Bài tập và đáp án kĩ thuật điện tử TRANSITOR

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

307
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

CHƯƠNG 09
TRANSISTOR–CÁCPHƯƠNGPHÁPPHÂNCỰC


9.1.TỔNG QUAN VỀ TRANSISTORS:
9.1.1.CẤU TRÚC CỦA TRANSISTORS:

BJT (Bipolar Junction Transistor) được tạo
nên từ ba lớp bán dẫn phân cách nhau bởi hai
mối nối pn, xem hình H9.1

Ba vùng bán dẫn trong transistor được gọi
là : vùng Phát (Emitter) ; Nền (Base) và Thu
(Collector) . Các hình vẽ dùng biểu diễn cấu trúc vật
lý của các loại transistor : pnp và npn trình bày trong
hình H9.2.

Mối nối pn giữa vùng nền
và vùng thu được gọi là mối nối nền-
thu (Base–Collector Junction) . Tương
tự mối nối pn giữa vùng nền và
vùng phát là mối nối nền phát (Base
– Emitter Junction).

Các đầu ra của linh kiện
được đặt trên mỗi vùng và ký hiệu
bằng các ký tự E (Phát) ; B (Nền) và
C( Thu).

Vùng Nền chứa ít tạp chất
và rất mỏng so với vùng Phát có
nhiều tạp chất nhất và vùng Thu có
số lượng tạp chất trung bình.

Trong hình H9.3, trình bày các ký hiệu cho
các loại transistor npn và pnp

9.1.2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTORS:
Muốn transistor hoạt động như bộ khuếch
đại, hai mối nối pn phải được phân cực đúng bằng
các nguồn DC ngoài. Trong chương này chúng ta
dùng transistor npn khảo sát, nguyên lý hoạt động của
transistor pnp được suy ra một cách tương tự ngoại
trừ các qui luật về điện tử và lổ trống, cực tính của các
nguồn áp phân cực và hướng của dòng qua linh kiện.
Trong hình H9.4 trình bày phương pháp phân cực cho các transistor npn và pnp để linh
kiện tác động như một bộ khuếch đại (amplifier) . Cần nhớ:

Mối nối Nền – Phát được phân cực thuận.
Mối nối Nền – Thu được phân cực nghịch.

Để giải thích hoạt động của transistor, chúng ta cần khảo sát các sự kiện xãy ra bên trong
transistor npn.

HÌNH H 9.1
Lớp kim loại tiếp xúc
Lớp Oxid

HÌNH H 9.2
Mối nối Nền –Phát
(Base –Emitter Junction)
Mối nối Nền –Thu
(Base –Collector Junction)
Transistor
pnp
Transistor
npn

HÌNH H 9.3


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

308
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9



Trong hình H9.4 trình bày
các mạch phân cực cho
transistor npn và pnp.
Mối nối BC phân cực nghịch
và mối nối BE phân cực
thuận.

Khi phân cực thuận mối nối pn Nền Phát , vùng nghèo tại mối nối thu hẹp.
Khi phân cực nghịch mối nối pn Nền Thu , vùng nghèo tại mối nối mở rộng, hình H9.5.
Vì vùng Phát là bán dẫn loại n có nồng độ tạp chất cao đẩy ào ạt các điện tử tự do
(trong dảy dẫn) khuếch tán dễ dàng qua mối nối pn Nền Phát để vào lớp bán dẫn p tại vùng Thu.
Tại vùng này các điện tử trở thành các hạt tải thiểu, tương tự như trường diode phân cực
thuận.
Vì vùng Nền hẹp và là bán dẫn cố nồng độ tạp chất thấp nhất , do đó số lượng lỗ trống
trong vùng này hữu hạn. Như vậy, một phần nhỏ các điện tử sau khi qua mối nối Nền Phát có
thể tái hợp với số lổ trống hữu hạn trong cực nền. Một số rất ít các điện tử không tái hợp đi ra
khỏi cực nền là dòng điện tử hóa trị, hình thành dòng điện nhỏ trong cực nền.

Phần lớn các điện tử từ cực phát đi vào vùng nền không thực hiện quá trình tái hợp
nhưng khuếch tán vào vùng nghèo của mối nối pn Nền Thu. Ngay khi đến vùng này các điện
tử được kéo qua vùng mối nối phân cực nghịch do tác động của điện trường tạo bởi lực hấp
dẫn giữa các ion dương và âm. Thực sự chúng ta có thể thấy các điện tử được kéo sang vùng
nghèo của mối nối phân cực nghịch Nền Thu do điện áp của nguồn ngoài đang đặt trên cực thu.

Các điện tử đi ngang qua vùng Thu đến cực Thu và đi về cực dương của nguồn áp ngoài
đang cấp vào cực thu. Điều này hình thành dòng cực thu
C
I . Dòng cực thu có giá trị rất lớn hơn
so với dòng qua cực nền
B
I . Đây chính là lý do tạo được độ lợi dòng điện (current gain).
9.1.3.CÁC THÀNH PHẦN DÒNG ĐIỆN QUA TRANSISTORS

HÌNH H 9.4: Các mạch phân cực transistor
Transistor npn
BC phân cực
nghịch
BC phân cực
nghịch
BE phân cực
thuận
BE phân cực
thuận
Transistor pnp

HÌNH H 9.6: Thành phần dòng điện qua transistor.
Transistor pnp Transistor npn


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

309
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

Trong hình H9.6 trình bày các thành phần dòng điện và hướng của dòng qua transistor
npn và pnp. Quan hệ giữa các thành phần dòng điện thỏa định luật Kirchhoff 1 như sau:


ECB
III
(9.1)

Nên nhớ giá trị dòng qua cực nền

B
I
rất nhỏ so với dòng
C
I
. Các chỉ số dùng trong các
ký hiệu dòng điện được ghi bằng các chữ in hoa để xác định các thành phần dòng điện này là
dòng một chiều DC.


HÌNH H 9.5
Vùng nghèo tại mối nối
Nền Phát (B-E)
Vùng nghèo tại mối nối
Nền Thu (B-C)
Phân cực Thuận
mối nối Nền Phát
Phân cực Nghịch
mối nối Nền Thu
Dòng điện tử
cực Nền ( I
B
)
Dòng điện tử
cực Nền ( I
B
)
Dòng điện tử
cực Thu ( I
C

)
Dòng điện tử
cực Thu ( I
C
)
Dòng điện tử cực Phát
ECB
III





Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

310
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

9.1.4.CÁC THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CỦA TRANSISTORS:

Khi các transistor npn
hay pnp được kết nối với
các nguồn áp DC phân
cực, gọi :
BB
V
là nguồn áp
DC phân cực thuận mối
nối nền phát và
CC

V
là
nguồn áp DC phân cực
nghịch mối nối nền thu ,
xem hình H9.7.



