Bài giảng: Kỹ thuật điện tử, Lê Xung

Chương 1: Chất bán dẫn

CHNG 1: CHT BN DN
1.1. S lc v lch s phỏt trin ca ngh nh in t
Vo nm 1947, ti phũng thớ nghim ca Bell, John Bardeen v Walter Brattain
ó thnh cụng trong vic phỏt minh Transistor l ng cc BJT(Bipolar Junction
Transistor). õy l mt bc ngot ỏnh du s bt u ca thi i bỏn dn. Phỏt
minh ny v mt chui phỏt trin ca cụng ngh vi in t ó tht s lm thay i
cuc sng loi ngi.
1948 Transistor u tiờn ra i. õy l mt cuc Cỏch mng ca ng nh in t.
1950 Mch in t chuyn sang dựng transistor
H mỏy tớnh dựng linh kin bỏn dn dng ri rc ra i (th h II)
1960 Mch tớch hp ra i (IC:Intergrated Circuit)
H mỏy tớnh dựng IC ra i(th h III)
1970 Cỏc mch tớch hp mt cao h n ra i (MSI, LSI, VLSI)
MSI: Medium Scale Intergrated Circuit
LSI: Large Scale Intergrated Circuit
VSI:Very Large Scale Intergrated Circuit
1980 n nay in t c ng dng rng rói trong cỏc lónh vc nh y t, iu
khin t ng, phỏt thanh, truyn h ỡnh
1.2. Linh kin in t:
Ta xột hai loi linh kin c bn sau:
Linh kin th ng:
Cú cỏc thụng s khụng i di tỏc dng dũng in: in tr, t, cun cm
Linh kin tớch cc:
Cú cỏc thụng s thay i di tỏc dng dũng in: Diod, Transistor lng cc
BJT( Bipolar Junction Transistor):
1.3. Cht bỏn dn:
1.3.1.Cht bỏn dn thun:
Nng lng

Vựng dn ca Si

Vựng cm

Vựng hoỏ tr ca Si

Hỡnh 1.1. Gin nng lng ca Si

Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 1: Chất bán dẫn
Hai cht bỏn dn tiờu biu l: Silicon(Si) v Ge(Germanium).
Si l cht bỏn dn m ti nhit phũng cú rt ớt e vựng dn trong mng tinh
th. Vỡ dũng in t l vi s lng e nờn dũng in trong tinh th rt nh. nhit
phũng, e vựng hoỏ tr nhy lờn vựng dn li l trng ti v trớ cha nú
mang in tớch dng. Hin tng ny gi l s phỏt sinh in t-l trng.
Nng lng

Si

Vựng dn ca Si
E
V
Vựng hoỏ tr ca Si

Hỡnh 1.2. S di chuyn ca in t v l trng trong Si khi cú ngun in
Nu t ngun in nh hỡnh v thỡ e di chuyn v cc dng ca ngun. E

vựng hoỏ tr cng cú th di chuyn v cc d ng ca ngun nu nú cú nng
lng t mc nng lng ca nú lờn mc nng lng ca l trng. Khi e n y
nhp vo l trng thỡ nú li mt l trng phớa sau. V ỡ th lm l trng di
chuyn v cc õm ca ngun. D ũng in trong cht bỏn dn l tng 2 thnh phn:
dũng do e trong vựng dn v dũng do l trng trong vựng hoỏ tr. E di chuyn v
cc dng nhanh hn l trng di chuyn v cc õm v ỡ kh nng e cú nng
lng cn thit nhy l ờn vựng dn ln hn kh nng e cú nng lng
nhy n v trớ trng trong v ựng húa tr. Vỡ vy dũng e ln hn dũng l trng trong
Si. Tuy nhiờn dũng ny vn nh nờn Si l cỏch in.
1.3.2 Cht bỏn dn tp:
1.3.2.1. Cht bỏn dn tp loi N
Nng lng
Vựng dn ca Si
Mc nng lng ca
tp cht donor

Vựng hoỏ tr ca Si
Hỡnh 1.3. Gin nng lng ca cht bỏn dn tp loi N
Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 1: Chất bán dẫn
Cht bỏn dn tp loi N l cht bỏn dn cú c khi pha thờm mt cht
thuc nhúm V trong bng h thng tun ho n Mendeleep vo cht bỏn dn thun.
Ta xột trng hp pha tp P vo cht bỏn dn thun Si. iu n y tng ng lm
xut hin mc nng lng ca tp cht donor sỏt ỏy v ựng dn. Vỡ th nhit
phũng cỏc e ca nguyờn t P nhy lờn vựng dn ca Si. Vỡ vy nguyờn t tp cht
d b ion hoỏ thnh ion dng. Ngoi ra c ch phỏt sinh cp ht dn in t l

