dòng điện xoay chiều đi qua và ngăn
dòng một chiều.
- Đặc trưng của tụ là: điện dung: C, đơn vị: Fara (F) và các đơn vị dẫn suất: µF, nF, pF; 1F = 10
6
µF = 10
9
nF = 10
12
pF.
- Điện trở kháng:
C
=
1

X
2πfC
(Ω).
:
- lọc nguồn.
- tham gia vào mạch cộng hưởng LC chọn lọc tần số, mạch cộng hưởng.
- ngăn dòng một chiều.


a) Tụ thường. b) Tụ xoay c) Tụ hoá.


+ Nối tiếp :
1 2 n
1 1 1 1

C C C C
= + + +
+ Song song : C = C
1
+ C
2
+ + C
n
 !"#$%
* Tụ có điện dung cố định:
+ Tụ gốm: chất điện môi làm bằng gốm, có kích thước nhỏ gọn, chế tạo rẻ tiền, giá trị khoảng từ
1pF đến 1µF,điện áp làm việc cao, điện trở dò lớn.
+ Tụ mi ca tráng bạc: chế tạo đắt tiền, chất lượng cao, dung sai nhỏ, thường sử dụng ở dải tần số
cao.

+ Tụ polistiren: gồm các lá kim loại xen giữa là lớp màng mỏng polistiren bọc thành lớp cách
điện.
+ Tụ giấy: chất điện môi là giấy ép, giá trị khoảng từ 1nF đến 1µF.
+ Tụ hoá: chất điện môi là dung dịch axit boric, bản cực làm bằng lá nhôm mỏng, điện dung khá
lớn và có phân cực.
+ Tụ điện phân: gồm lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại thành dạng hình ống đặt
trong vỏ nhôm, giá trị điện dung tương đối lớn từ 0,1 µF đến vài nghìn µF, điện áp làm việc thấp
và có phân cực.
* Tụ có điện dung thay đổi:
5
a) b)
c)
+
+
_
_
+ Tụ điều hưởng dùng điện chất điện môi là không khí, chân không. Có cấu tạo dạng xoay
(nghĩa là có hai bộ cánh kim loại làm bản cực, một cố định và một xoay được nhờ một trục quay
để điều chỉnh phần diện tích trùng nhau giữa các cánh kim loại), bản cực hình bán nguyệt.
+ Tụ tinh chỉnh: Thường dùng mica làm chất điện môi.
&'(.
* Giá trị điện dung danh định: giá trị ghi trên thân tụ do nhà xản suất quy định. Thường
có hai cách ghi:
+ Ghi bằng chữ số Arập kèm đơn vị. ví dụ: 2µF.
+ Ghi bằng chữ số và không có đơn vị: ngầm hiểu đơn vị là pF; còn về chữ số thì 2 chữ đầu là
chỉ số, số thứ 3 là hệ số nhân. Ví dụ: 104 ⇒ C = 10.10
4
pF.
* Điện áp danh định: điện áp đặt vào hai cực của tụ trong thời gian lâu dài mà không làm
hỏng tụ, thường được ghi trên thân tụ.

* Dung sai: thường có các cấp: ± 0.5% → 1%; ± 1% → ±2%; ± 2% → ± 5%;
± 5% → ± 10%; ± 20% và lớn hơn.
3. Cuộn cảm


+ Cuộn cảm là loại linh kiện có giá trị điện áp tỷ lệ với tốc độ biến đổi dòng điện qua nó theo
thời gian.
dI
U = L
dt

+ Cuộn cảm là loại linh kiện điện tử thiết kế riêng cho từng mụch đích sử dụng.
+ Cuộn cảm được cuốn bằng dây dẫn điện trên ống hình trụ với lõi không khí. Những cuộn cảm
có trị số cao lõi thường làm bằng vật liệu sắt từ,lõi ferit,vật liệu từ tính.
+ Trở kháng : XL = 2πf.L = ω.L
+ Tính chất cơ bản của cuộn cảm là cho dòng điện một chiều đi qua và cản trở dòng xoay chiều,
tần số càng cao thì cản trở càng lớn.
+ Đặc trưng: điện cảm: L, đơn vị là H. Khi mắc song song hay nối tiếp cuộn cảm thì cách tính
điện cảm tổng cộng giống như tính điện trở tổng cộng.
+ Khi mắc song song 2 cuộn dây qua một lõi sắt từ hay lõi ferit ta có kết cấu biến áp ngăn dòng 1
chiều và biến đổi điện áp xoay chiều từ cuộn này sang cuộn kia.

Tham gia vào mạch cộng hưởng, mạch lọc tần số, mạch thu – phát sóng, mạch khuyếch
đại có chọn lọc tần số.

L2 : cuộn cảm lõi không khí;
L3 : cuộn cảm lõi sắt từ;
L4 : cuộn cảm lõi sắt từ có cực tính.
L5 : cuộn cảm lõi ferit có cực tính;
L6 : cuộn cảm lõi sắt từ có điện cảm thay đổi.

6

)&'(*+
+ Điện cảm danh định: Thiết kế cho từng loại.
+ Tần số làm việc: giải tần số làm việc riêng của từng loại  giải thông tần
+ Điện trở dây quấn: Càng nhỏ càng tốt.
+ Điện áp danh định: Điện áp mà khi mắc cuộn cảm vào mạch không bị phá hỏng.
+ Nhiệt độ làm việc cực đại: nhiệt độ tối đa cho phép mà cuộn cảm không bị phá hỏng.
(( 12 ,3204536, !"
1.1.1 Khái niệm vùng năng lượng
- Cấu trúc vùng năng lượng của một nguyên tử cô lập có dạng các mức năng lượng rời
rạc. Khi các nguyên tử liên kết, do tương tác các mức năng lượng đó suy biến thành các
dải gồm nhiều mức sát nhau gọi là các vùng năng lượng.
- Tuỳ theo tình trạng các mức năng lượng trong một vùng có bị điện tử chiếm chỗ hay
không, người ta phân biệt 3 loại vùng năng lượng khác nhau:
+ Vùng hoá trị: Tất cả các mức năng lượng đều đã bị chiếm chỗ, không còn trạng
thái năng lượng tự do.
+ Vùng dẫn: Các mức năng lượng đều còn trống hoặc bị chiếm chỗ một phần.
+ Vùng cấm: Không tồn tại mức năng lượng nào để điện tử chiếm chỗ.
Tuỳ theo vị trí giữa các vùng trên ta chia chất rắn làm 3 loại:
Chất cách điện (E
g
>2eV) Chất bán dẫn điện (E
g
≤ 2eV) Chất dẫn điện
1.1.2. Chất bán dẫn dẫn thuần
Bán dẫn thuần điển hình là Silic(Si) và Gemanium(Ge), cấu trúc vùng năng lượng
có độ rộng vùng cấm vào khoảng 1eV (Si = 1,12eV;Ge = 0,66eV), thuộc nhóm IV trong
bảng hệ thống tuần hoàn.
L

