Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.26 MB, 20 trang )
<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>
Linh kiện thụ động
Linh kiện tích cực
Linh kiện quang ñiện tử
ðiện áp và dịng điện
Nguồn áp và nguồn dịng
ðịnh luật Ohm
MSI (Medium Semiconductor IC)
LSI (Large Semiconductor IC)
VLSI (Very Large Semiconductor IC)
1µF= 10-6 F.
1nF= 10-9 F.
1pF= 10-12 F.
Diod chỉnh lưu
Diode tách sóng
Diode ổn áp (diode Zener)
Diode biến dung (diode
varicap hoặc varactor)
NPN
PNP
U=I.R
Georg Ohm
Tổng ñiện áp các nhánh trong
vòng bằng 0.
ΣΣV=0.ΣΣ
Gustav Kirchoff
Tổng dịng điện tại một nút
bằng 0.
Hạt nhân (điện tích dương)
ðiện tử (điện tích âm)
ρ↓
ρ↓
ρ↑
T0<sub>↑</sub>
10-6<sub>÷10</sub>-4<sub>Ωcm</sub>
10-6<sub>÷10</sub>-4<sub>Ωcm</sub>
10-6<sub>÷10</sub>-4<sub>Ωcm</sub>
ðiện trở suất ρ
Chất cách điện
Chất bán dẫn
Chất dẫn điện
Giãn ñồ năng lượng của vật chất
Vùng hóa trị: Liên kết hóa trị giữa ñiện tử và hạt nhân.
Vùng tự do: ðiện tử liên kết yếu với hạt nhân, có thể di chuyển.
Vùng cấm: Là vùng trung gian, hàng rào năng lượng ñể chuyển
Ge: Germanium
Si: Silicium
Si Si Si
Si Si Si
Si Si Si
Cấu trúc tinh thể của Si
Gọi n: mật ñộ ñiện tử, p:
mật ñộ lỗ trống
Chất bán dẫn thuần: n=p.
Chất bán dẫn tạp loại N:
Pha thêm chất thuộc nhóm V trong bảng tuần hồn Mendeleev
vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Phospho vào Si.
Nguyên tử tạp chất thừa 1 e lớp ngoài cùng liên kết yếu với hạt
nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng lượng yếu
n>p
Si Si Si
Si P Si
Si Si Si
Chất bán dẫn tạp loại P:
Pha thêm chất thuộc nhóm III trong bảng tuần hoàn Mendeleev
vao chất bán dẫn thuần, ví dụ Bo vào Si.
Nguyên tử tạp chất thiếu 1 e lớp ngoài cùng nên xuất hiện một lỗ
trống liên kết yếu với hạt nhân, dễ dàng bị ion hóa nhờ một năng
lượng yếu
p>n
Si Si Si
Si Bo Si
P N
ANODE
D1
DIODE
CATHODE
Ge: Utx=Vγ~0.3V
Si: U<sub>tx</sub>=V<sub>γ</sub>~0.6V
E
Âm nguồn thu hút hạt mang
điện tích dương (lỗ trống)
Dương nguồn thu hút các hạt
mang điện tích âm (điện tử)
Vùng trống càng lớn hơn.
Gần đúng: Khơng có dịng
điện qua diode khi phân cực
ngược.
Dịng ñiện này là dòng ñiện
của các hạt thiểu số gọi là
dịng trơi.
Giá trị dịng điện rất bé.
E
Nguồn 1 chiều tạo điện trường
E như hình vẽ.
ðiện trường này hút các ñiện
tử từ âm nguồn qua P, qua N
về dương nguồn sinh dịng
điện theo hướng ngược lại
Ing
Âm nguồn thu hút hạt mang
điện tích dương (lỗ trống)
Dương nguồn thu hút các hạt
mang điện tích âm (điện tử)
Vùng trống biến mất.
Dịng điện này là dịng điện
của các hạt đa số gọi là dịng
khuếch tán.
Giá trị dịng điện lớn.
E
Nguồn 1 chiều tạo điện trường
E như hình vẽ.
ðiện trường này hút các điện
tử từ âm nguồn qua P, qua N
về dương nguồn sinh dịng
điện theo hướng ngược lại
Ith
-e
I<sub>d</sub>=I<sub>s</sub>eqU/kT.
Với
ðiện tích: q=1,6.10-19C.
Hằng số Bolzmal: k=1,38.10-23J/K.
Nhiệt ñộ tuyệt ñối: T (0K).
ðiện áp trên diode: U.
Dịng điện ngược bão hịa: I<sub>S </sub>chỉ phụ thuộc nồng ñộ tạp chất,
cấu tạo các lớp bán dẫn mà không phụ thuộc U (xem như
hằng số).
Gọi điện áp trên 2 cực của diode là U.
Dịng điện tổng cộng qua diode là:
I=I<sub>d</sub>+I<sub>g.</sub>
ISeq0/kT+Ig=0.
=> Ig=-IS.
I=I<sub>s</sub>(eqU/kT-1)
Ith(mA)
Uth (V)
Ing(
Ung(V)
0.5
5
A’
B’ B
A
C’
D’
C
D
ðoạn AB (A’B’): phân cực thuận,
U gần như khơng đổi khi I thay
ñổi.
Ge: U~0.3V
Si: U~0.6V.
ðoạn làm việc của diode chỉnh
lưu
ðoạn CD (C’D’): phân cực ngược,
U gần như khơng đổi khi I thay đổi.
ðoạn làm việc của diode zener
Rth~100-500Ω.
Rng~10kΩ-3MΩ.
r<sub>dng</sub>>>r<sub>dth</sub>
Diode tần số cao, diode tần số thấp.
Diode cơng suất cao, trung bình, thấp.