trng xy ra ging nh c ch cht bỏn dn thun vi mc yu h n vỡ mc
nng lng ca tp cht donor sỏt ỏyv ựng dn.
Gi nn: mt in t trong vựng dn, pn: mt l trng trong vựng hoỏ
tr, thỡ nn>>pn.Vy dũng in trong cht bỏn dn loi N ch yu do in t to n ờn
gi l ht dn a s, cũn l trng gi l ht thiu s.
1.3.2.2. Cht bỏn dn tp loi P:
Cht bỏn dn tp loi P l cht bỏn dn cú c khi pha thờm mt cht
thuc nhúm III trong bng h thng tun ho n Mendeleep vo cht bỏn dn thun.
Ta xột trng hp pha tp cỏc nguyờn t As vo cht bỏn dn thun Si. iu n y
tng ng lm xut hin mc nng lng gi l mc tp cht acceptor sỏt nh
vựng hoỏ tr. Vỡ vy nguyờn t tp cht d b ion hoỏ th nh ion õm . Ngoi ra c
ch phỏt sinh cp ht dn in t l trng xy ra ging nh c ch cht bỏn dn
thun vi mc yu hn vỡ mc tp cht loi P sỏt nh v ựng hoỏ tr.
Gi np: mt in t trong vựng dn.
Gi pp: mt l trng trong vựng hoỏ tr., thỡ np>>pp
Vy dũng in trong cht bỏn dn loi P ch yu do l trng to n ờn gi l
ht dn a s, cũn in t gi l ht thiu s.
Nng lng
Vựng dn ca Si

Mc tp cht acceptor
Vựng hoỏ tr ca Si

Hỡnh 1.4. Gin nng lng ca cht bỏn dn tp loi P
1.4.Tip xỳc p-n:

Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 1: Chất bán dẫn
Cho lp bỏn dn p, n tip xỳc nhau, ta cú tip xỳc p -n.
1.4.1. Nguyờn lý lm vic:
1.4.1.1. Khi tip xỳc p-n cha c phõn cc:
in trng

p

-

+
+
+

n

Vựng nghốo
Do cú s chờnh lch ln v nng (n n>>np, pp>>pn ) nờn cú hin tng
khuch tỏn cỏc ht dn a s qua n i tip xỳc, to nờn dũng khuch tỏn I kt hng
t min P sang min N.
Ti vựng lõn cn hai bờn mt tip xỳc xut hin in tr ng ni E tx hng
t vựng N sang vựng P (do ion t p cht to ra). Nú cn tr chuyn ng ca d ũng
khuch tỏn v gõy ra dũng trụi I tr ca cỏc ht thiu s cú chiu t N sang P qua
mt tip xỳc lm Itr tng, I kt gim.
Quỏ trỡnh ny tip din cho n khi t n trng thỏi cõn bng ng. Lỳc
ú Ikt=Itr., dũng qua tip xỳc bng 0, hiu th tip xỳc l 0.1V i vi Ge v 0.4 V
i vi Si
1.4.1.2. Khi tip xỳc p-n c phõn cc nghch :
Eng

A

P

N

_
-

K
+

Etx

V
Hỡnh 1.5. Tip xỳc p-n b phõn cc nghch
in trng ni cựng chiu vi in trng ngoi nờn tng in trng ti
vựng tip xỳc tng lm cho vựng tip xỳc m rng ra, dũng khuch tỏn gim v 0,

Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 1: Chất bán dẫn
dũng trụi do E tx gõy ra tng n mt giỏ tr gi l dũng ngc bóo ho I S. Dũng
ny rt nh.
Vy khi phõn cc nghch tip xỳc th ỡ khụng cú dũng chy qua (xem dũng
bóo ho ngc bng khụng).

1.4.1.3. Khi tip xỳc c phõn cc thun :
Eng

A

P

N

+
-

K
_

Etx

V
Hỡnh 1.6. Tip xỳc p-n c phõn cc nghch
in trng ni ngc chiu vi in trng ngoi nờn tng in trng ti
vựng tip xỳc gim lm cho vựng tip xỳc b thu hp li, cỏc ht a s d dng di
chuyn qua vựng tip xỳc ny, dũng khuch tỏn cú chiu t A n K tng mnh,
dũng trụi do E tx gõy ra khụng ỏng k.
Vy khi phõn cc thun tip xỳc th ỡ cú dũng chy qua tip xỳc p-n, nú quan
h vi in ỏp gia hai u tip xỳc nh sau:
v
q
vD
kT
VDT

iD ISe 1IS e 1






Trong ú:
vD: in ỏp hai u tip xỳc.
IS: dũng bóo ho ngc.
k: hng s Boltman
k =1,38.10 -23J/0K.
q : in tớch ca ht dn, q=1,6.10 -19C
VT: th nhit
nhit phũng VT = 25,5mV.

Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 1: Chất bán dẫn
1.4.1.4. Kt lun:
Tip xỳc p-n ch cho dũng in chy qua theo mt chiu t p n n. ú
chớnh l tớnh cht chnh lu ca tip xỳc p-n.
1.5. c tuyn V- A
c tuyn V-A ca tip xỳcp-n mụ t mi quan h gia dũng v in ỏp
trờn hai u tiộp xỳc.
Ge

iD ID
Si
Thun
VBR
R

Nghch

0.2 0.7
v
v

vD

Hỡnh 1.7. c tuyn V-A ca tip xỳc p-n.
VBR: in th ỏnh thng l in ỏp ngc ti a m tip xỳc p-n cú th
chu ng khi phõn cc ng c m khụng b hng. Lỳc ny, tip xỳc p-n dn in
c theo c chiu nghch.
1.6. Hin tng ỏnh thng:
Khi in ỏp ngc ln, dũng ln lm cỏc e va chm vo cỏc e c nh khỏc lm
tng s e nờn dũng in tng vt, ngha l tip xỳc p-n dn in c theo c chiu
nghch, phỏ v c tớnh chnh l u ca nú, gi l hin tng ỏnh thng.
Nguyờn nhõn ỏnh thng cú th do in hoc do nhit, v ỡ vy cú ba loi ỏnh
thng c bn: ỏnh thng v in, ỏnh thng v nhit, v ỏnh thng nhit -in.
Trong ú s ỏnh thng v nhit do s tớch lu nhit trong v ựng nghốo. Khi cú
in ỏp ngc ln, dũng in ngc tng lm núng cht bỏn dn, khin nng
ht dn thiu s tng v lm dũng in ngc tng. Quỏ trỡnh c nh th lm cho
nhit vựng nghốo v dũng ngc tng nhanh, dn ti ỏnh thng.