2
L
3
L
4
L
5
L
6
7
E
g
Vùng cấm
E
g
Vùng dẫn
Vùng hoá trị
Ở nhiệt độ thấp, gần 0 K, trong mạng
tinh thể của hai chất này, mỗi nguyên tử có 4
điện tử vành ngoài liên kết với 4 điện tử của
nguyên tử lân cận tạo thành 4 liên kết đồng
hóa trị bền vững, do đó bán dẫn tinh khiết
không có hạt mang điện tự do.
Ở nhiệt độ T > 0 K, có sự phát sinh
đồng thời điện tử tự do và lỗ trống do điện tử
hấp thu năng lượng nhiệt, bứt khỏi liên kết
và để lại một lỗ trống. Do đó,số điện tử tự do
và lỗ trống bằng nhau. Nhiệt độ càng cao, thì
số điện tử tự do và lỗ trống càng lớn, ta nói
độ dẫn điện của bán dẫn tăng khi nhiệt độ

tăng. Khi không có điện trường ngoài đặt vào tinh thể bán dẫn thì không xuất hiện dòng
điện. Khi có điện trường đặt vào, xuất hiện dòng điện, dòng điện trong bán dẫn thuần là
dòng chuyển dời có hướng của các điện tử tự do và lỗ trống (hình 6.1).
Bán dẫn mà dẫn xuất được thực hiện bằng cả hai loại hạt mang điện: điện tử tự do
và lỗ trống, có số lượng bằng nhau được gọi là chất bán dẫn thuần.
1.1.3. Chất bán dẫn tạp chất
Để nâng cao tính dẫn điện trong vật liệu bán dẫn ta thực hiện pha thêm tạp chất
vào chất bán dẫn nguyên chất gọi là bán dẫn tạp chất. Có hai loại bán dẫn tạp chất điển
hình là loại n và loại p.
Bán dẫn loại n là bán dẫn được pha thêm tạp chất là nguyên tố hóa trị V. Như vậy
khi ghép đôi điện tử vành ngoài để tạo liên kết đồng hóa trị, điện tử vành ngoài của
nguyên tố hóa trị V sẽ bị dư, liên kết yếu với hạt nhân nguyên tử tạp chất và dễ dàng trở
thành hạt dẫn tự do. Với cơ chế phát sinh như bán dẫn thuần thì số điện tử tự do nhiều
hơn số lỗ trống, ta gọi điện tử tự do là hạt mang điện cơ bản (hay đa số), lỗ trống là hạt
mang điện không cơ bản (thiểu số)(hình 6.2).
Bán dẫn loại p là bán dẫn được pha
thêm tạp chất là nguyên tố hoá trị III. Như
vậy khi ghép đôi điện tử vành ngoài để tạo
liên kết đồng hóa trị, sẽ có liên kết bị thiếu
điện tử và tạo thành lỗ trống. Với cơ chế phát
sinh như bán dẫn thuần thì số lỗ trống nhiều
hơn số điện tử tự do. Lỗ trống là hạt mang
điện cơ bản, điện tử tự do là hạt mang điện
không cơ bản (hình 6.3).
Bằng cách chọn loại tạp chất và lượng
tạp chất pha vào bán dẫn, người ta có thể tạo
8
,-./#01$!
234
,-.5#01$!2

36%$7
ra bán dẫn thuộc loại mong muốn và có tính dẫn điện mong muốn. Đây chính là một tính
chất rất đặc biệt của bán dẫn, khiến cho nó có rất nhiều ứng dụng.
(7(8, !"
1.2.1. Cấu tạo và nguyên lí làm việc
Điốt là linh kiện bán dẫn được tạo thành từ một tiếp giáp p-n, có hai điện cực Anốt
và Katốt, điện cực Anốt được nối với miền p, điện cực Katốt được nối với miền n. Toàn
bộ cấu trúc trên được bọc trong một lớp vỏ bằng kim loại hoặc bằng nhựa.
Kí hiệu của điốt được cho ở hình 6.4.
Nguyên lí hoạt động của điốt thường (điốt chỉnh lưu) tương đương với hoạt động
của một tiếp giáp p-n.
Lớp tiếp giáp p-n được hình thành khi cho 2 mẫu bán dẫn khác loại, p và n, tiếp
xúc công nghệ với nhau. Do có sự chênh lệch lớn về nồng độ tại vùng tiếp xúc xảy ra
hiện tượng khuyếch tán các hạt đa số qua nơi tiếp giáp làm xuất hiện một dòng điện
khuyếch tán I
kt
hướng từ p sang n.Đồng thời sự khuếch tán của các hạt thiểu số tạo nên
dòng I
tr
rất nhỏ ngược chiều với I
kt
. Nhờ khuyếch tán mà lỗ trống ở miền p giảm tạo thành
vùng iôn âm, đồng thời điện tử tự do ở miền n cũng giảm tạo thành vùng iôn dương. Tại
vùng lân cận hai bên mặt tiếp xúc xuất hiện một lớp điện tích khối do iôn tạp chất tạo ra
trong đó nghèo hạt dẫn và có điện trở lớn. Do đó xuất hiện 1 điện trường nội bộ hướng từ
vùng n sang vùng p gọi là điện trường tiếp xúc E
tx
(hình 6.5).
Điện trường E
tx

ngăn cản sự khuếch tán các hạt mang điện đa số và thúc đẩy sự
khuếch tán các hạt thiểu số. Cường độ của điện trường tăng dần. Quá trình này tiếp diễn
sẽ dẫn đến trạng thái cân bằng động I
kt
= I
tr
và không có dòng điện qua tiếp xúc p – n.
Khi đặt điện áp
một chiều vào tiếp giáp
p– n sao cho cực dương nối vào miền p, cực âm nối vào miền n. Điện áp này tạo ra một
điện trường ngoài E
ng
có chiều hướng từ p sang n. Khi đó có điện trường ngoài E
ng
có
,-.8#01$!2
36%$
9
,-.92
Mặt tiếp xúc
,-.:);777<&=>0=?%
p
n
E
tx

