CHUONG 3 Điện Tử Cơ Bản

CHƯƠNG 3: TRANSISTOR LƯỠNG CỰC
(Bipolar Junction Transistor – BJT)
Mục tiêu thực hiện:
Học xong bài này học viên có khả năng:
-Nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc của
transistor, các cách mắc cơ bản, và đặc trưng của
từng sơ đồ.
-Biết sử dụng các loại BJT trong các mạch điện
tử chức năng: tính toán, thiết kế các sơ đồ khuếch đại,
sơ đồ khóa…


1. Cấu tạo của transistor:
Transistor là linh kiện bán dẫn gồn 3 lớp bán dẫn tiếp
giáp nhau tạo thành 2 mối nối P-N.
Tuỳ theo cách sắp xếp thứ tự các vùng bán dẫn người ta
chế ra hai loại transistor là transistor PNP và NPN.
E

P

N
B

P

C

E

N

P

N

B

Ba vùng bán dẫn được nối ra ba chân gọi là cực phát
E(Emitter), cực nền B(Base) và cực thu C(collector)

C


2. NGUYÊN LÝ VẬN CHUYỂN CỦA TRANSISTOR
2.1. Xét transistor loại NPN
a.Thí nghiệm 1:
N

P

N

E

C

B
-

+

-

+

Trong trường hợp này electron trong vùng bán dẫn N của cực E và
cực C, do tác dung của lực tĩnh điện sẽ bị di chuyển theo hướng từ
cực E về cực C. Do cực B để hở nên electron từ vùng bán dẫn N của
cực E sẽ không thể sang vùng bán dẫn P của cực nền B nên không có
hiện tượng tái hợp giữa electron và lỗ trống và do đó không có dòng
điện qua transistor.


Thí nghiệm 2: Nối cực B vào một điện áp dương sao cho:
VB > VE và VB < VC
N

P

N

E

C

IE

B
IC

IB
-

+

-

+

Cực B nối vào điện áp dương của nguồn nên sẽ hút một số electron
trong vùng bán dẩn P xuống tạo thành dòng điện IB. Cực C nối vào
điện áp dương cao hơn nên hút hầu hết các electron trong vùng bàn
dẫn P sang vùng bán dẫn N của cực C tạo thành dòng điện IC. Cực
E nối vào nguồn điện áp âm nên khi bán dẫn N bị mất elecron sẽ bị
hút electron từ nguồn âm lên thế chỗ tạo thành dòng điện IE.
Số lượng electron bị hút từ cực E đều chạy sang cực B và cực C
nên dòng điện IB và IC đều chạy sang cực E.
Ta có: IE = IB + IC


2.2. Ký hiệu của transistor

Transistor loại npn

Transistor loại pnp


2.3. Các hệ thức cơ bản:


Dòng điện tổng trong mạch collector:
IC =  . IE + ICBO   . IE
(vì ICBO rất nhỏ so với  . IE ).
Theo định lý dòng tại điểm nút:
IE = IB + IC  IC vì IB << IC
Số điện tử tới được cực C


Tổng số điện tử xuất phát từ cực E


2.4. Quan hệ giữa các dòng điện transistor.



Alpha dc : dc là hệ số truyền đạt dòng điện
dc =



IC
IE

Beta dc : dc là độ khuếch đại dòng điện
dc =

IC

IB

3. Các cách mắc cơ bản của BJT
Transistor có 3 cực (E, B, C), nếu đưa tín hiệu vào trên
2 cực và lấy tín hiệu ra trên 2 cực thì phải có một cực là
cực chung. Như vậy, transistor có 3 cách mắc cơ bản:
- Base chung (CB – Common Base)
- Emitter chung (CE – Common Emitter)
- Collector chung (CC – Common Collector)


Sơ đồ base chung (B.C)

Sơ đồ collector chung (C.C)

Sơ đồ emitter chung (E.C)





5. Các thông số kỹ thuật của transistor
Độ khuếch đại dòng điện: của transistor thật ra không phải là một
hằng số mà có trị số thay đổi theo dòng điện IC .
Khi dòng điện IC nhỏ thì β thấp, dòng điện IC tăng thì β tăng đến giá
trị cực đại βmax nếu tiếp tục tăng IC đến mức bão hoà thì β giảm.


max

IC

Điện áp giới hạn:
Điện áp đánh thủng BV (Breakdown Voltage) là điện áp ngược tối đa
đặt vào giữa các cặp cực, nếu quá điện áp này thì transistor sẽ bị hư.
Có ba loại điện áp giới hạn:
BVCEO : điện áp đánh thủng giữa C và E khi cực B hở
BVCBO : điện áp đánh thủng giữa C và B khi cực E hở
BVEBO : điện áp đánh thủng giữa E và B khi cực C hở


Dòng điện giới hạn: dòng điện qua transistor phải được giới hạn
ở một mức cho phép, nếu quá trị số này thì transistor sẽ bị hư.
Ta có: ICmax là dòng điện tối đa ở cực C và IBmax là dòng điện tối
đa ở cực B.
Công suất giới hạn:
Khi có dòng điện qua transistor sẽ sinh ra một công suất nhiệt
làm nóng transistor, công suất sinh ra được tính theo công thức:
PT = IC.VCE .
mỗi transistor đều có một công suất giới hạn được gọi là công
suất tiêu tán tối đa PDmax (Dissolution). Nếu công suất sinh ra trên
transistor lớn hơn công suất PDmax thì transistor sẽ bị hư.
Tần số cắt (thiết đoạn) fcut-off là tần số mà transistor có độ
khuếch đại công suất là 1.
Thí dụ: transistor 2SC458 có các thông số kỹ thuật như sau:
β = 230, BVCEO = 30V , PDmax = 200mW.
fcut-off = 230MHz , ICmax = 100mA, loại NPN chất Si.


6. Mạch phân cực cho BJT
Phân cực transistor là cung cấp điện áp nguồn một

chiều cho các cực của nó sao cho các dòng IB, IC và
điện áp VCE có các trị số thích hợp.
Phân cực cho BJT
Điều kiện dẫn mở của transistor:
Loại npn, VBE = 0,6V ÷ 0,7V với Si
= 0,2V ÷ 0.3V với Ge
VCE = 1/ 3 ÷ 2/ 3 VCC
Loại pnp, VEB = 0,6V ÷ 0,7V với Si
= 0,2V ÷ 0,3V với Ge
VCE = 1/ 3 ÷ 2/ 3 VCC


Phân cực bằng hai nguồn điện riêng.

IB

VBB  VBE

RB

I C   .I B
VBE

P  VCE .I C


IC(mA)
Đường tải tĩnh

ICmax

3
2
1
0

40
30
20
IB=10

Q

3

6

9

12

VCE (V)


Trường hợp có RE
IC(mA)

Đường tải tĩnh
ICmax

40

30

3
Q

2

20

1

IB=10

0

3

6

9

12

VCE (V)


PD(max) = 800mW
VCE(max) = 15V
IC(max) = 100mA

PHÂN CỰC BẰNG NGUỒN ĐIỆN CHUNG


Phân cực kiểu phân áp
I1=I2+IB

IC
IB

I2

IE


Mạng Thévenin


Mạng Thévenin (tt)



Áp dụng định luật Kirchhoff’s, ta có:
I

I