Bi giảng môn Kỹ thuật điện tử

CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 2: Diod chỉnh lưu và các mạch ứng dụng

CHƯƠNG 2: DIOD CHỉNH LƯU
và các mạch ứng dụng
2.1. Cấu tạo:
Diod gồm 1 tiếp xúc p-n và 2 điện cực đưa ra từ 2 miền. Điện cực đưa ra từ
miền bán dẫn loại p, n lần lượt gọi là cực Anod( A), cực Katod(K).
Ký hiệu:
A

K

Đặc tuyến V-A của Diod chỉnh lưu và nguyên lý làm việc giống như của
tiếp xúc p-n.
2.2. Các tham số cơ bản của Diod chỉnh lưu
Điện trở 1 chiều:
Điện trở một chiều tại điểm phân cực là tỷ số giữa điện áp trên dòng điện
của diod tại điểm phân cực.
RDC= UAK / IA
Điện trở động (điện trở vi phân):
Điện trở động tại điểm khảo sát là tỷ số giữa biến thiên của điện áp trên
biến thiên của dòng điện tại điểm đó.
Khi Diod phân cực thuận, đặc tuyến của Diod có dạng dốc đứng nên r d nhỏ.
rd=vd/id = vD / iD =dVD/dID=26mV/I D
Q
2.3. Mạch chỉnh lưu:

Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều thành
một chiều để cấp cho tải.
2.3.1. Mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ(1 bán kỳ):
Sơ đồ mạch và dạng sóng:
vV
t
vT

R

t
Hình 2.1. Dạng sóng và sơ đồ mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ.
Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 2: Diod chỉnh lưu và các mạch ứng dụng
Tác dụng linh kiện:
Biến áp T: biến đổi điện áp lưới v v xoay chiều thành điện áp xoay chiều v s
theo yêu cầu.
D: Diod chỉnh lưu;
Rt: điện trở tải
Nguyên lý làm việc:
ở bán kỳ (+): D được phân cực thuận, nên D dẫn, có dòng qua tải.
ở bán kỳ (-) : D được phân cực nghịch, nên D tắt, không có dòng qua tải.
Vậy ứng với một chu kỳ của điện áp xoay chiều, Diod chỉ dẫn trong 1/2 chu kỳ.
Điện áp trung bình trên tải:

V
1
1
Vtb
v( )d
V P sin d P


2 0
2 0


2.3.2. Mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ :
Sơ đồ mạch và dạng sóng:
vV
t
vRt

DI
R
D2

t
Hình 2.2. Dạng sóng va sơ đồ mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ
Tác dụng linh kiện:
Biến áp T 3 dây: tạo ra hai điện áp xoay chiều ngược pha nhau từ điện áp lưới.
D1, D2: Diod chỉnh lưu.; R T: điện trở tải
Nguyên lý làm việc:
Giả sử v 1 cùng pha với v V, thì v2 ngược pha với v V.
ở bán kỳ (+) của U V: D1 được phân cực thuận, D 2 được phân cực nghịch, nên

D1 dẫn, D2 tắt, suy ra có dòng qua tải.
ở bán kỳ (-) của UV: D1 được phân cực nghịch, D 2 được phân cực thuận nên D 1
tắt, D2 dẫn, suy ra có dòng qua tải.
Vậy ứng với một chu kỳ của điện áp vào xoay chiều thì Diod dẫn điện với cả 2
nửa chu kỳ.
Điện áp trung bình trên tải:


2V
2
21
Vtb
v( )d
V P sin d P


2 0
2 0


Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 2: Diod chỉnh lưu và các mạch ứng dụng

2.3.3. Mạch chỉnh lưu cầu:
Sơ đồ mạch và dạng sóng:
vV

t
vRt

t

T

A

D4

D1

D3

R

B

D2

Hình 2.3. Dạng sóng và sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu chu kỳ
Tác dụng linh kiện:
Biến áp T: biến đổi điện áp lưới xoay chiều v V thành điện áp xoay chiều v S
theo yêu cầu
D1, D2, D3, D4: cầu Diod.
RT: điện trở tải
Nguyên lý làm việc:
ở bán kỳ (+) của v V , D1, D3 được phân cực thuận( D 2, D4 được phân cực
nghịch), nên D 1, D3 dẫn, có dòng I 1 từ điểm A qua D 1, RT, D3 về điểm B.

ở bán kỳ (-) của UV, D2, D4 được phân cực thuận (D 1, D3 được phân cực
nghịch), D 2, D4 dẫn có dòng I 2 từ B qua D 2, RT, D4.
Ta chọn: D 1, D2, D3, D4 giống nhau nên I 1= I2=IT.
Mạch chỉnh lưu cầu gồm 2 nhánh, mỗi nhánh gồm 2 Diod, mắc nối tiếp nhau.
Mỗi Diod chỉ chịu 1/2 điện áp ngược khi phân cực nghịch, tăng tuổi thọ Diod.
Đây chính là ưu điểm của mạch chỉnh lưu cầu.