I
kt
I

tr
U
tx
0
chiều ngược với điện trường tiếp xúc E
tx
nên điện trường tổng ở vùng tiếp xúc giảm (hình
6.6). Khi đó bề rộng vùng nghèo giảm làm cho sự khuếch tán diễn ra dễ dàng. Các hạt
mang điện đa số dễ dàng khuếch tán từ khối này xang khối kia. Do mật độ hạt mang điện
đa số lớn nên dòng khuếch tán I
kt
lớn, dòng điện này gọi là dòng điện thuận I
th
. Ta nói
tiếp giáp p – n thông.
Trong đó: l
0
: Bề rộng vùng nghèo khi chưa có điện trường ngoài,
l’
0
: Bề rộng vùng nghèo khi phân cực thuận.
Do số lượng hạt dẫn tối thiểu ít, nên dòng điện trôi dạt rất nhỏ I
tr
≈ 0. Điện trở tiếp
giáp p - n trong trường hợp này gọi là điện trở thuận, có giá trị nhỏ R
th
≈ 0.
Khi đặt cực dương vào miền n, cực âm vào miền p. Khi đó E
ng
cùng chiều với E

tx
nên điện trường tổng ở vùng tiếp xúc tăng, do đó bề rộng vùng nghèo tăng. Nó ngăn cản
các hạt dẫn đa số khuếch tán từ khối này sang khối kia, do vậy dòng khuếch tán I
kt
= 0
(hình 6.7).
Như vậy dòng điện qua lớp tiếp giáp p-n mắc theo chiều thuận (từ p sang n) có
cường độ lớn, dòng điện qua lớp tiếp giáp p-n mắc theo chiều ngược có cường độ rất nhỏ.
Lớp tiếp giáp p-n dẫn điện tốt theo một chiều, từ p sang n, ta nói lớp tiếp giáp p-n có tính
chất chỉnh lưu.
1.2.2. Đặc tuyến, tham số và ứng dụng của điốt
@ A;
Đường đặc tuyến V-A(vol/ampe) của điốt là đồ thị biểu diễn quan hệ giữa
dòng điện qua điốt và hiệu điện thế đặt vào hai cực của điốt, được chia làm 3 vùng (hình
1.8):
+ Vùng 1: Ứng với trường hợp phân cực thuận: Khi tăng U
AK
, lúc đầu dòng tăng từ từ,
sau khi U
AK
> U
0
(thường U
0
= (0,6÷0,7)V nếu điốt được chế tạo từ vật liệu Silic, U
0
=
(0,2÷0.3) V nếu điốt được chế tạo từ vật liệu Gecmani) thì dòng điện tăng theo điện áp
với qui luật của hàm số mũ.
Phương trình vùng (1):

AK
bh bh
T
U qV
I I (exp 1) I (exp 1)
U KT
= − = −
l
0
’
U
ng
U
tx
+U
ng
(+)
I
ng
E
tx
p n
l
0
+
+
+
+
-
-

-
-
(-)
E
ng
U
tx
U
,-.BCDE=F%;777G
+
+
+
+
-
-
-
-
np
I
th
E
tx
,-..CDE(%;777G
10
(+)
l’
0
U
ng
U

U
tx
- U
ng
l
0
U
tx
E
ng
(-)
Trong đó: I
bh
: dòng điện ngược bão hoà.
U
AK
: điện áp ngoài.
U
T
= KT/q : đương lượng điện
áp ứng với nhiệt độ T (thế nhiệt).
K = 1,381.10
23
J/K (hằng số
Bolzman).
q = 1,6 . 10
-19
C.
+ Vùng 2: Tương ứng với trường hợp
phân cực ngược với giá trị dòng điện

ngược i
ng
có giá trị nhỏ (i
ng
≈ i
bh
).
+ Vùng 3: Gọi là vùng đánh thủng,
tương ứng U
ng
>U
ng.max
(U
đánh thủng
).
Khi chuyển tiếp p – n bị phân cực
ngược, nếu điện áp ngược tăng đến một giá trị khá lớn nào đó thì dòng điện ngược trở
nên tăng vọt, nghĩa là chuyển tiếp P – N dẫn điện mạnh cả theo chiều ngược, phá hỏng
đặc tính van vốn có của nó. Hiện tượng này gọi là hiện tượng đánh thủng.
Một nguyên nhân khác dẫn đến đánh thủng có thể là do nhiệt vì vậy người ta
thường phân biệt hai dạng: đánh thủng về điện và đánh thủng về nhiệt. Có khi có cả hai
nguyên nhân đó kết hợp lại với nhau gây ra một dạng đánh thủng thứ ba là đánh thủng
điện nhiệt.
Đánh thủng về điện phân làm hai loại: đánh thủng thác lũ và đánh thủng xuyên
hầm. Đặc tuyến V-A của hai dạng đánh thủng nói trên gần như song song với trục tung.
Khi nhiệt độ môi trường tăng, giá trị điện áp đánh thủng theo cơ chế xuyên hầm bị giảm,
còn điện áp theo cơ chế thác lũ lại tăng.
Đánh thủng về nhiệt xảy ra do sự tích lũy nhiệt trong vùng nghèo. Khi có điện áp
ngược lớn, dòng điện ngược tăng làm nóng chất bán dẫn, khiến nồng độ hạt dẫn tối thiểu
tăng và do đó làm cho dòng điện ngược tăng nhanh. Quá trình cứ thế tiến triển khiến cho

nhiệt độ vùng nghèo và dòng điện ngược liên tục tăng nhanh, dẫn tới đánh thủng.
*+2
* Các tham số giới hạn.
+ U
ng.max
là giá trị điện áp ngược lớn nhất đặt lên điốt mà tính chất van của nó chưa bị phá
hỏng.
+ I
max.cp
là dòng điện thuận lớn nhất cho phép đi qua khi điốt mở.
+ P
cp
là công suất tiêu hao cực đại cho phép.
+ f
max
là tần số làm việc cho phép.
* Các tham số làm việc:
+ Điện trở một chiều của điốt R
d
.
+ Điện trở xoay chiều của điốt r
d
.
H23
11
,-.I@ A;JGK23
U
ng.max
U
0

0
I
A
U
AK
2
1
3
I
th
,-.L#$%&0M%
N#$%0M%77ON0M%77ON#$%0M%7ON0M%7
a)
c)
b)
d)
+ Nắn dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều nhờ các sơ đồ chỉnh lưu cơ bản: một
nửa chu kì, hai nửa chu kì, cầu, bội áp.
+ Dịch mức điện thế một chiều giữa hai điểm khác nhau của mạch điện khi ở chế độ mở.
+ Hạn chế biên độ điện áp xoay chiều ở một giá trị ngưỡng cho trước.
Điốt tách sóng là một loại điốt chỉnh lưu dùng để tách tín hiệu tần số thấp ra khỏi
sóng mang cao tần. Điốt tách sóng làm việc với các dòng điện nhỏ, tần số cao, nên lớp
chuyển tiếp cần có tiết diện nhỏ để giảm điện dung của lớp tiếp giáp p-n.
Điốt Zener được tạo ra bằng cách pha tạp đặc biệt, có khả năng làm việc trong
vùng đánh thủng mà không bị hỏng. Điốt Zener được sử dụng ở phần điện thế ngược của
đặc tuyến, ở khu vực đánh thủng.Điốt Zener được sử dụng trong mạch ổn áp, dùng để ổn
định điện áp ra.
Điốt biến dung là loại điốt được chế tạo đặc biệt có điện dung đáng kể, có thể
dùng thay cho tụ điện biến đổi. Điốt biến dungđược dùng nhiều trong lĩnh vực cao tần.
Chúng có kích thước nhỏ, điện dung ký sinh nhỏ và độ tin cậy cao, rất thích hợp cho