9.1.4.1.HỆ SỐ
DC

VÀ HỆ SỐ
DC

:
Hệ số
DC

được gọi là độ lợi dòng điện DC và được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua
cực thu
C
I
so với dòng DC qua cực nền
B
I
. Ta có:

C
DC
B

I
I

(9.2)
Hệ số
DC

còn được gọi là
FE
h
là thông số của transistor trong mạch tương đương
tính theo thông số h thường được áp dụng khi thiết kế các mạch khuếch đại dùng transistor. Giá
trị của hệ số
DC FE
h
trong phạm vi từ 20 đến 200 hay lớn hơn.

Hệ số
DC

được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua cực thu
C
I
so với dòng DC qua cực
phát
E
I
. Ta có:

C

DC
E
I
I

(9.3)

Hệ số
DC

ít được sử dụng hơn so với hệ số
DC

trong quá trình tính toán hay thiết kế.
Giá trị của hệ số
DC

trong phạm vi từ 0,95 đến 0,98 hay lớn hơn.

9.1.4.2.GIẢI TÍCH ÁP VÀ DÒNG TRONG MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR:

Trong mạch phân cực hình H9.8, gọi:
BE
V
: điện áp DC giữa cực nền và cực phát.
CE
V
: điện áp DC giữa cực thu và cực phát.
CB
V

: điện áp DC giữa cực thu và cực nền.2

BB
V
là áp phân cực thuận mối nối nền phát (BE) và
CC
V
là áp phân cực ngược mối nối nền thu (BC). Khi
mối nối BE phân cực thuận, tương tự như diode
điện áp giữa mối nối BE là:
BE
V0,7V
.



HÌNH H 9.7

HÌNH H 9.8


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

311
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Mặc dù trong các transistor thực sự, áp
BE
V
có thể cao đến mức 0,9 V và phụ thuộc vào
dòng điện, trong tài liệu này chúng ta dùng giá trị 0,7 V để đơn giản trong quá trình phân tích các

vấn đề cơ bản.

Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực nền, ta có quan hệ:


BB B B BE
VRIV
(9.4)
Suy ra:

BB BE
B
B
VV
I
R


(9.5)

Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực thu, ta có quan hệ:


CC C C CE
VRIV
(9.6)
Suy ra:




CE CC C C CC C DC B
VVRIVR .I
(9.7)


THÍ DỤ 9.1:

Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.9, biết
transistor có hệ số
DC
150
. Xác định các dòng điện:
B
I
;
C
I
;
E
I
và các áp
CE
V
và
CB
V
.

GIẢI:

Áp dụng quan hệ (9.5), ta có:

BB BE
B
B
VV
5V 0,7V
I0,43mA
R10k


 



Áp dụng quan hệ (9.2) suy ra dòng qua cực thu là:
CDCB
I .I 150 0,43 64,5mA   


Áp dụng quan hệ (9.1) hay định luật Kirchhoff 1, ta có:
ECB
III64,50,4364,93mA


Áp dụng quan hệ (9.7) để xác định áp
CE
V
, ta có:
CE

V 10 100 0,0645 3,55V  


Áp dụng định luật Kirchhoff2 ta có:
CB CE BE
V V V 3,55 0,7 2,85 V 


9.1.4.3.ĐẶC TUYẾN CỰC THU CỦA TRANSISTOR:



Áp dụng mạch điện trong hình H9.10 để xác
định đặc tuyến cực thu bằng thực nghiệm. Đặc
tuyến cực thu của transistor là đồ thị mô tả
quan hệ giữa áp
CE
V
theo dòng
C
I
, khi chọn
dòng
B
I
làm thông số.
Đặc tuyến cực thu của transistor được trình
bày trong hình H9.11.

HÌNH H 9.9

HÌNH H 9.10


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

312
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

Giả sử áp
BB
V
được chỉnh để tạo ra giá trị
B
I
bất kỳ và áp
CC
V0V
. Tại điều kiện này
các mối nối BE và BC phân cực thuận vì áp
BE
V0,7V
trong khi áp
CE
V0V
. Khi các mối nối
BE và BC phân cực thuận, transistor hoạt động trong vùng bảo hòa.

Khi tăng áp
CC
V
, áp
CE
V
tăng dần khi dòng
C
I
tăng; quá trình được xác định bởi đoạn đặc
tuyến AB trong hình H9.11a.
C
I
tăng khi
CC
V
tăng vì
CE
V
duy trì giá trị nhỏ hơn 0,7 V tùy thuộc
vào sự phân cực thuận mối nối nền thu.

Một cách lý tưởng, khi
CE
V
vượt cao hơn giá trị 0,7 V, mối nối BC bắt đầu phân cực
nghịch và transistor bắt đầu đi vào vùng hoạt động hay vùng tuyến tính. Khi mối nối BC phân
cực nghịch dòng
C
I

ngừng tăng và duy trì giá trị không đổi tương ứng với giá trị của dòng
B
I

khi áp
CE
V
tiếp tục gia tăng. Thực sự dòng
C
I
có hơi gia tăng giá trị khi
CE
V
gia tăng do độ rộng
của vùng nghèo tại mối nối nền thu. Hệ quả này do một số ít lổ trống thực hiện quá trình tái hợp
trong vùng nền làm hệ số
DC

hơi giảm thấp giá trị. Quá trình này được trình bày bằng đoạn BC
trên đặc tuyến cực thu . Phần đặc tuyến này trình bày quan hệ
CDCB
I.I
.

Khi
CE
V
tăng đến mức đủ lớn, mối nối BC phân cực nghịch đạt đến trạng thái phá vở
phân cực nghịch và dòng cực thu gia tăng rất nhanh. Quá trình này được biểu diễn bằng đoạn
đặc tuyến phía phải điển C trong hình H9.11a. Các transistor không được tính toán để hoạt

động trong vùng phá vở phân cực nghịch của mối nối nền thu.

Họ đặc tuyến cực thu là các đồ thị trình bày quan hệ giữa dòng
C
I
theo áp
CE
V
khi thay đổi
giá trị
B
I
, hay chọn dòng
B
I
làm thông số. Họ đặc tuyến cực thu được trình bày trong hình H9.11b.
Khi
B
I0
transistor hoạt động trong vùng ngưng dẫn (cut off) mặc dù ta có thể định được giá
trị rất nhỏ của dòng
C
I
.