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 2: Diod chỉnh lưu và các mạch ứng dụng

Điện áp trung bình trên tải:


2V
2
21
Vtb
v( )d
V P sin d P


2 0
2 0


2.4. Mạch lọc điện:

Điện áp hay dòng điện sau chỉnh lưu tuy có cực tính không đổi nhưng dạng
sóng của nó vẫn còn thay đổi một cách có chu kỳ
Nhiệm vụ của mach lọc là cách lọc các sóng có hài bậc cao để điện áp ra
bằng phẳng
Các loại mạch lọc:
Mạch lọc dùng tụ C dùng cho các bộ chỉnh lưu có dòng tải bé thường mắc C
song song với điện trở tải.
Mạch lọc dùng LC cho các bộ chỉnh lưu có dòng tải lớn, thay đổi nhiều. Khi L
có giá trị bé, C nạp nhanh đến giá trị đỉnh V p. Khi tăng L, dòng nạp cho C tăng
chậm, kéo dài thời gian nạp với biên độ thấp hơn. Khi tăng L đến 1 giá trị tới hạn
thì 1 trong 2 diod dẫn liên tục (mạch chỉnh lưu toàn sóng) nên dòng tải được cấp
liên tục C hầu như không xả hoặc nạp và giữ giá trị không đổi là 2V p/pi.
Xét mạch lọc dùng tụ C trong mạ ch chỉnh lưu một nửa chu kỳ
ở bán kỳ dương của v v, D được phân cực thuận, nên D dẫn, có dòng qua R
và đồng thời tụ C được nạp điện. Đến lúc vv đạt giá trị cực đại thì điện áp trên tụ C
cũng đạt giá trị lớn nhất. Sau đó đ iện áp v v bắt đầu giảm, nên cực A của D có điện
áp âm hơn cực K nên D bị phân cực nghịch, D tắt. Tụ C xả điện qua R. ở bán kỳ
dương tiếp theo, quá trình cứ tiếp diễn như vậy, ta có dạng sóng ra như hình 2.4.
vV
t
vT

C

t
Hình 2.4. Sơ đồ mạch và dạng sóng mạch chỉnh lưu một nửa chu kỳ
có dùng mạch lọc bằng tụ C

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>
R


Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT

Chương 3: TRANSISTOR Lưỡng cực BJT
(Bipolar Junction transistor)
Là một linh kiện bán dẫn có ba cực có khả năng khuếch đại tín hiệu hoặc
hoạt động như một khoá đóng mở, rất thông dụng trong nghành điện tử. Nó sử
dụng cả hai loại hạt dẫn: điện tử và lỗ trố ng, vì vậy được xếp vào loại hai cực tính.
3.1. Cấu tạo-Nguyên lý hoạt động
Gồm ba lớp bán dẫn p-n-p hoặc n-p-n tạo nên. Vì vậy có hai loại BJT
Emitter

P

N

Collector

P

C

B

E

Base
Hình 3. 1 . Cấu tạo và ký hiệu của BJT loại pnp
C
Emitter

N

P

Collector

N

B
E

Base
Hình 3. 2 . Cấu tạo và ký hiệu của BJT loại npn
BJT có hai tiếp xúc p-n: tiếp xúc p-n giữa miền B và C gọi là J C, tiếp xúc pn giữa miền B và E gọi là J E.
Nguyên lý hoạt động
E

IE

IC
N

P
IB

VBB

B

C

N
ICB0
VCC

Hình 3..3 . Cách phân cực để BJT hoạt động ở chế độ khuếch đại

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT

Ban đầu khi có nguồn V CC phân cực nghịch tiếp xúc J C thì có dòng ngược
ICB0 chảy từ miền C sang B. Dòng này giống như dòng I tr trong Diod, có giá trị nhỏ.
Sau đó có nguồn V BB phân cực thuận tiếp xúc J E làm cho điện tử từ miền E
dễ dàng di chuyển sang miền B tạo nên dòng I E. Hầu hết các điện tử vượt qua vùng
B, băng qua J C (tiếp xúc p-n giữa miền B và C gọi là J C) để đến miền C tạo nên
dòng IE. Một số điện tử bị giữ lại trong miền B và chạy về cực B. Lỗ trống trong
miền B chạy về miền E tạo nên dòng I B.
Nếu gọi là hệ số truyền đạt dòng điện thì ta c ó IC =IE+ICB0
Ta có IE=IB+IC; IC=IE+ICB0=(IC+IB)+ICB0 suy ra (1-)IC=IB+ICB0
IC=(/(1-))IB+(1/(1-))ICB0=IB+(1+)ICB0 trong đó được gọi là hệ số
khuếch đại dòng điện.

Nguyên tắc phân cực cho BJT hoạt động ở chế độ khuếch đại:
JE phân cực thuận và JC phân cực nghịch, nghĩa là đối với BJT loại npn thì phải
thoả mãn V BE>0 và V CB>0 , đối với BJT loại pnp thì ngược lại.
3.2. Các cách mắc mạch của BJT
BJT có ba cực, tuỳ theo theo việc chọn cực nào làm cực chung cho mạch
vào và mạch ra mà có ba sơ đồ s au( ta chỉ xét sơ đồ dạng đơn giản hoá)
3.2.1. Mạch CE(Common Emitter)
Tín hiệu cần khuếch đại được đưa vào giữa cực B và E, tín hiệu ra được lấy
ra giữa cực C và E, E là cực chung.