công nghệ điện tử hiện đại.
Điốt phát quang (LED) được chế tạo từ những vật liệu bán dẫn thích hợp, khi có
dòng điện thuận chạy qua điốt, ở lớp tiếp giáp p-n có ánh sáng phát ra. Màu sắc của ánh
sáng phát ra tuỳ thuộc các bán dẫn dùng làm điốt và cách pha tạp chất vào các bán dẫn
đó. Điốt phát quang tiêu thụ ít năng lượng, bền, được dùng làm các bộ hiển thị, đèn báo,
trong các màn hình quảng cáo, đèn trang trí và thắp sáng
(9(:;<,=>?@03A3BC$
1.3.1. Cấu tạo
Cấu tạo gồm có 3 miền bán dẫn ghép công nghệ với nhau, theo thứ tự là p-n-p
hoặc n-p-n. Miền bán dẫn thứ nhất gọi là lớp phát (Emito), có đặc điểm là nồng độ tạp
chất lớn nhất, điện cực nối với nó gọi là cực phát E. Lớp thứ hai gọi lớp gốc (Bazo), có
kích thước rất mỏng cỡ μm và nồng độ tạp chất ít nhất, điện cực nối với nó gọi là cực gốc
B. Lớp thứ ba có nồng độ tạp chất trung bình gọi là lớp góp (Colecto), điện cực nói với
nó gọi là cực góp C.
Như vậy, bất kì tranzito nào cũng hình thành hai tiếp giáp:
+ Tiếp giáp giữa lớp phát với lớp gốc gọi là tiếp giáp phát J
E
.
+ Tiếp giáp giữa lớp gốc với lớp góp gọi là tiếp giáp góp J
C
.
Chiều mũi tên trong ký hiệu của tranzito bao giờ cũng là chiều của điện áp phân
cực thuận cho tiếp giáp J
E
(có chiều từ bán dẫn p sang bán dẫn n).
Kí hiệu của tranzito được cho ở hình 6.9
12
1.3.2. Nguyên lý làm việc
Để tranzito làm việc, người ta phải phân cực nó một cách thích hợp. Tuỳ theo cách
phân cực mà tranzito có thể làm việc ở ba chế độ khác nhau: Chế độ khuếch đại, chế độ

bão hoà và chế độ ngắt. Ở chế độ khuếch đại tín hiệu điện, người ta phải đưa điện áp một
chiều tới các điện cực của tranzito sao cho tiếp giáp J
E
phân cực thuận và tiếp giáp J
C
phân cực ngược.
Lấy tranzito loại pnp làm ví dụ, sơ đồ phân cực được cho ở hình 6.11.
Do tiếp giáp J
E
được phân cực thuận bằng nguồn U
EB
, điện trường E
EB
này có tác
dụng gia tốc các hạt dẫn điện đa số (lỗ trống) từ vùng phát qua J
E
đến vùng gốc tạo thành
,-./PCDE%)0M%
QN)0M%7OQN)0M%77
(a)
(b)
13
,-.//R*S7DE20M%77
dòng điện cực phát I
E
. Do nồng độ các lỗ trống ở vùng phát lớn nên dòng điện cực phát I
E
có giá trị lớn.
Khi đến vùng gốc, một phần nhỏ lỗ trống sẽ tái hợp với các điện tử đến từ cực âm
của nguồn U

EB
tạo thành dòng điện cực gốc I
B
. Do vùng gốc có bề dày mỏng và nồng độ
các hạt dẫn điện tử rất ít nên dòng điện cực gốc I
B
rất nhỏ. Phần lớn các lỗ trống còn lại
khuếch tán qua vùng gốc và di chuyển đến tiếp giáp góp J
C
. Tại tiếp giáp góp, điện
trường U
CB
thuận chiều với các hạt dẫn này nên sẽ cuốn chúng qua tiếp giáp J
C
sang lớp
góp để tạo thành dòng điện cực góp I
C
.
Để đánh giá mức độ hao hụt của dòng điện cực phát tại vùng cực gốc, người ta
đưa ra khái niệm gọi là hệ số truyền đạt dòng điện α:

C
E
I
I
α =
nhỏ hơn 1 và rất gần bằng (6-1)
Để đánh giá tác dụng điều khiển của dòng điện cực gốc tới dòng điện cực góp
người ta đưa ra hệ số khuếch đại dòng:

C
B
I
I
β =


(6-2)
Thường β = vài chục ÷ vài chăm lần, từ (1-1) và (1-2) ta có quan hệ:
1
β
α =
+β
.
1.3.3. Các sơ đồ nối cơ bản của tranzito ở chế độ khuếch đại
Khi sử dụng về nguyên tắc ta lấy hai trong số ba cực của tranzito làm đầu vào, cực
thứ ba còn lại cùng với một cực đầu vào làm đầu ra. Như vậy có tất cả sáu cách mắc
mạch khác nhau. Nhưng dù mắc như thế nào cũng cần có một cực chung cho tất cả đầu
vào và đầu ra.
Trong số sáu cách mắc đó thì chỉ có ba cách mắc là tranzito có thể khuếch đại
được công suất, đó là cách mắc chung Emito (EC), chung Bazo (BC) và chung Colecto
(CC) (hình 6.12). Ba cách mắc còn lại không có ứng dụng trong thực tế.
1.3.4. Các h; đặc tuyến t<nh của tranzito
Mối quan hệ giữa các giá trị cường độ dòng điện (I
1
, I
2
) và các hiệu điện thế (U
1
,

U
2
) được thể hiện qua các đặc trưng tĩnh, mô tả sự phụ thuộc lẫn nhau giữa hai đại lượng,
khi các đại lượng còn lại có giá trị xác định, coi như các tham số. Bằng cách thay đổi các
giá trị tham số, ta thu được các họ đặc trưng tĩnh. Đồ thị diễn tả các họ đặc trưng tĩnh gọi
là các họ đặc tuyến tĩnh.
14
a)
b)
c)
,-./820M%T;&;$
NUONVON
Nhìn chung, dù cho tranzito được mắc vào mạch thế nào, ta luôn có thể coi nó
như một mạng tứ cực, với hai cực vào (U
1
,I
1
là các đại lượng vào) và hai cực ra (U
2
,I
2
là
các đại lượng ra) như ở hình 6.13. Tên gọi của cách mắc xuất phát từ chỗ ta lấy cực nào
của tranzito làm cực chung cho lối vào và lối ra của mạng tứ cực.
Khi mô tả quan hệ giữa đầu vào và đầu ra của mạng tứ cực trong đó dòng điện và
điện áp là các biến số độc lập, ta coi hai đại lượng là hàm một biến, còn đại lượng thứ 3
là hằng sẽ xác định được 4 họ đặc tuyến tĩnh tổng quát:
- Đặc tuyến tĩnh vào: Là quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong mạch vòng đầu vào khi
giữ điện áp ra cố định. Là hàm: U
1

= f(I
1
)/ U
2
= const.
- Đặc tuyến tĩnh ra: Là quan hệ giữa dòng điện và điện áp trong mạch vòng đầu ra khi giữ
dòng điện vào cố định. Là hàm: I
2
= f(U
2
)/ I
1
= const.
- Đặc tuyến phản hồi: U
1
= f(U
2
) / I
1
= const.
- Đặc tuyến truyền đạt: I
2
= f(I
2
) /U
2
= const.
Tuỳ theo cách mắc mà ta có các quan hệ cụ thể.
N R*SU%QUN
Sơ đồ nguyên lí cho ở hình 6.14.