HÌNH H 9.11: Đặc tuyến cực thu của transistor
Vùng
BREAK
DOWN
Vùng

bảo
hòa
Vùng
hoạt động
a. Quan hệ giữa dòng I
C
theo áp V
CE
tại môt giá trị của dòng I
B
b. Quan hệ giữa dòng I
C
theo áp V
CE
khi thay đổi giá trị của dòng I
B

I
B1
< I
B2
< I
B2
< . . .
Vùng ngưng dẫn


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

313

KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
THÍ DỤ 9.2:
Cho mạch dùng xác định
đặc tính cực thu như trong hình
H9.10, giả sử transistor có hệ số
khuếch đại DC
DC
100
, giá trị
của dòng
B
I
khảo sát trong phạm
vi từ :
5A 25A .

Dạng của họ đặc tuyến cực
thu được xác định theo phân tích
trên trình bày trong hình H9.12 với
thông số
B
I
thay đổi nhày cấp
tương ứng với
5A .




9.1.4.4.VÙNG NGƯNG DẪN (CUT OFF):

Như đã trình bày trong mục trên khi dòng
B
I0
; transistor hoạt động trong vùng ngưng
dẫn, trong hình H9.13 cực nền hở mạch mô tả
dòng qua cực nền triệt tiêu. Trong điều kiện này,
sẽ có dòng điện rò qua cực thu rất nhỏ ,
CEO
I

phụ thuôc vào điều kiện nhiệt tác động lên các
hạt tải. Trong quá trình giải tích, thường bỏ qua
giá trị
CEO
I
tại vùng ngưng dẫn và xem như
CE CC
VV
. Trong vùng ngưng dẫn các mối nối
pn nền phát và nền thu đều phân cực nghịch.


9.1.4.5.VÙNG BÀO HÒA (CUT OFF):

Khi mối nối nền phát phân cực thuận
và dòng
B
I
gia tăng, dòng cực thu

C
I
cũng gia
tăng theo quan hệ
CDCB
I.I
, lúc này áp
CE
V

được xác định theo quan hệ (9.6) hay:


CE CC C C
VVR.I


Tóm lại khi
B
I
và
C
I
tăng thì
CE
V
giảm.
Khi
CE
V

giảm đến trạng thái giá trị bảo hòa
CE SAT
V , mối nối nền thu bắt đầu phân cực
thuận và dòng
C
I
tăng nhanh. Tại lúc bảo
hòa quan hệ
CDCB
I.I
không còn duy trì chính xác. Áp
CE SAT
V thường được xác định tại điểm
khuỷu của đặc tuyến cực thu và có giá trị khoảng
CE SAT
V0,4V0,5V đới với transistor Silicon.


9.1.4.6.ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE):


HÌNH H 9.12: Họ đặc tuyến cực thu của transistor

HÌNH H 9.13: Dòng điện rò cực thu
CEO
I
tại trạng thái
ngưng dẫn (cut off).

HÌNH H 9.14: Dòng

B
I
tăng làm
C
I
tăng và
CE
V
giảm.
Khi transistor bảo hòa dòng
C
I
tăng không phụ thuộc vào
tốc độ tăng của dòng
B
I
.


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

314
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Vùng bảo hòa và vùng
ngưng dẫn trong đặc tuyến cực thu
có quan hệ với đường tải điện DC.
Khi cấp nguồn cho transistor hoạt
động theo mạch trong hình H9.10
hay H9.14; phương trình cân bằng
áp trong mắt lưới chức cực thu phát

của transistor được viết theo quan
hệ (9.6), ta có:
CE CC C C
VVR.I

Với giá trị
CC
V
và
C
R
cho
trước, ta xem áp
CE
V
là hàm theo
biến số
C
I
. Đồ thị mô tả quan hệ


CE C
VfI có dạng đường thẳng
chính là đường tải DC. Đường
thẳng này cắt trục hoành tại điểm có
tọa độ


CE CC C

VV;I0tại vùng
ngưng dẫn.
Đường tải DC còn cắt trục
tung tại điểm có tọa độ
CC
CE C
C
V
V0;I
R





; vị trí này nằm sâu trung vùng bảo hòa, xem hình
H9.15. Phạm vi còn lại của đường tải DC là vùng hoạt động tuyến tính của transistor.


THÍ DỤ 9.3:

Cho mạch transistor theo hình H9.16,
giả sử áp bảo hòa
CE SAT
V0,2V ; xác định
trạng thái hoạt động của transistor.

GIẢI
Đầu tiên xác định dòng qua cực nền
của transsitor theo điều kiện hiện có của mạch

điện phân cực theo hình H9.16.

BB BE
B
B
VV
3V 0,7V
I0,23mA
R10k


 


Giả sử transistor hoạt động trong vùng tuyến tính, ta có quan hệ sau:


CDCB
I.I500,23mA11,5mA   


Muốn biết transistor có hoạt động trong vùng bảo hòa hay không ta cần xác định giá trị
của dòng
C
I
lúc bảo hòa. Ta có quan hệ sau:

CC CE SAT
CSAT
C

VV
10 V 0,2 V
I9,8mA
R1k





So sánh kết quả của dòng
C
I
vừa tìm được với giá trị dòng
C SAT
I ta kết luận
C CSAT
II
nên transistor đang làm việc trong trạng thái bảo hòa.






HÌNH H 9.15: Đường tải DC

HÌNH H 9.16


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

315
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
9.1.4.7.ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ LÊN HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI DÒNG
DC

:

Hệ số khuếch đại
DC

hay
FE
h
là thôngsố quan trọng của transistor, khi phân tích hay thiết
kế ta cần khảo sát thông số này một cách kỹ lưởng và chi tiết hơn. Thực sự
DC

không hoàn toàn
là hằng số, giá trị này thay đổi khi dòng
C
I
và nhiệt độ môi trường thay đổi , xem hình H9.17.
Khi duy trì nhiệt độ của các mối nối pn ổn định và gia tăng dòng
C
I
hệ số
DC

tăng đến

mức tối đa.
Khi duy trì giá trị
C
I
không đổi và thay đổi nhiệt độ,
DC

thay đổi trực tiếp khi nhiệt độ thay
đổi: nhiệt độ tăng hệ số
DC

tăng và ngược lại nhiệt độ giảm hệ số
DC

giảm.
Trong các tài liệu kỹ thuật thường cho giá trị
DC

hay
FE
h
tại giá trị dòng
C
I
định trước. Hơn
nữa, với giá trị dòng
C
I
tại nhiệt độ định trước, hệ số
DC


cũng thay đổi theo từng linh kiện dù rằng
các linh kiện này có cùng mã số; sự kiện này phụ thuộc vào phương thức sản xuất của mỗi nhà
sản xuất. Hệ số
DC

được xác định ứng với giá trị nào đó của dòng
C
I
và thường là giá trị cực tiểu
DCmin
 mặc dù giá trị cực đại và các giá trị mẫu của
DC

đôi khi cũng được đề cập đến trong các
tài liệu kỹ thuật.