Tín hiệu ra

Tín hiệu vào

Hình 3.4.Mạch CE
3.2.2. Mạch CB (Common Base)
Tín hiệu cần khuếch đại được đưa vào giữa cực B và E, tín hiệu ra được lấy
ra giữa cực C và B, B là cực chung.
C

E
B

Tín hiệu vào

Tín hiệu ra

Hình 3.5.Mạch CB

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử

CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT
3.2.3.Mạch CC(Common Collector)
Tín hiệu cần khuếch đại được đưa vào giữa cực B và C, tín hiệu ra được lấy
ra giữa cực C và E, E là cực chung.
Tín hiệu ra

Tín hiệu vào

Hình 3.6.Mạch CB
3.3. Đặc tuyến tĩnh và các tham số tĩnh của BJT
Đặc tuyến tĩnh diễn tả mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp một chiều
trên BJT. Có bốn loại đặc tuyến là đặc tuyến vào, ra, truyền đạt dòng điện, hồi tiếp
điện áp. Ta chỉ xét đặc tuyến ra của mạch CE.
IC

IC=f(VCE)

Miền dẫn bão hoà

I B=const

IB4
IB3
IB2

Miền đánh thủng

IB1

VCE
Hình 3.7.Họ đặc tuyến tĩnh ngõ ra của BJT mắc kiểu CE
Các tham số giới hạn của BJT
Tuỳ theo diện tích mặt tiếp xúc , vật liệu và công nghệ chế tạoMỗi BJT chỉ
cho phép một dòng điện tối đa trên mỗi điện cực là I Emax, IBmax, ICmax. Ngoài ra trên
các tiếp xúc J E, JC có các điện áp cực đại cho phép V Cbmax, VBemax, VCemax để không
gây đánh thủng các tiếp xúc.
Tần số giới hạn:
Mỗi BJT chỉ làm việc hiệu quả đến một tần số nhất định vì do ở tần số cao, các
điện dung ở các tiếp xúc p -n tăng. Mặt khác chuyển động của hạ t dẫn qua miền B

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT
không thể coi là tức thời mà chiếm một thời gian đáng kể so với chu kỳ tín hiệu
nên , bị giảm theo tần số.
3.4.Các cách phân cực cho BJT
Về nguyên tắc ta cần hai nguồn để phân cực thuận J E và phân cực nghịch J C
3.4.1. Phân cực bằng dòn g IB cố định:
3.4.1.1. Dùng một nguồnV CC
Điện trở R B lấy điện áp từ nguồn V CC để phân cực thuận J E, điện trở R C lấy
điện áp từ nguồn V CC phân cực nghịch J C, nghĩa là V BE>0, VCB>0.

V VBE

I B CC
RB

VCC

RB

I C I B

Rc

Ic

IB

VCE VCC I C RC

IE

RE

.

Hình 3.8. Mạch khuếch đại dùng BJT, phân cực bằng dòng I B cố định
Ta thấy dòng I B có giá trị không đổi tuỳ thuộc vào V CC và RB nên mạch có
tên là phân cực bằng dòng I B cố định.
Các giá trị của V CE và IC xác định vị trí điểm làm việc tĩnh Q trên đặc tuyến
ngõ ra của BJT.
Ta cũng có thể xác định điể m làm việc tĩnh Q theo phương pháp đồ thị.
Từ biểu thức V CE=VCC-ICRC ta có I C=(-1/RC)VCE+(1/RC)VCC(1). Giao điểm

của đường thẳng có phương trình như (1) với đường biểu diễn mối quan hệ giữa I C
và VCE ứng với dòng I B=(VBB-VBE)/RB trên đặc tuyến ngõ ra mạc h EC xác định vị
trí của điểm làm việc tĩnh Q.
IC
IB4
IB3

VCC/RC

ICQ

IB2=(VCC-VBE)/RB

Q

IB1

VCEQ

VCC

VCE

Hình 3.9. Xác định điểm làm việc tĩnh Q theo phương pháp đồ thị
Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT

3.4.1.2. Dùng hai nguồn
VC C

IB

Rc

VBB VBE
RB B

RB B

I C I B

VB B

VCE VCC I C RC
.

Hình 3.10. Mạch phân cực bằng dòng I B cố định dùng hai nguồn
3.4.2. Phân cực bằng hồi tiếp từ collector
Hồi tiếp là sự đưa tín hiệu ngõ ra của b ộ khuếch đại trở ngược lại đầu vào.
Nếu tín hiệu hồi tiếp đưa về làm giảm điện áp vào bộ khuếch đại thì gọi đó là hồi
tiếp âm.
Điện trở R B dẫn điện áp từ cực C đưa ngược về cực B. Khi nhiệt độ tăng
dòng IC, IE tăng làm V C giảm, thông qua điện trở R B làm điện áp phân cực cho cực
B là VBE giảm, làm BJT dẫn yếu lại làm giảm dòng I C. Điện trở R B gọi là điện trở
hồi tiếp âm.
VC C
VCC VBE

IB
RB (1 ) RC
Rc
RB

I C I B
VCE VCC I C RC

.