Ta có các họ đặc tuyến tĩnh sau:
+ Họ đặc tuyến tĩnh vào: I
B
= f(U
BE
) khi U
CE
= const.
+ Họ đặc tuyến tĩnh ra: I
C
= f(U
CE
) khi I
B
= const.
+ Họ đặc tuyến phản hồi: U
BE
= f(U
CE
) khi I
B
= const.
+ Họ đặc tuyến truyền đạt: I
C
= f(I
B
) khi U
CE
= const.
15

,-./:,W A;%U
,-./9R*SAX6YU
,-./.,W A;0U
,-./5)0M%=$HEZ
/
[
/
6$6=FT6%O
Z
8
[
8
6$6=FT60
Đặc tuyến vào giống như đặc tuyến thuận của tiếp giáp p-n vì dòng I
b
lúc này là
một phần của dòng tổng I
E
chảy qua chuyển tiếp emito phân cực thuận. Khi U
BE
> U
0
thì
dòng I
B
tăng nhanh theo U
BE
. Ứng với một giá trị của U
BE
khi tăng U

CE
thì đặc tuyến dịch
sang phải, dòng I
B
giảm, vì: khi tăng U
CE
tức là U
CE
= U
CB
+ U
BE
, coi U
BE
= const, tức là
tăng U
CB
, điện áp ngược của tiếp giáp J
C
tăng vùng nghèo mở rộng chủ yếu về miền bazơ
pha tạp ít, do đó khả năng tái hợp của điện tử và lỗ trống trong miền gốc giảm → do đó
dòng I
B
giảm.
Họ đặc tuyến ra chia làm 3 vùng: tuyến tính, bão hoà, cắt dòng:
+ Vùng 1 (vùng cắt dòng): với tiếp giáp góp J
C
phân cực ngược, tiếp giáp J
E
được phân

cực không (u
BE
=0) hoặc phân cực ngược. Dòng điện trên cực góp chỉ là dòng điện
ngược của tiếp giáp J
C
(i
C
=i
CB0
≈ 0).
+ Vùng 2 (vùng khuếch đại): với tiếp giáp góp J
C
phân cực ngược, tiếp giáp phát J
E
phân
cực thuận.
+ Vùng 3 (vùng bão hòa): là vùng mà với mọi giá trị i
B
khác nhau thì dòng i
C
chỉ có một
giá trị cố định (với các tham số xác định của mạch). Khi đó điện áp giữa các cực của
tranzito rất nhỏ và tranzito có thể xem như quy tụ thành 1 điểm.
Họ đặc tuyến truyền đạt biểu thị mối quan hệ I
C
= f(I
B
) khi U
CE
= const được suy ra

từ họ đặc tuyến ra hoặc bằng cách giữ nguyên U
CE
, thay đổi dòng I
B
, ghi kết quả giá trị
dòng I
C
tương ứng trên trục tọa độ.
 R*SM*QVN Sơ đồ nguyên lí cho ở hình 6.17.


Đặc tuyến vào cũng giống như đặc tuyến thuận của điốt, khi tăng U
EB
thì dòng I
E
tăng tương ứng. Ứng với cùng một giá trị của U
EB
khi tăng U
CB
thì dòng I
E
tăng, vì khi
tăng U
CB
làm điện áp phân cực ngược tại I
C
tăng, điện trường ngược tại vùng này chính là
16
,-./BR*SAX6V
điện trường thuận đối với các hạt dẫn điện đa số ở miền phát làm cho các hạt dẫn điện từ

miền gốc chuyển sang miền góp tăng, I
C
tăng do đó I
E
tăng (hình 6.18).

Đặc tuyến ra là các đường thẳng gần như song song nhau vì I
C
≈ I
E
(thường I
C
≤
I
E
). Khi U
CB
tăng

lên I
C
chỉ tăng không đáng kể, chứng tỏ hầu hết các hạt dẫn từ miền
emito đều đến được miền colecto. Đặc tuyến ra không xuất phát từ gốc 0 (hình 6.19). Khi
U
CB
= 0 vẫn tồn tại dòng I
C
≠ 0. Vì khi đó trên tiếp giáp J
C
vẫn tồn tại một điện trường tiếp

xúc hướng từ miền n sang miền p, nó đẩy các hạt dẫn điện từ miền gốc sang miền góp, do
đó I
C
≠ 0.
 R*S%6\%QN Sơ đồ nguyên lí cho ở hình 6.20.
Họ đặc tuyến vào của sơ đồ CC có dạng khác hẳn, nó không xuất phát từ gốc 0, vì
trong cách mắc này điện áp vào U
BC
phụ thuộc rất nhiều vào điện áp ra U
EC
. Khi U
BC
tăng,
U
EC
= const, khi đó U
EB
giảm làm giảm dòng I
B
. Dòng I
B
giảm về bằng 0 khi U
BC
= U
EC
,
khi đó U
EB
= 0 (hình 6.21).
Họ đặc tuyến ra tương tự như họ đặc tuyến ra của sơ đồ mắc E

C
bởi vì coi I
C
≈ I
E
.
,-.8PR*SAX6Y
17
,-./I,W A;%V
,-./L,W A;0V
(D(:;EE,=:,:?F0GHBGI>!HJJI3,:;EE,=:$
1.4.1. Tranzito trường có cực cửa tiếp giáp JFET
- Cấu tạo và kí hiệu: hình 6.23
Trên một khối bán dẫn loại n có nồng độ tạp chất thấp, người ta tạo ra xung quanh
nó một lớp bán dẫn loại
p
+
có nồng độ tạp chất cao. Toàn bộ cấu trúc lấy ra ba điện cực:
cực nguồn S (Source), cực máng D (Drain), cực cửa G (Gate).
Giữa cực S và cực D hình thành nên một kênh dẫn điện loại n và nó được cách ly
với cực cửa G bởi một lớp tiếp giáp p-n. Ta gọi là JFET kênh n. Cực cửa G đóng vai trò
là cực điều khiển khi thay đổi điện áp đặt vào nó.
Tương tự, nếu ta lấy bán dẫn p làm đế để tạo nên kênh dẫn điện loại p ta được
JFET kênh p.
- Nguyên lý hoạt động: Lấy loại JFET kênh n làm ví dụ.
Để JFET làm việc ta phân cực cho nó bởi hai nguồn điện áp: U
DS
> 0, U
GS
< 0.