9.1.4.8.CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA TRANSISTOR:

Transistor cũng như các linh kiện điện tử khác đều có giới hạn trong phạm vi hoạt động.
Các giới hạn này được xác định theo thông số định mức qui định bởi các nhà sản xuất và trình
bày trong các tài liệu kỹ thuật. Theo tiêu chuẩn, giá trị tối đa cho phép của các thông số transistor
bao gồm điện áp:
CB
V
;
CE
V
;
BE

V
; dòng
C
I
và công suất tiêu tán
D
P
. Trong đó:


DCEC
PV.I
(9.8)

Tích số của
CE
V
và
C
I
không được vượt quá mức công suất tiêu tán cực đại cho phép
Dmax
P
và các giá trị
CE
V
và
C
I
không thể đạt giá trị tối đa cùng lúc.

HÌNH H 9.17: Ảnh hưởng cũa nhiệt độ lên hệ số khuếch đại DC
DC




Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

316
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

THÍ DỤ 9.4:
Cho Transistor trong hình H9.18 có các
giá trị cực đại của các thông số như sau:
Dmax
P 800mW
;
CEmax
V15V
;
Cmax
I 100mA


Xác định giá trị tối đa cho phép của nguồn

áp
CC
V
có thể điều chỉnh không vượt qua các giới
hạn cho phép. Thông số nào sẽ vượt giá trị cho
phép trước tiên.

GIẢI

Dòng qua cực nền:

BB BE
B
B
VV
5V 0,7V
I0,195mA
R22k


 


Dòng qua cực thu:

CDCB
I .I 100 0,195 19,5mA   


Dòng

C
I
có giá trị nhỏ hơn dòng cực đại cho phép
Cmax
I 100mA
, hơn nữa giá trị này
không phụ thuộc vào áp
CC
V
mà chỉ phụ thuộc vào dòng
B
I
và hệ số khuếch đại
DC

.
Điện áp đặt ngang qua hai đầu điện trở
C
R
:

C
RCC
V R .I 1k 19,5mA 19,5 V 
Áp dụng định luật Kirchhoff 2 trong mắt lưới chứa cực thu và phát, ta có:



C
CC CE R

VVV Hay:
C
CE CC R
VVV
Khi
CE
V
đạt giá trị tối đa cho phép, ta có quan hệ:

C
CCmax CEmax R
VVV1519,534,5V
Công suất tiêu tán trên transistor tại lúc đạt
CEmax
V
:

DCEmaxC
P V I 15 V 19,5 mA 292,5mW 

Giá trị
D
P
tìm được nhỏ hơn giá trị
Dmax
P 800mW
. Tóm lại giá trị
CEmax
V15V
đạt giới

hạn cho phép trước tiên khi thay đổi áp
CC
V
không vượt quá giới hạn 34,5 V.

Tuy nhiên nên nhớ khi ngừng cấp dòng cực nền chuyển transistor sang trạng thái ngưng
dẫn, áp
CE
V
lúc này đạt giá trị bằng với áp
CCmax
V34,5V
.

9.1.4.9.SỰ THAY ĐỔI CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI THEO NHIỆT ĐỘ:

Tương tự như các linh kiện bán dẫn khác, giá trị công suất tiêu tán
Dmax
P
thường được cho
tại điều kiện nhiệt độ 25
o
C. Khi nhiệt độ làm việc của môi trường tăng lên giá trị
Dmax
P
cần hiệu
chỉnh giảm thấp xuống. Hệ số giảm công suất tiêu tán
PD
K
có đơn vị tính theo

o
mW
C



, gọi
D
P


là độ thay đổi công suất tiêu tán khi nhiệt độ thay đổi trong khoảng
T

, ta có quan hệ sau:



DPD
PK T 
(9.9)




HÌNH H 9.18


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

317
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

THÍ DỤ 9.5:

Cho Transistor bất kỳ có công suất tiêu tán cực đại cho phép là
Dmax
P1W
tại 25
o
C. Hệ
số thay đổi công suất tiêu tán của linh kiện là
o
PD
mW
K5
C

. Xác định công suất tiêu tán tối đa
cho phép của linh kiện khi làm việc tại 70
o
C.

GIẢI

Áp dụng quan hệ (9.9) ta có:






DPD
P K T 5 70 25 225mW   

Suy ra công suất tiêu tán tối đa cho phép của transsitor khi làm việc tại 70
o
C là:


oo
Dmax Dmax D
70 C 25 C
P P P 1000 225 775 mW

9.2.CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRANSISTOR:
9.2.1.CHẾ ĐỘ KHUẾCH ĐẠI:
9.2.1.1.CÁC ĐẠI LƯỢNG DC VÀ AC:

Trước khi trình bày chế độ khuếch đại của transistor, chúng ta cần xác định ký hiệu dùng
cho các đại lương dòng, áp và điện trở trong mạch; vì mạch khuếch đại sẽ hoạt động đồng thời
với các đại lượng xoay chiều AC và một chiều DC.

Trong mục này, chúng ta dùng các ký hiệu chữ in hoa cho dòng (I) và áp (V) để biểu thị
cho giá trị hiệu dụng, giá trị trung bình và giá trị đỉnh đến đỉnh (peak to peak) của áp AC. Các ký
hiệu viết bằng chữ thường dùng biểu diễn các giá trị tức thời cho dòng (
i
) và áp ( v ).

Các đại lượng DC được đánh chỉ số bằng các ký tự in hoa, thí dụ như
B

I
,
C
I
hay
BE
V
,
CE
V

các ký hiệu
C
V
,
B
V
,
E
V
là áp tính từ các cực của transistor tính đến điểm mass chung (nút chuẩn
0V) của mạch.

Các đại lượng AC là các đại lượng thay đổi theo thời gian được đánh chỉ số bằng các ký
tự in thường, thí dụ như
b
i
,
c
i

hay
be
v
,
ce
v
các ký hiệu
c
v
,
b
v
,
e
v
là áp AC từ các cực của
transistor tính đến điểm mass chung (nút chuẩn 0V) của mạch.

Các điện trở trong mạch được ký hiệu bằng chữ in hoa R, các nội trở trong transistor được
ký hiệu là
r',
e
r'
. Các điện trở mạch ngoài dùng cho giải tích với tín hiệu DC có các chì số lả chữ
in hoa như:
E
R
;
B
R

các điện trở mạch ngoài dùng cho giải tích với tín hệu AC có chỉ số là các
chữ thường như:
e
R
.

9.2.1.2.KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR:

Theo các nội dung đã khảo sát nêu trong các mục trên, dòng qua cực thu của transistor
được khuếch đại vì bằng tích số dòng qua cực nền với hệ số khuếch đại
 . Giá trị dòng điện
cực nền thường rất nhỏ so với dòng cực thu và cực phát, do đó có thể xem dòng cực thu và cực
phát có giá trị xấp xỉ bằng nhau.