Hình 3.12. Mạch phân cực bằng hồi tiếp từ collector
3.4.3. Phân cực bằng dòng Emitter
Mạch dùng hai điện trở RB1, RB2tạo thành cầu phân áp để phân cực thuận J E,
RC lấy điện áp từ nguồn V CC phân cực cho J C. RE là điện trở ổn định nhiệt
áp dụng định lý Thevenin, ta có sơ đồ mạch tương đương
VC C

(a)
Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

RB1

Rc

RB2

RE

.

/>

Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT
VCC

Rc

RBB

(b)
RE
VBB

Hình 3.13.
(a)Mạch phân cực bằng dòng Emitter
(b) Mạch tương đương theo định lý Thevenin
Trongđó
V BB

VCC R B 2
; R BB R B1 // R B 2
R B1 R B 2

IB

V BB V BE
; I C I B ; VCE VCC I C RC I E R E
R BB (1 ) R E

Ta biết khi nhiệt độ tăng, ba tham số của BJT sẽ thay đổi , đó là V BE, , IC.
Trong ba kiểu phân cực trên , kiểu phân cực bằng định dòn g Emitter cho ta dòng I C
ổn định nhất vì dòng I C hầu như không phụ thuộc vào vì ICVBB/RE nếu chọn
VBB>>VBE
Bài tập :
Cho sơ đồ mạch như hình 3.13a. Biết rằng R B1=32k; RB2=6,8k; Rc=3k;
RE =1,5k; R; =100;Vcc=15V. Xác định điểm làm việc tĩnh và biểu diễn nó trên
đặc tuyến ngõ ra.
Giải:
R BB R B1 // R B 2 32k // 6.8k 5.6k
V BB
IB

VCC R B 2
15 * 6,8

2,6V
R B1 R B 2 32 6,8

V BB V BE
2,6 0,7

0,012mA
R BB (1 ) R E 5,6 101 * 1,5

I C I B 100.0,012mA 1,2mA
VCE VCC I C RC I E Re VCC I C ( RC R E ) 15 0,012 * 4,5 9,6V

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 3: Transistor lưỡng cực BJT

IC(mA)

IB4
IB3

15/4,5
1,2

Q

IB2=0,012mA
IB1

VCE(V)
9,6
15V
Hình 3.14. Xác định điểm làm việc tĩnh Q theo phương pháp đồ thị

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
Mạch khuếch đại là mạch điện tử trong đó với một sự biến đổi nhỏ của
đại lượng điện ở đầu vào sẽ gây ra sự biến đổi lớn của đại lượng điện của đầu
ra. Các phần tử cơ bản của mạch điện là BJT có thể mắc theo sơ đồ B, E, C
Nội dung của chương này trình bày các kiểu mạch khuếch đại tín hiệu
nhỏ cơ bản dùng BJT như mạch EC, BC, CC và các mạch khuếch đại công suất
(khuếch đại tín hiệu lớn). Từ đó ta tính toán các thông số của mạch như hệ số
khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện, dạng sóng tại các vị trí trong
mạch...
Mục đích của chương này giúp sinh viên nắm được nguyên lý làm việc
của các mạch khuếch đại, các thông số cơ bản để ứng dụng trong việc thiết kế
mạch.
Các chỉ tiêu cơ bản của một mạch khuếch đại:

rS
vS

Mạch
khuếch
đại

Rt

Hình 4.1. Mạng bốn cực đại diện cho mạch khuếch đại.
Nguồn tín hiệu v S được đưa đến ngõ vào của linh kiện điện tử, như BJT...
Nhờ vai trò hoạt động của BJT, trên điện trở tải R t sẽ nhận được tín hiệu đã
được khuếch đại nghĩa là tín hiệu này biến thiê n cùng quy luật với tín hiệu v S
nhưng có biên độ lớn hơn nhiều.
Tuỳ theo dạng của tín hiệu cần khuếch đại mà chia thành các loại mạch
khuếch đại cơ bản sau:

Mạch khuếch đại tín hiệu biến thiên chậm (khuếch đại DC).
Mạch khuếch đại tín hiệu xoay chiều bao g ồm mạch khuếch đại tần số thấp,
trung bình và tần số cao.
Trong chương này, ta xét các mạch khuếch đại tần số trung bình.
Để đơn giản, giả thiết rằng nguồn tín hiệu v S cần khuếch đại có dạng
hình sin, tín hiệu ra trên tải vẫn có dạng hình sin (mạch khuếch đại lý tưởng).
Trong điều kiện đó, các đại lượng xoay chiều trong mạch như điện áp vào, dòng
điện vào, điện áp ra trên tải, dòng điện ra trên tải là những đại lượng hình sin.
Tín hiệu nhỏ là các đại lượng ở đầu vào, đầu ra biến thiên trong phạm vi
hẹp. Mạch khuếch đại tín hiệu nhỏ thường được đặt đầu tiên của một thiết bị
khuếch đại để khuếch đại tín hiệu còn chưa lớn. Dưới đây ta khảo sát các mạch
khuếch đại tín hiệu nhỏ theo phương pháp giải tích nghĩa là thay thế các mạch
cụ thể bằng sơ đồ tương đương xo ay chiều, sau đó tính toán các thông số đặc
trưng của mạch: hệ số khuếch đại điện áp, hệ số khuếch đại dòng điện , pha của
điện áp vào và điện áp ra ...