Giữa cực D và cực S có một điện trường mạnh do nguồn điện cực máng U
DS
cung
cấp, nguồn này có tác dụng đẩy các hạt điện tích đa số (điện tử) từ cực nguồn S tới cực
máng D, hình thành nên dòng điện cực máng I
D
.
Điện áp điều khiển U
GS
< 0 luôn làm cho tiếp giáp p-n bị phân cực ngược, do đó
bề rộng vùng nghèo tăng dần khi U
GS
< 0 tăng dần. Khi đó tiết diện dẫn điện giảm dần,
điện trở R kênh dẫn tăng lên làm dòng I
D
giảm xuống và ngược lại.
Điện áp điều khiển U
GS
có tác dụng điều khiển đối với dòng điện cực máng I
D
:
,-.88,W A;0
,-.8/,W A;%
18
(a): c u t oấ ạ
,-.85#$%&Y20M%0=?&X
+ Trường hợp U
DS
> 0, U
GS

= 0 trong kênh dẫn xuất hiện dòng điện I
D
có giá trị phụ thuộc
vào U
DS
.
+ U
DS
> 0, U
GS
< 0 tăng dần, bề rộng vùng nghèo mở rộng về phía cực D vì với cách mắc
như hình vẽ thì điện thế tại D lớn hơn điện thế tại S, do đó mức độ phân cực ngược tăng
dần từ S tới D dẫn đến tiết diện kênh dẫn giảm dần làm cho dòng I
D
giảm dần.
Nếu xét riêng sự phụ thuộc của I
D
vào từng điện áp khi giữ cho điện áp còn lại
không đổi ta nhận được hai quan hệ hàm quan trọng của JFET:
+ I
D
= f
1
(U
DS
)/ U
GS
= const ⇒ họ đặc tuyến ra của JFET.
+ I
D

= f
2
(U
GS
)/ U
DS
= const ⇒ họ đặc tuyến truyền đạt của JFET.
,-.89,W A;2]^U)&X
Đặc tuyến ra chia làm ba vùng:
+ Vùng gần gốc (vùng I): Dòng I
D
tăng gần như tuyến tính theo U
DS
vì khi đó kênh dẫn
đóng vai trò như một điện trở thuần cho đến khi đặc tuyến bị uốn mạnh tại điểm A. Tại
đó bắt đầu xuất hiện hiện tượng thắt kênh, dòng I
D
hầu như không tăng theo U
DS
. Hoành
độ điểm A gọi là điện áp thắt kênh.
+ Vùng bão hoà (vùng II): Dòng I
D
hầu như không phụ thuộc vào U
DS
nhưng phụ thuộc
mạnh vào U
GS
. Khi U
GS

< 0 tăng dần, dòng I
D
càng giảm, hiện tượng thắt kênh xảy ra
sớm hơn, điểm thắt kênh dịch dần về gốc toạ độ. Đây là vùng JFET làm việc như một
phần tử khuếch đại, dòng I
D
được điều khiển bằng điện áp U
GS
.
+ Vùng đánh thủng (vùng III): Khi U
DS
có giá trị lớn, dòng I
D
tăng đột biến do tiếp giáp
p-n bị đánh thủng tại khu vực gần cực D do điện áp ngược đặt lên tiếp giáp p-n tại vùng
này là lớn nhất.
Qua đồ thị đặc tuyến ra, ta rút ra nhận xét sau:
+ Khi đặt trị số U
GS
âm dần, điểm uốn A xác định ranh giới hai vùng tuyến tính và bão
hòa dịch dần về phía gốc tọa độ. Hoành độ điểm A (ứng với một trị số nhất định của U
GS
)
cho xác định một giá trị điện áp gọi là điện áp bão hòa cực máng U
DS0
(còn gọi là điện áp
thắt kênh). Khi
GS
U
tăng, U

DS0
giảm.
19
+ Tương tự với điểm B: Ứng với các giá trị U
GS
âm hơn, việc đánh thủng tiếp giáp P-N
xảy ra sớm hơn, với những giá trị U
DS
nhỏ hơn.
Từ đặc tuyến truyền đạt ta có nhận xét: xuất phát từ một giá trị U
GS0
, tại đó I
D
= 0, gọi
là điện áp khóa (còn kí hiệu U
p
). Độ lớn U
GS0
bằng U
DS0
ứng với đường U
GS
=0 trên họ đặc
tuyến ra. Khi tăng U
GS
, I
D
tăng gần như tỉ lệ do độ dẫn điện của kênh tăng theo mức độ
giảm phân cực ngược của tiếp giáp P-N. Lúc U
GS

= 0, I
D
= I
D0
. Giá trị I
D0
là dòng tĩnh cực
máng khi không có điện áp cực cửa. Khi có U
GS
< 0, I
D
< I
D0
và được xác định bởi :

2
GS
D D0
GS0
U
I I 1
U
 
= −
 ÷
 
- Các tham số của JFET:
+ I
Dmax
là dòng cực đại qua JFET, ứng với U

GS
= 0 V (≈ 50mA).
+ U
DSmaxcp
≈ U
B
/ (1,2 ÷ 1,5) xấp xỉ vài chục vôn.
+ Điện trở trong: r
i
= r
DS
= ∂U
DS
/ ∂I
D
≈ 0,5 MΩ, thể hiện độ dốc của đặc tuyến ra trong
vùng bão hoà.
+ Hỗ dẫn truyền đạt: Cho biết tác dụng điều khiển của điện áp cực cửa U
GS
tới dòng điện
cực máng I
D
.
1.4.2. Tranzito trường có cực cửa cách ly MOSFET
- Cấu tạo:
Có hai loại:
+ Kênh đặt sẵn.
+ Kênh cảm ứng.
Xét loại kênh dẫn n: Trên một khối bán dẫn loại p, người ta tạo ra hai vùng bán
dẫn loại

n
+
có nồng độ tạp chất cao. Hai vùng này được nối thông với nhau bằng một
kênh dẫn loại n có thể là kênh đặt sẵn (hình thành ngay khi chế tạo) hay kênh cảm ứng
(chỉ hình thành khi có điện trường ngoài).
Trên hai khối bán dẫn n
+
lấy ra hai điện cực là cực nguồn S và cực máng D. Phía
đối diện với kênh dẫn sau khi phủ một lớp cách điện SiO
2
lấy ra điện cực thứ ba gọi là
cực cửa G.
20
,-.8:#$%& _R^U)&X `
,-.8.#$%&_R^U)&X+H
Nếu trong quá trình chế tạo, cực S đã được nối với phiến đế thì MOSFET có ba
cực: S, D, G. Trường hợp phiến đế chưa được nối với S mà được dẫn ra ngoài như là cực
thứ tư, cực này gọi là cực đế.
- Nguyên lý làm việc:
+ Với kênh n đặt sẵn:
Khi U
DS
> 0; U
GS
> 0, các điện tử tự do từ vùng đế được hút về phía gần cực cửa G
làm cho kênh dẫn có nồng độ hạt dẫn tăng lên, điện trở của kênh dẫn giảm dẫn đến dòng
I
D
tăng, ta nói MOSFET làm việc ở chế độ giàu.
Nếu U