Xét mạch điện trong hình H9.19, nguồn áp AC
in
v
được cung cấp xếp chồng với áp DC
phân cực
BB
V
tại cực nền bằng cách đấu nối tiếp các nguồn và nối tiếp với điện trở cực nền
B
R
.
Điện áp phân cực
CC
V
nối đến cực thu thông qua điện trở
C

R
.


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

318
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

Nguồn áp AC tạo ra
dòng AC qua cực nền dẫn đến
dòng AC qua cực thu. Dòng AC
qua cực thu tạo áp AC ngang
qua điện trở
C
R
. Tác động của
transistor trong trường hợp này
khuếch đại tín hiệu AC cấp vào
cực nền và được đưa ra trên
điện trở
C
R
. Cần nhớ áp AC
nhận trên
C
R
đảo pha so với áp
AC cấp vào trên cực nền. Do
mối nối nền phát phân cực

thuận nên điện trở nội xét đối
với tín hiệu AC có giá trị rất
thấp.

Gọi
e
r'
là điện trở nội cực phát xét đối với tín hiệu AC, dòng cực phát tính đối với áp AC là:

b
ec
e
v
ii
r'

(9.9)
Áp AC trên cực thu là
C
v
bằng với áp AC đặt ngang qua hai đầu điện trở
C
R
:

CCcCe
vR.iR.i


Áp AC tại cực nền được xác định theo quan hệ:

binBb
vvR.i


C
v
được xem là áp AC ra của mạch khuếch đại. Tỉ số của áp
C
v
và
b
v
là độ lợp điện áp
(hay hệ số khuếch đại áp)
v
A
của mạch transistor.

cCeC
v
beee
vR.iR
A
vr'.ir'
 
(9.10)
Vì
C
R

là điện trở ngoài và có giá trị rất lớn so với điện trở nội
e
r'
điện áp ra nhận được luôn
có biên độ rất lớn hơn so với điện áp cấp vào.

THÍ DỤ 9.6:

Cho mạch khuếch đại áp AC dùng transistor
như trong hình H9.20; xác định độ lợi điện áp và áp
ngõ ra; biết điện trở nội
e
r' 50


.

GIẢI:

Áp dụng quan hệ (9.10) ta có:

C
v
e
R
1k
A20
r' 50

 




Áp AC ngõ ra là :

out v in
v A .v 20 100mV 2 V 






HÌNH H 9.19
a./ Áp AC và áp DC phân cực đấu nối tiếp
b./ Dạng áp AC vào và
áp AC ra trên cực thu.


HÌNH H 9.20


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

319
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
9.2.2.CHẾ ĐỘ ĐÓNG NGẮT:
Trong hình H9.21
trình bày nguyên lý hoạt
động cơ bản của

transistor như một khóa
điện dùng đóng ngắt
mạch.
Trong hình
H9.21a transistor hoạt
động trong vùng ngưng
dẫn (cut off) vì mối nối
nền phát không được
phân cực thuận. Với
điều kiện này xem như
cực thu và phát hở
mạch và được ký hiệu
bằng khóa điện tương đương hở mạch.

Trong hình H9.21b transistor hoạt động trong vùng bảo hòa (saturation) vì mối nối nền
phát và mối nối nền thu được phân cực thuận; dòng cực nền có giá trị đủ lớn tạo ra dòng cực
thu đạt đến mức bảo hòa. Với điều kiện này xem như cực thu và phát kín mạch và được ký
hiệu bằng khóa điện tương đương kín mạch. Thực sự khi transistor đạt đến mức bảo hòa, giá
trị
CEsat
V
có giá trị trong khoảng 0,3 V đến 0,5 V.

9.2.2.1.ĐIỀU KIỆN ĐẠT TRẠNG THÁI NGƯNG DẪN:

Theo phân tích trên, transistor hoạt động trong vùng ngưng dẫn khi mối nối nền phát
không phân cực thuận. Bỏ qua ảnh hưởng c của dòng điện rò, tất cả các dòng điện khác trong
mạch có giá trị bằng 0 và áp
CE
V

bằng áp nguồn ngoài
CC
V
. Tóm lại:


CE SAT CC
VV (9.11)


9.2.2.2.ĐIỀU KIỆN ĐẠT TRẠNG THÁI BẢO HÒA:

Theo phân tích trên, khi mối nối nền phát phân cực thuận và dòng cực nền đủ lớn để
tạo dòng qua cực thu cực đại, transistor đạt trạng thái bảo hòa. Khi đạt trạng thái bảo hòa, ta
có quan hệ sau:

CC CE SAT
CSAT
C
VV
I
R


(9.12)

Trong trường hợp giá trị
CE SAT
V có giá trị rất bé so với
CC

V
ta có thế áp dụng quan hệ:

CC
C SAT
C
V
I
R

(9.13)

Giá trị cực tiểu của dòng qua cực nền đủ tạo trạng thái bảo hòa cho transistor thỏa quan hệ
sau đây:

C SAT
Bmin
DC
I
I 

(9.14)

Trong thực tế vận hành ta tạo ra dòng
B
I
có giá trị hơi lớn hơn giá trị
Bmin
I
xác định

theo quan hệ (9.14) để duy trì tốt trạng thái bảo hòa cho transistor.



HÌNH H 9.21
b./ Trạng thái bảo hòa; Khóa đóng kín a./ Trạng thái ngưng dẫn; Khóa hở


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

320
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

THÍ DỤ 9.7:

Cho mạch transistor như trong hình H9.22; xác định:

a./ Áp
CE
V
khi
in
V0V

b./ Dòng
Bmin
I
để transistor đạt trạng thái bảo hòa, biết
DC
200

, bỏ qua giá trị áp
CE SAT
V .
c./ Giá trị cực đại của điện trở
B
R
khi
in
V5V
.

GIẢI:
a./ Áp dụng quan hệ :
CE CC C C
VVR.I
, khi
in
V0V
dòng
qua cực nền
B
I0A
, dòng
CDCB
I.I0A 
transistor ngưng
dẫn; suy ra
CE CC
VV10V
.

b./ Khi bỏ qua ảnh hưởng của áp
CE SAT
V , dòng
Bmin
I
được xác định như sau:
CC
CSAT
C
V
10 V
I10mA
R1k
 




C SAT
Bmin
DC
I
10mA
I0,05mA50A
200
  


c./ Giá trị cực đại của điện trở
B
R
; áp dụng phương trình cân bằng áp phía cực nền, ta có:

BB B B BE
VR.IV
Hay:
BB BE
B
B
VV
R
I



Suy ra:

in BE
Bmax
Bmin
VV
5V 0,7V
R86k
I50A


 


THÍ DỤ 9.8:
Cho mạch transistor như trong hình H9.23;
trong đó đèn LED (Light - Emitting Diode) là diode
phát quang khi được phân cực thuận và sẽ không
phát sáng khi phân cực nghịch hoặc không được
phân cực.