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
4.1. Sơ đồ tương đương của BJT đối với tín hiệu nhỏ xoay chiều theo tham
số chuẩn:
4.1.1. Mạch CE (Common Emittter):
B
Điện áp vào

C
Điện áp ra

rbe
rce
ib

E
Hình 4.2. Sơ đồ tương đương của BJT đối với mạch CE
Trong đó
rbe=rb+ (1+ )re
(4.1a)
re : điện trở vi phân của tiếp xúc J E.
re=26mV/ I E .
(4.1b)
rb : điện trở khối vùng Baze.
rc : điện trở vi phân của tiếp giáp J C.
ib : nguồn dòng điện được điều khiển bởi dòng i b.
4.1.2. Mạch BC ( Common Base ):
E
Điện áp vào

C
reb

Điện áp ra
rcb

ie

B
Hình 4.3. Sơ đồ tương đương của BJT đối với mạch CB

Trong đó

reb= re + rb/(1+ )
(4.2)
re : điện trở vi phân của tiếp x úc JE.
r e=26mV/ I E .
rb : điện trở khối vùng Baze.
rc : điện trở vi phân của tiếp giáp J C.
ie: nguồn dòng điện được điều khiển bởi dòng i e

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
4.1.3. Mạch CC: (Common Collector)
B

C

Điện áp vào

rbe
rce
ib

E

Điện áp ra

Hình 4.4. Sơ đồ tương đương của BJT đối với m ạch CC
Trong đó
rbe=rb+ (1+ )re
re : điện trở vi phân của tiếp xúc J E.
re=26mV/ I E .
rb : điện trở khối vùng Baze.
rc : điện trở vi phân của tiếp giáp J C.
ib: nguồn dòng điện được điều khiển bởi dòng i b
4.1.4. Nguyên tắc vẽ sơ đồ tương đương đối với tín hiệu xoay chiều;
Các tụ coi như nối tắt vì các tụ này có dung kháng rất nhỏ (gần như bằng
không ở tần số làm việc của mạch)
Nguồn một chiều Vcc coi như nối tắt vì giả thiết là nguồn lý tưởng có
nội trở bằng 0.
4.2. Mạch khuếch đại CE
4.2.1. Sơ đồ mạch:
Vcc
R1

Rc C2

C1

vt

CE
R2
vS

Re

Rt

Hình 4.5. Sơ đồ mạch khuếch đại CE
4.2.2. Tác dụng linh kiện:
R1,R2 : Điện trở phân cực;
RC : Điện trở tải cực C.
Vcc: nguồn một chiều;
vS: nguồn xoay chiều.
Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
rS: nội trở nguồn xoay chiều;
CE : nối tắt thành phần xoay chiều ở cực E.
Re : Điện trở ổn định nhiệt; R t : điện trở tải.
C1: tụ liên lạc ngõ vào, ngăn thành phần 1chiều về v S.
C2: tụ liên lạc ngõ ra, ngăn thành phần 1 chiều về phía tải.

Nguyên lý hoạt động:
Điện áp vào v S đưa đến đầu vào của mạch làm th ay đổi trạng thái hoạt động
của BTJ, các dòng điện base i b, ic có thể tăng hay giảm theo điện áp vào v s. Điện
áp biến thiên trên điện trở R C tạo nên điện áp xoay chiều trên cực Collector.
Điện áp này qua tụ C 2 được đưa đến điện trở R t của mạch khuếch đại.
vS
t

vC
t

vRt

t
Hình 4.6. Dạng sóng của nguồn tín hiệu, tại cực C, và tại ngõ ra.

4.2.3. Sơ đồ tương đương:

rS

B

C

iV

ib

ic
rbe

it

rce
Rt

R1//R2
vS

ib

Rc

E
Hình 4.7. Sơ đồ tương đương của mạch CE.
4.2.4. Tính toán tham số của mạch:
4.2.4.1. Điện trở vào của mạch:

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
RV ( R1 // R 2 ) // rbe
rbe

u be ib rb re i e

ib
ib

(4.3)

i r 1 re ib
b b
ib
rb 1 re

Nếu R1//R2 >>rbe thì RV=rbe
4.2.4.2. Hệ số khuếch đại dòng điện K i

Hệ số khuếch đại dòng điện K i là tỷ số của dòng điện ra và dòng điện
vào của mạch.
Ki

it ib i c it
. .
i v i v ib i c

i t . R t i C . R C // R t

Ta có:



i V R V i b rV
iC ib

Ki

Vậy

RV
R // Rt
. . C
rV
Rt

(4.4)

Hệ số khuếch đại dòng điện K i phụ thuộc vào của BJT, giá trị điện trở

của bộ phân áp, điện trở Rc, R t. Nếu ta chọn R 1//R2>>rV, Rc>>Rt thì K i.
Mạch EC có hệ số khuếch đại dòng điện lớn.
4.2.4.3. Hệ số khuếch đ ại điện áp K u
Hệ số khuếch đại điện áp K u là tỷ số của điện áp trên tải và điện áp vào
của mạch.
Ku

vT vT
i t Rt


vV vs
iV rs RV

(4.5)