GS
< 0, một số điện tử từ kênh dẫn bị đẩy ra khỏi kênh dẫn làm cho các hạt
dẫn điện của kênh dẫn giảm dẫn đến điện trở kênh tăng làm cho dòng I
D
giảm, ta nói
MOSFET làm việc ở chế độ nghèo.
+ Với kênh n cảm ứng:
Khi U
DS
> 0; U
GS
≤ 0: Khi đó không có dòng I
D
vì giữa cực D và cực S tồn tại một
điện trở rất lớn.
Khi U
DS
> 0; U
GS
> 0: Các điện tử bị hút về phía cực G tập trung tạo thành kênh
dẫn nối giữa cực D và cực S dẫn đến xuất hiện dòng I
D
. Khi U
GS
càng lớn thì điện trở
kênh dẫn càng giảm dẫn đến dòng I
D
càng tăng. Như vậy loại này chỉ làm việc ở chế độ
giàu.
- Đặc tuyến V-A:

Đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt (hình 6.27) của MOSFET tương tự như
JFET, chỉ khác:
+ Với MOSFET kênh n đặt sẵn, điện áp điều khiển U
GS
có thể âm hoặc dương tương ứng
MOSFET làm việc ở chế độ giàu hay chế độ nghèo.
+ Loại MOSFET kênh n cảm ứng chỉ làm việc ở chế độ giàu.
(K(%L3,M3NO,2PQ,MB,2PQ,M$
1.5.1. Khái quát chung về IC
Một IC (vi mạch) được coi là linh kiện tích hợp trên nó nhiều linh kiện rời rạc để
thực hiện một chức năng nhất định nào đó. Tuy nhiên nó không đơn thuần là sự tổ hợp
trực tiếp, đơn giản mà phải tuân theo những nguyên tắc cơ bản sau:
,-.8B@ A;2_R^U)&X `
N@ A;0ON@ A;0A"$
b)
a)
Vùng
g n ầ
g cố
21
+ Chọn loại linh kiện sao cho ít tốn diện tích nhất và để tăng mức độ tích hợp cần thay
thế các linh kiện rời rạc bằng các linh kiện thụ động.
+ Sử dụng tối đa các tải tích cực trên các colector, nghĩa là các nguồn dòng có trở kháng
cao.
+ Tính đến các điốt kí sinh phân cực ngược trong mạch.
+ Hạn chế bớt các chân ra để không cần thiết phải dùng các vỏ có kích thước lớn.
+ Chú ý đến công suất cực đại cho phép tiêu tán cử vi mạch để dùng hoặc không dùng
các vỏ có cách điện toả nhiệt.
+ Chọn công nghệ thích hợp cho tất cả các linh kiện của mạch.
Qúa trình chế tạo vi mạch rất phức tạp và phải tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật công

nghệ một cách tuyệt đối. Lấy ví dụ: Để chế tạo ra một Transistor trong vi mạch phải trải
qua 7 lần quang khắc và thứ tự các quá trình được thực hiện trong lò nung với nhiệt độ
giảm dần để quá trình sau không làm hư hại đến quá trình khác.
Ưu điểm của vi mạch:
+ Kích thước nhỏ gọn.
+ Độ tin cậy và chắc chắn cao.
+ Độ linh hoạt cao.
+ Tiêu thụ năng lượng ngày càng được giảm bớt.
+ Sự tiến bộ của khoa học công nghệ đã cho phép có thể thực hiện nhiều chức năng trên
một vi mạch.
Nhược điểm của vi mạch:
+ Trang thiết bị cho nghiên cứu và sản xuất trong vi mạch mới rất cao.
+ Công suất tiêu tán của mỗi mạch bị hạn chế.
+ Cuộn cảm không thể tích hợp trong vi mạch được.
+ Người sử dụng không thể tác động vào vi mạch được.
Mặc dù vậy vi mạch vẫn được dùng ngày càng nhiều và đặc biệt là trong lĩnh vực
vi xử lí bởi trong lĩnh vực này tín hiệu có công suất nhỏ và yêu cầu chức năng xử lí cao
và phức tạp.
Theo quan điểm chức năng xử lý và gia công tín hiệu ở cổng vào, tín hiệu nhận
được sau khi qua IC ở cổng ra, có thể chia các linh kiện IC thành 3 nhóm lớn: Nhóm 1
thuộc về các vi điện tử tuyến tính (IC tuyến tính), nhóm 2 thuộc về các vi điện tử số chỉ
làm việc với các tín hiệu biến thiên rời rạc theo thời gian (các biến và hàm trạng thái).
Nhóm 3 là các IC thuộc về quá trình thực hiện giao tiếp tín hiệu liên tục với tín hiệu rời
rạc và ngược lại. Tuy nhiên người ta còn chia IC theo các chức năng mà chúng thực
hiện, theo dải tần số mà chúng làm việc, hay theo mức độ năng lượng mà chúng gia công,
tiêu thụ, hay thường gặp hơn theo công nghệ đã thực hiện chế tạo ra.
1.5.2. IC tuyến tính
Cấu tạo và kí hiệu điển hình của IC tuyến tính như hình 6.28,6.29:
22

Bên trong có 3 tầng chủ yếu. Tầng đầu vào là mạch khuyếch đại vi sai dùng cặp
BJT T
1
,T
2
có tải động là T
3
và có T
7
làm một nguồn dòng ổn định. Tầng tiếp theo là tầng
khuyếch đại phức hợp kiểu Darrlington cũng có tải động là T
6
. Tầng cuối cùng là tầng
khuyếch đại công suất đẩy kéo dùng hai transistor là T
8
và T
9
.
Quan hệ điện áp U
R
= k
0
.U
V
chỉ thể hiện trong 1 vùng U
V
có biên độ rất nhỏ. Khi
biên độ U
V
tăng, U