Cho dòng điện qua LED khi phát sáng là 30
mA. Áp cấp vào cực nền có dạng xung chữ nhựt.

Biết:
CC
V9V
;
CE SAT
V0,3V
;
C
R 270
;
B
R3,3k


;
DC
50
.

Xác định biên độ của sóng xung chữ nhựt
đủ để transistor bảo hòa. Khi tính toán chọn dòng
điện qua cực nền bằng 2 lần giá trị
Bmin
I
để đảm
bảo transistor bảo hòa hoàn toàn.






HÌNH H 9.22

HÌNH H 9.23


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

321
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
GIẢI:
Trước tiên với các giá trị của phần tử mạch ta xác định giá trị dòng điện
Bmin
I
trước tiên; ta
có dòng
C SAT

I xác định theo quan hệ sau:

CC CE SAT
CSAT
C
VV
90,3
I 0,0322 A 32,2m A
R 270




Suy ra:

C SAT
Bmin
DC
I
32,2
I 0,644mA
50




Theo yêu cầu của đầu đề thí dụ khi chọn dòng qua cực nền dùng tính biên độ cho áp xung
chữ nhựt có giá trị gấp 2 lần
Bmin
I

, ta có:

BBmin
I 2.I 2 0,644 1,288 mA


Gọi
in
V
là biên độ xung chữ nhựt , ta có quan hệ sau tại cực nền:

in B B BE
V R I V 3,3k 1,288 mA 0,7V 4,95V    

Tóm lại biên độ xung chữ nhựt cần có để transistor bảo hòa là
in
V4,95V


9.3.HÌNH DẠNG VÀ VỊ TRÍ CHÂN RA CỦA TRANSISTOR:




HÌNH H 9.24: Transistor vỏ nhựa dùng trong các ứng dụng tổng quát với tín hiệu có biên độ nhỏ.

HÌNH H 9.25: Transistor vỏ kim loại dùng trong các ứng dụng tổng quát với tín hiệu có biên độ nhỏ.


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

322
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

HÌNH H 9.26: Cấu tạo của Transistor package, nhiều transistor chứa trong cùng một vỏ.


HÌNH H 9.27: Transistor có công suất trung bình đến công suất lớn (Transistor công suất).


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

323
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

9.4.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC TRANSISTOR:
9.4.1. ĐIỂM LÀM VIỆC DC:
9.4.1.1. PHÂN CỰC DC:

Phân cực là thao tác xác định điểm làm việc DC cho các bộ khuếch đại hoạt động
trong vùng tuyến tính. Nếu bộ khuếch đại không được phân cực đúng điểm làm việc DC đối với
tín hiệu áp ngõ vào và ngõ ra, có thể dẫn đến quá trình ngưng dẫn hay bảo hòa khi cấp tín hiệu
vào bộ khuếch đại.
Trong hình H9.29 trình bày

các ảnh hưởng khi phân cực DC
thích hợp hay không thích hợp cho
các bộ khuếch đại đảo pha.

Trong hình a tín hiệu ra được
khuếch đại, nhưng đảo pha so với
tín hiệu ngõ vào. Tín hiệu ra dao
động quanh giá trị mức áp
DC
V

phân cực trên ngõ ra.

Phân cực không thích hợp sẽ
tạo ra sự sái dạng của tín hiệu ra
như trường hợp trình bày trong
hình b và c.

Trong hình b phần áp dương
của tín hiệu ra bị giới hạn là do
điểm Q (điểm làm việc DC) phân
cực quá gần vùng ngưng dẫn.

Trong hình c phần áp âm của
tín hiệu ra bị giới hạn là do điểm Q
(điểm làm việc DC) phân cực quá
gần vùng bảo hòa.

9.4.1.2. GIẢI TÍCH MẠCH DÙNG ĐỔ THỊ:
Transistor trong hình H9.30 được phân cực khi thay đổi áp

CC
V
và
BB
V
để đạt được các giá
trị
B
I
;
C
I
;
E
I
và
CE
V
. Họ đặc tuyến cực thu của transistor được trình bày trong hình H9.30b, ta sử
dụng các đặc tuyến này để mô tả kết quả đặt được từ phương pháp phân cực DC. Trong hình
H9.31, chúng ta xác định 3 giá trị dòng
B
I
để khảo sát sự thay đổi giá trị của dòng
C
I
và áp
CE
V
.

Đầu tiên điều chỉnh áp
BB
V
để có được dòng
B
I200A


, xem hình H9.31a; từ quan hệ
CDCB
I.I
suy ra
C
I20mA
, ta có áp
CE
V
xác định như sau:

HÌNH H 9.28: Transistor dùng trong các ứng dụng có tần số cao (RF transistors).





HÌNH H 9.29: Khuếch đại tuyến tính và phi tuyến.
K
ý
hi

ệ
u của b
ộ
khuếch đ
ạ
i
a./ Khuếch đại tuyến tính, tín hiệu ra đảo pha và có biên độ lớn hơn tín
hiệu vào nhưng không bị sái dạng.
b./ Khuếch đại phi tuyến, tín hiệu ra đảo pha có biên độ lớn hơn tín
hiệu vào nhưng bị xén đầu phía trên do transistor ngưng dẫn.
c./ Khuếch đại phi tuyến, tín hiệu ra đảo pha và có biên độ lớn hơn tín
hiệu vào nhưng bị xén đầu phía dưới do transistor bảo hòa.


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

324
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9



HÌNH H 9.30: Phân cực transistor dùng đồ thị
b./ Họ đặc tuyến cực thu
a./ Mạch phân cực
HÌNH H 9.31: Phân cực thay đổi điểm làm việc Q của transistor.


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

325

KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9


CE CC C C
V V R .I 10 V (20mA).(220 ) 5,6 V   


Điểm làm việc Q được ký hiệu là Q
1
xác định trong hình H9.31a .

Kế tiếp trong hình H9.31b, giá trị
BB
V
được tăng lên để tạo ra dòng
B
I300A
và dòng
C
I30mA
, ta có:

CE
V 10V (30mA).(220 ) 3,4V 


Điểm làm việc Q được ký hiệu là Q
2
xác định trong hình H9.31b.

Sau cùng trong hình H9.31c, giá trị
BB
V
được tăng cao hơn để tạo ra dòng
B
I 400 A



và dòng
C
I40mA
, ta có:

CE
V 10V (40mA).(220 ) 1,2 V 


Điểm làm việc Q được ký hiệu là Q
3
xác định trong hình H9.31c.