Rt
R R // Rt
Ki
. V . C
rs Rt
rV rs RV

Nếu R1//R2>>rV, rs rất nhỏ, lớn thì hệ số khuếch đại điện áp K u lớn.
Dấu trừ biểu thị điện áp ra với điện áp vào ngược pha nhau.
Bài tập 1:
Cho sơ đồ mạch như hình vẽ sau.
Vcc
R1

Rc C2

C1

vt

CE
Re
vS

Rt

Hình 4.8. Mạch khuếch đại CE
Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
R1=280 k; Rc=1 k; Re=0,5 k; Rt=1 k;
=100; r S=0 ; V CC =15V. Tính hệ số khuếch đại điện áp của mạch.
Trước hết tính chế độ tĩnh của mạch

IB

Vcc V BE
R 1 (1 ) Re

(15 0.7)V
0.043mA

(280 51)k
I C I B 100.0,043mA 4,3mA



VCE VCC I C RC I E Re

VCC I C RC Re 15V (4,3mA)(1,5k) 8,55V

B
rS

C

iV

ic

ib

rbe

it

rce
Rt

R1
vS

Rc

ib

E
Hình 4.9. Sơ đồ tương đương của mạch ở hình 4.8
re

VT
V
T
IE
IC

26mV
6 rbe 600
4,3mA
RV R1 // rbe 280 k // 600 600



Ku

RC // Rt
0 .5

83
re
0.006

Câu hỏi mở rộng:
Với sơ đồ mạch như hình 4.8, nếu không có tụ CE thì hệ số khuếch đại
điện áp của mạch như thế nào? Nhận xét và giải thích tại sao.
Trả lời:
Nếu không có tụ C E thì trong sơ đồ tương đương của mạch sẽ có Re nối
giữa cực E và điểm đất. Như vậy điện áp xoay chiều v S sẽ bị rơi một phần trên
Re nên làm cho điện áp đặt lên tiếp xúc J E của BJT bị giảm. Nên điện áp ra trên
tải sẽ bị giảm theo, vì vậy hệ số khuếch đại điện áp của mạch gi ảm. Ta chỉ cần
nhận xét và giải thích như vậy chứ không cần phải tính lại hệ số khuếch đại
điện áp vì câu hỏi không yêu cầu.
Bài tập 2

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT
Tính hệ số khuếch đại của mạch (hình 4.8) trong trường hợp không có tụ
CE. Từ đó giải thích tác dụng của tụ CE và cách t ính chọn tụ CE như thế nào?
Hệ thống lại các vấn đề cơ bản vừa học.
4.3. Mạch khuếch đại CB
4.3.1. Sơ đồ mạch:

VCC

Rc
R1
C2

C1
Cb

Rt
R2

Re

rS
VS

Hình 4.10 . Sơ đồ mạch khuếch đại CB
4.3.2. Tác dụng linh kiện:
R1,R2 ,RC : Điện trở phân cực.
Vcc: nguồn một chiều.
vs: nguồn xoay chiều.
rs: nội trở nguồn xoay chiều;
Re : Điện trở ổn định nhiệt.
C1: tụ liên lạc ngõ vào, ngăn thành phần 1c về E n.
C2: tụ liên lạc ngõ ra, cản thành phần 1 chiều về phía tải.
Cb : nối tắt thành phần xoay chiều;
Rt : điện trở tải.
4.3.3. Sơ đồ tương đương:
rS

iV

ie

reb

iC

it

rcb
Rt

Re
vS

i e

Rc

Hình 4.11. Sơ đồ tương đương của mạch CE.
4.3.4.Tính toán tham số của mạch:
4.3.4.1. Điện trở vào của mạch:
Ta có:

Rv= Re //reb

(4.6)

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>

Chương 4: Mạch khuếch đại dùng BJT

trong đó

reb

veb ib rb reie
r

re b
ie
ie
1

(4.7)

4.3.4.2. Hệ số khuếch đại K i
Hệ số khuếch đại K i là tỷ số của dòng điện ra tải và dòng điện vào
của mạch
Ki

it
i i i
e . c. t
iV iV i e iC

i T . R T i C . R C // R t

Ta có:

i V R V i e rV
iC ie

Ki

Vậy

RV
R // Rt
. . C
rV
Rt

(4.8)

Hệ số khuếch đại dòng điện K i của mạch BC <1.
III.4.3. Hệ số khuếch đại điện áp K u
Hệ số khuếch đại điện á p Ku là tỷ số của điện áp trên tải và điện áp vào
của mạch.
Ku

vt vt
i t Rt

vV vs iV rs RV

(4.9)

Rt
R R // Rt

Ki
V . C
rs Rt
rV rs RV

Điện áp ra với điện áp vào cùng pha nhau.
Hệ số khuếch đại điện áp K u của mạch BC >>1.
Ku càng lớn khi R n càng nhỏ.
Bài tập 3:
Cho sơ đồ mạch như hình 4.11. R 1=68 k; R2=22 k; Rc=1 k; Re=1
k; Rt=1 k; =100; r S =100; VCC =15V
Tính hệ số khuếch đại điện áp của mạch.
4.4. Mạch khuếch đại CC
4.4.1. Sơ đồ mạch:
VCC
R1
C1
Q
C2
rS
R2
vS

Re
Rt

Hình 4.12. Sơ đồ mạch khuếch đại kiểu CC

Bài giảng môn Kỹ thuật điện tử
CuuDuongThanCong.com

/>