R
sẽ không tăng theo mà giữ ở một trong hai giá trị giới hạn dương ở
mức cố định U
max
gọi là mức bão hoà dương hay âm ở mức cố định U
min.
gọi là mức bão
hoà âm. Giá trị U
max
, U
min
thấp hơn giá trị nguồn nuôi từ 1 – 3V.
Nhờ những ưu thế của mạch tích hợp, mạch tích hợp tuyến tính được ứng dụng ở
hầu hết các lĩnh vực mạch điện tử với nhiều mức độ khác nhau: khuếch đại tín hiệu, phát
và biến đổi tín hiệu, chỉnh lưu, mạch so sánh tín hiệu
(R( !"12;0+
1.6.1. Quang điện trở
- Đặc điểm cấu tạo: là linh kiện bán dẫn điện không có lớp chuyển tiếp p-n, thường làm
từ vật liệu hỗn hợp A
III
B
IV
, như CdSe, ZnS, CdS. Quang điện trở làm việc thụ động, khi
bị chiếu sáng xuất hiện thêm hạt dẫn tự do làm độ dẫn điện của bán dẫn tăng.
- Ứng dụng: làm công tắc ánh sáng, điều chỉnh sự hội tụ trong máy chiếu phim, ghép
quang học
1.6.2. Photo điốt
- Đặc điểm cấu tạo: Là linh kiện có một lớp bán dẫn p-n, có khả năng làm việc trong
vùng phân cực ngược lâu dài. Khi lớp chuyển tiếp được chiếu sáng sẽ phát sinh dòng
quang điện có độ lớn phụ thuộc tỷ lệ với cường độ chiếu sáng.

- Ứng dụng: làm công tắc ánh sáng, mạch kết hợp với LED sử dụng rộng rãi trong điều
khiển tự động, điều khiển từ xa, thiết bị báo động, thiết bị báo cháy và các bộ ghép quang
học.
23
,-.8I#$%2[A;
,-.8L2[A;
1.6.3. Photo tranzito
- Đặc điểm cấu tạo: Là linh kiện có hai lớp chuyển tiếp p-n, có bazo nhạy với ánh sáng.
Khi bazo được chiếu sáng xuất hiện dòng quang điện trong photo điốt tạo bởi chuyển tiếp
BC phân cực ngược và điều khiển hoạt động của Tranzito. Dòng điện của photo tranzito
chính là dòng quang điện trên nhân với hệ số khuếch đại của tranzio.
- Ứng dụng: làm công tắc ánh sáng, mạch kết hợp với LED sử dụng rộng rãi trong điều
khiển tự động, điều khiển từ xa, thiết bị báo động, thiết bị báo cháy và các bộ ghép quang
học.
$
[1] Nguyễn Thế Khôi, Hồ Tuấn Hùng (2007), a%0-bW, NXB ĐHSP.
[2] Đỗ Xuân Thụ (1998), c(b, NXBGD, Hà Nội.
*$STUU)*VWX
1. Tại sao khi sử dụng linh kiện bán dẫn, người ta rất quan tâm đến yếu tố nhiệt độ?
2. Hãy giải thích hoạt động của các loại điốt.
3. Phân tích cấu tạo và hoạt động của Tranzito lưỡng cực.
4. Hãy thiết lập phương trình họ đặc tuyến tĩnh và vẽ đường đặc tuyến vào, ra của cách
mắc BC, CC.
5. Tại sao các vi mạch lại chiếm ưu thế hơn trong việc chế tạo mạch điện tử.
6. Cho mạch điện như hình vẽ 7.32, biết: U
CC
= + 12 V; R
C
= 2,7KΩ; R
E

= 470Ω; β = 150;
U
BE
= 0,6V; R
1
= 22KΩ; R
2
= 4,7KΩ.
Xác định chế độ dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito.
,-B58 ,-B55
2. Cho mạch điện như hình vẽ 7.33. Biết: U
CC
= + 12 V;
R
C
= 2KΩ; R
B
= 420KΩ; β = 150; U
BE
= 0,7V.
a. Xác định chế độ dòng điện và điện áp một chiều trên các cực của Tranzito.
b. Vẽ đường tải một chiều và xác định điểm làm việc tĩnh trên đồ thị.
7
24
U
E
R
E
I
E

R
2
U
CE
U
cc
I
B
R
1
R
c
I
C
U
B
R
B
R
C
U
CE
+ U
CC
%L32PQ3+L
Số tiết : 07 (lý thuyết: 05 tiết ; bài tập, thảo luận: 02 tiết)
#$%&'(
- Hiểu được khái quát chung về khuếch đại tín hiệu: các tham số cơ bản, các chế độ làm
việc của một tầng khuếch đại; vấn đề hồi tiếp trong mạch khuếch đại, nối tầng khuếch
đại.

- Vẽ và phân tích hoạt động của một số loại mạch khuếch đại cụ thể dùng tranzito: mạch
khuếch đại điện thế âm tần, khuếch đại công suất, khuếch đại một chiều.
- Tích cực trong hoạt động học tập chung của lớp, chủ động tự nghiên cứu lí thuyết để
thiết kế mạch khuếch đại theo yêu cầu đặt ra và giải các bài toán cơ bản liên quan đến
mạch khuếch đại.
$)*(
7(( 12 ,320452Q3+L
2.1.1. Khái niệm chung
Bộ khuếch đại là thiết bị dùng để làm tăng các tham số tín hiệu điện (U,I,P), gồm
mạch vào nối với nguồn tín hiệu cần khuếch đại, mạch ra được nối với tải. Nó là thiết bị
cho phép biến đổi tín hiệu nhỏ (bé) ở đầu vào thành tín hiệu đầu ra có công suất lớn.
Thực chất khuếch đại là một quá trình biến đổi năng lượng có điều khiển, trong
đó năng lượng của nguồn một chiều (không chứa đựng thông tin) được biến đổi thành
năng lượng xoay chiều (mang thông tin) và là quá trình xử lý thông tin dạng tương tự.
Phần tử cơ bản tạo nên tầng khuếch đại là phần tử điều khiển và điện trở tải R, trong đó
phần tử điều khiển có nội trở trong thay đổi phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển đưa tới đầu
vào, do đó điều khiển được quy luật biến đổi của dòng điện, điện áp mạch ra theo quy
luật biến đổi biến đổi của dòng điện, điện áp vào nhưng với biên độ lớn hơn nhiều lần.
Sơ đồ khối tổng quát của một tầng khuyếch đại:
2.1.2. Các tham số cơ bản của tầng khuếch đại
- Hệ số khuếch đại K:
K =
Nói chung vì tầng khuếch đại có chứa các phần tử điện kháng nên K là một số
phức:
K
&
= |K|. Exp(jφ
k
).Phần modun |K| thể hiện quan hệ về cường độ ( biên độ) giữa các
25

Đại lượng điện đầu ra
Đại lượng điện tương ứng ở đầu vào
Z
n
Z
t
Z
V
Z
r
U
V
U
r
I
V
K
e
n
,-B/R*S&de24&A;$