9.4.1.3. ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE):

Cần chú ý khi dòng
B
I
tăng,
dòng

C
I
tăng và áp
CE
V
giảm
và ngược lại khi dòng
B
I
giảm,
dòng
C
I
giảm và áp
CE
V
tăng.
Khi điều chỉnh tăng hay giảm
áp
BB
V
điểm làm việc DC của
transistor sẽ di chuyển trên
đường thẳng được gọi là
đường tải DC (xem lại mục
9.1.4.6).

Đường tải DC cắt trục
hoành tại 10V tương ứng với
quan hệ

CE CC
VV
. Đây là
điểm ngưng dẫn vì
CE
II0



Thực sự tại vị trí ngưng dẫn ta có dòng rò
CBO
I
có giá trị rất nhỏ, thông thường chúng ta bỏ
qua giá trị này.

Đường tải DC cắt trục tung tại vị trí
C
I45,5mA
đây là điểm bảo hòa của transistor vì
dòng
C
I
đạt giá trị tối đa. Thực sự có giá trị áp rất nhỏ
CE SAT
V đặt ngang qua cực thu và phát và
dòng
C SAT
I hơi nhỏ hơn giá trị
C
I45,5mA

, xem hình H 9.33.

Đường tải DC có dạng đường thẳng xác định theo quan hệ hàm như sau:



CC
CCE CE
CC
V
1
IfV .V
RR
  
 
  
  
  
(9.15)




HÌNH H 9.33: Đường tải DC.


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

326
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

9.4.1.4. VÙNG LÀM VIỆC TUYẾN TÍNH

Vùng dọc theo đường tải DC từ vị trí bảo
hòa đến vị trí ngưng dẫn được gọi là vùng làm việc
tuyến tính của transistor. Khi transistor hoạt động
trong vùng này, điện áp ra được tái tạo một cách
tuyến tính với điện áp vào.

Trong hình H9.34 trình bày một thí dụ về hoạt
động của transistor trong vùng tuyến tính. Khi chưa
cấp áp
in
v
vào cực nền, điểm làm việc Q được xác
định qua các phép tính sau:

BB BE
BQ
B
VV
3,7V 0,7V
I 300 A
R10k








CQ DC BQ
I .I 100 300 A 30mA    



 
CEQ CC C CEQ
V V R .I 10 V 30mA . 220 3,4 V   


Giả sử áp sin ngõ
vào
in
v
xếp chồng với áp
phân cực
BB
V
tạo thành
dòng sin tại cực nền có
biên độ là
100 A dao
động quanh điểm làm
việc Q có dòng
BQ
I 300 A



. Sự kiện
này đưa đến dòng cực
thu có biên độ là
10mA dao động quanh
điểm làm việc Q có dòng
CQ
I30mA
. Với sự thay
đổi của dòng cực nền và
dòng cực thu khi cấp áp
sin dẫn đến áp giữa cực
thu và phát có biên độ là
2, 2 V dao động quanh
điểm làm việc Q có
CEQ
V3,4V
.

Điểm A trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với đỉnh dương của áp sin vào
in
v
.
Điểm B trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với đỉnh âm của áp sin vào
in
v
.
Điểm Q trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với điểm 0 của áp sin vào
in
v
.

CEQ
V
,
CQ
I
và
BQ
I
làm thông số của điểm làm việc DC khi không cấp áp sin vào cực nền.





HÌNH H 9.34:



HÌNH H 9.35:


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

327
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
9.4.1.5. SỰ SÁI DẠNG (DISTORSION) :

Với nội dung phân tích vùng làm
việc tuyến tính như vừa trình bày, điểm

làm việc Q được chọn trên đường tải
DC ngay vị trí trung điểm để tránh sự
sái dạng áp ra sau khi được khuếch đại.

Trong hình H9.36 khi chọn điểm
làm việc Q lệch về vùng bảo hòa hay
ngưng dẫn sẽ làm tín hiệu sin trên ngõ ra
bị xén đỉnh dương hay đỉnh âm.

Tuy nhiên sự sái dạng áp ngõ ra
còn phụ thuôc biên độ của áp sin ngõ
vào trên cực nền. Trong hình H9.37 trình
bày trường hợp điểm làm việc Q được
chọn tại vị trí giữa trên đường tải DC,
nhưng biên độ tín hiệu áp vào quá lớn
đẩn đến trạng thái xén đỉnh dương và
đỉnh âm của áp ngõ ra.

THÍ DỤ 9.9:

Xác định điềm làm việc Q của transistor
cho trong mạch hình H9.38. Suy ra biên độ đỉnh
của dòng cực nền để mạch hoạt động trong vùng
tuyến tính. Biết
DC
200
.
GIẢI

Với mạch cho trước các thông số, điểm

làm việc Q xác định bời cặp giá trị
C
I
và
CE
V
.
BB BE
B
B
VV
10 V 0,7 V
I 0,1979mA
R47k


 





HÌNH H 9.36: Sự sái dạng áp ngõ ra khi chọn điểm làm việc Q
Điểm làm việc Q chọn gần khu vực bảo hòa
Điểm làm việc Q chọn gần khu vực ngưng dẫn

HÌNH H 9.37: Sự sái dạng áp ngõ ra do biên độ áp vào quá lớn


HÌNH H 9.38

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

328
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Dòng cực thu :


CDCB
I .I 200. 0,1979mA 39,6mA  
Áp DC đặt ngang qua cực thu và cực phát:






CE CC C C
V V R .I 20 V 330 . 39,6mA 6,93V    

Điểm làm việc Q của transistor có giá trị là :
CQ
I39,6mA
và
CEQ
V6,93V

Khi transistor ngưng dẫn ta có :
Ccutoff

I0A
Khi transistor dẫn bảo hòa, ta có:
CC
CSAT
C
V
20 V
I 0,0606 A 60,6m A
R 330
  



Với kết quả tính toán được, ta xác định vị
trí điểm làm việc Q trên đường tải DC, xem
hình H9.39. Điểm làm việc Q được chọn gần
vùng bảo hòa, muốn áp ra không sái dạng ta
cần có biên độ của dòng xoay chiều qua cực
thu giới hạn trong phạn vi
C C SAT CEQ
II I  .

C C SAT CEQ
II I 60,639,621mA    

Biên độ đỉnh của dòng xoay chiều cấp vào
cực nền không tạo sái dạng được xác định
theo quan hệ sau:

C
B
DC
I
21
I 0,105mA
200

  


9.4.2. PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP:

Trong các nội dung trên, chúng dùng hai nguồn DC độc lập để
phân cực transistor. Trong thực tế chỉ cần dùng duy nhất một
nguồn DC phân cực cho transistor, xem hình H9.40. Trong các đồ
mạch nguyên lý để đơn giản hóa, ta thay thế ký hiệu của nguồn áp
DC bằng ký hiệu vòng tròn có ghi cực tính nguồn áp phân cực
CC
V
.

Điện áp phân cực tại cực nền được cung cấp bằng cầu
phân áp dùng điện trở
1
R
và
2
R
, với nguồn áp DC cấp vào cầu

phân áp là
CC
V
. Trong hình H9.40, có hai dòng nhánh từ nút A đi
xuống điểm Gnd (Ground) chung của mạch: một dòng đi qua
2
R
và
thành phần dòng nhánh còn lại qua nối nối BE của transsistor và
E
R
.
Nếu dòng qua cực nền rất nhỏ so với dòng qua
2
R
, mạch phân
cực xem như chỉ phụ thuộc vào cầu phân áp bao gồm các điện
trở
1
R
và
2
R
.

Trong trường hợp dòng cực nền không đủ nhỏ để bỏ qua khi so sánh với dòng qua
2
R
,
ta cần chú ý đến điện trở nhập tại cực nền

INbase
R ; điện trở này xuất hiện giữa cực nền đến
điểm Gnd và song song với điện trở
2
R
, xem hình H9.41.


HÌNH H 9.39

HÌNH H 9.40


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

329
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9

9.4.2.1. ĐIỆN TRỞ NHẬP TẠI CỰC NỀN :

Để xây dựng các quan hệ dùng tính toán
điện trở nhận tại cực nền, chúng ta sử dụng sơ đồ
mạch tương đương trong hình H9.42. Trong đó:
IN
V
là điện áp DC giữa cực nền và Gnd.
IN
I
là dòng DC vào cực nền.

Áp dụng định luật Ohm ta có:


IN
INbase
IN
V
R
I

(9.16)
Áp dụng định luật Kirchhoff áp cho mắt lưới nền phát
ta có:


IN BE E E
VVR.I
(9.17)

Giả thiết
BE E E
VR.I
, quan hệ (9.17) thu gọn lại như sau:


IN E E
VR.I
(9.18)

Hơn nữa ta còn có quan hệ :

EC DCB
II .I
, suy ra:


IN DC E B
V.R.I
(9.19)

Vì dòng điện
NB
II

, so sánh quan hệ (91,6) và (9.19), ta có:



INbase DC E
R.R
(9.20)


THÍ DỤ 9.10:
Xác định điện trở nhập từ cực nền của transistor trong mạch hình
H9.43, biết hệ số khuếch đại
DC
125

GIẢI
Áp dụng quan hệ (920), ta có:


INbase DC E
R .R 125. 1k 125 k    

9.4.2.2. GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP :

Xét transistor npn dùng mạch cầu phân áp để phân cực theo hình
H9.44a. Khi có xét đến điện trở nhập tại cực nền:
INbase DC E
R.R , gọi
điện trở tương đương do
INbase
R ghép song song với
2
R
từ cực nền xuống điểm Gnd là
BG
R
, ta có:


INbase 2 DC E 2
BG
INbase 2 DC E 2
R.R .R.R
R
RR .RR




(9.21)

Hay:
2
BG
2
DC E
R
R
R
1
.R







(9.22)




HÌNH H 9.42

HÌNH H 9.41
Nhìn về cực nền
của transistor

HÌNH H 9.43


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

330
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Áp dụng cầu phân áp xác định điện áp
B
V
là áp từ cực nền xuống đến Gnd.

BG CC
B
BG 1
R.V
V
RR


(9.23)

Từ kết quả này chúng ta suy ra các đại
lượng khác còn lại trong mạch bằng các quan
hệ sau đây:

EBBE
VVV
(9.24)

E
V
là áp từ cực phát xuống đến Gnd.

E
E
E
V
I
R

(9.25)
Dòng qua cực phát thỏa quan hệ :


CDC
ECBC C
DC DC
I1
IIII I.



 




(9.26)

Khi
DC
1 
, ta xem như
EC
II
, từ đó suy ra áp giữa hai cực thu phát của transistor:


CE CC C C E CC E C E
VVR.IVVVR.I 
(9.27)

THÍ DỤ 9.11:
Xác định điểm làm việc của mạch transistor trong hình H9.45,
biết hệ số khuếch đại
DC
100
.
GIẢI
Điện trở nhập từ cực nền:




INbase DC E
R .R 100. 560 56k

 

Điện trở tương đương từ cực nền đến Gnd:






INbase 2
BG
INbase 2
56 k . 5,6 k
R.R
R 5,091k
RR56k5,6k

 



Áp
B
V
từ nền xuống Gnd:





BG CC
B

BG 1
5,091k .10 V
R.V
V 3,373 V
R R 5,091k 10 k

 



Áp
E
V
từ phát xuống Gnd:

EBBE
V V V 3,373 0,7 2,673V   


Dòng
E
I
:

E
E
E
V
2,673V
I4,77mA

R 560
 




HÌNH H 9.44

HÌNH H 9.45


Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009

331
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Áp dụng quan hệ (9.26) xác định dòng
C
I
:

DC
CE
DC
100
I .I .4,77 4,727mA
1 100 1



 




 



Áp
CE
V
:





CE CC E C C
V V V R .I 10 V 2,673V 1k . 4,727mA 2,6V    

9.4.2.3. GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG MẠCH THÉVENIN TƯƠNG ĐƯƠNG :

Ngoại trừ phương pháp
giải tích mạch phân cực dùng
cầu phân áp bằng phương
pháp xác định tổng trở nhập
như vừa trình bày, chúng ta có
thể phân tích mạch phân cực
dùng cầu phân áp bằng cách
áp dụng định lý Thévénin.

Đầu tiên thay thế mạch
phân cực nền phát trong hình
H9.46a bằng mạch tương
tương Thevenin trình bày trong
hình H9.46b.

Từ nút A xác định mạch
Thévenin tương đương, ta có:


2CC
TH
12
R.V
V
RR


(9.28)


12
TH
12
R.R
R
RR


(9.29)

Sau khi thay thế mạch phân cực bằng mạch tương đương Thévénin, áp dụng mạch tương
đương trong hình H9.46b xác định các thông số khác còn lại trong mạch để suy ra điểm làm việc
Q của mạch.

Áp dụng định luật Kirchhoff áp trong mắt lưới cực nền phát chứa nguồn
TH
V
ta có:

TH TH B BE E E
V R .I V R .I
(9.30)
Vì:



ECB DCBB DC B
III .II 1.I  (9.31)
Suy ra:



TH TH B BE E DC B
V R .I V R . 1 .I
Tóm lại:


TH BE
B

TH DC E
VV
I
R1.R


 
(9.32)

Từ quan hệ (9.32) suy ra dòng
CDCB
I.I
, dòng
E
I
và áp
CE
V




HÌNH H 9.46