V0=0, vs<VD0.
V<sub>0</sub>=(v<sub>s</sub>-V<sub>D0</sub>)R/(R+r<sub>D</sub>).
NPN
NPN PNPPNP
n
n pp nn
E
B
C E pp nn pp
B
C
Cấu tạo Cấu tạo
B
C
E
Ký hiệu
B
C
E
Ký hiệu
N P N
R<sub>E</sub> <sub>R</sub>
C
E<sub>E</sub> E<sub>C</sub>
E=E<sub>E</sub>+E<sub>C</sub>
E<sub>E</sub> E<sub>C</sub>
I<sub>C</sub>
I<sub>B</sub>
I<sub>E</sub>
Từ hình vẽ:
I<sub>E</sub>= I<sub>B</sub>+ I<sub>C</sub>
ðịnh nghĩa hệ số truyền ñạt dịng điện:
α = I<sub>C</sub>/I<sub>E.</sub>
ðỊnh nghĩa hệ số khuếch đại dịng điện:
β = I<sub>C</sub>/ I<sub>B.</sub>
Như vậy,
β = I<sub>C</sub>/ (I<sub>E</sub>–I<sub>C</sub>) = α /(1- α);
α = β/ (β+1).
Do đó,
I<sub>C</sub>= α I<sub>E</sub>;
I<sub>B</sub>= (1-α) I<sub>E;</sub>
B
B
C
C
E
E
I
I<sub>E</sub><sub>E</sub> II<sub>C</sub><sub>C</sub>
I
I<sub>B</sub><sub>B</sub>
-+
+
V
V<sub>BE</sub><sub>BE</sub> VV<sub>BC</sub><sub>BC</sub>
+
+
-- VV<sub>CE</sub><sub>CE</sub>
B
B
C
C
E
E
I
I<sub>E</sub><sub>E</sub> II<sub>C</sub><sub>C</sub>
I
I<sub>B</sub><sub>B</sub>
-+
+
V
V<sub>EB</sub><sub>EB</sub> VV<sub>CB</sub><sub>CB</sub>
+
+
-+
+ VV<sub>EC</sub><sub>EC</sub> -
I
I<sub>E</sub><sub>E</sub>= I= I<sub>B</sub><sub>B</sub>+ I+ I<sub>C</sub><sub>C</sub>
V
V<sub>CE</sub><sub>CE</sub>= = --VV<sub>BC</sub><sub>BC</sub>+ V+ V<sub>BE</sub><sub>BE</sub>
I
I<sub>E</sub><sub>E</sub>= I= I<sub>B</sub><sub>B</sub>+ I+ I<sub>C</sub><sub>C</sub>
V
V<sub>EC</sub><sub>EC</sub>= V= V<sub>EB</sub><sub>EB</sub>--VV<sub>CB</sub><sub>CB</sub>
Cho BJT như hình vẽ.
Với IB = 50 µ A , IC = 1 mA
Tìm: IE , β và α
Giải:
IE = IB + IC = 0.05 mA + 1 mA = 1.05 mA
= IC / IB = 1 mA / 0.05 mA = 20
α = IC / IE = 1 mA / 1.05 mA = 0.95238
α cịn có thể tính theo β.
α = β = 20 = 0.95238
β + 1 21
+
+
_
I<sub>C</sub><sub>C</sub>
I
I<sub>E</sub><sub>E</sub>
I
I<sub>B</sub><sub>B</sub>
E
E
B
B
C
C
V
V<sub>CB</sub><sub>CB</sub>
V
V<sub>BE</sub><sub>BE</sub>
Giữ giá trị I<sub>B</sub> khơng đổi, thay đổi E<sub>C</sub>, xác định I<sub>C</sub>, ta có:
I<sub>C</sub>=f(U<sub>CE</sub>)
I<sub>B</sub>=const
V
mA
µA
E<sub>C</sub>
E<sub>B</sub>
R<sub>B</sub>
R<sub>C</sub>
Q UCE
I<sub>B</sub>
I<sub>C</sub>
U
U<sub>CE</sub><sub>CE</sub>
I
I<sub>C</sub><sub>C</sub>
V
Vùùngngttííchch
c
cựựcc
I
I<sub>B</sub><sub>B</sub>
V
Vùùngngbãobãohịahịa
V
VùùngngccắắttII<sub>B</sub><sub>B</sub>= 0= 0
I2=IC
U2=UCE
U1=UBE
I1=IB
1
1' 2'
2
Hệ phương trình:
U1=z11I1+z12I2.
U2=z21I1+z22I2.
Ở dạng ma trận:
U1 z11 z12 I2 .
U2 z21 z22 I2 .
z<sub>11</sub>=U<sub>1 , </sub>z<sub>12</sub>=U<sub>1 ,</sub>
I<sub>1 </sub>I<sub>2</sub>=0 I<sub>2 </sub>I<sub>1</sub>=0
z<sub>21</sub>= I<sub>2 , </sub>z<sub>22</sub>= I<sub>2 ,</sub>
U<sub>1 </sub>I<sub>2</sub>=0 U<sub>2 </sub>I<sub>1</sub>=0
z<sub>11</sub>: Trở kháng vào của
BJT khi hở mạch ngõ ra.
z<sub>12</sub>: Trở kháng ngược của
BJT khi hở mạch ngõ
vào.
z<sub>21</sub>: Trở kháng thuận của
BJT khi hở mạch ngõ ra.
z<sub>22</sub>: Trở kháng ra của BJT
khi hở mạch ngõ vào.
Hệ phương trình:
I<sub>1</sub>=y<sub>11</sub>U<sub>1</sub>+y<sub>12</sub>U<sub>2</sub>.
I2=y21U1+y22U2.
Ở dạng ma trận:
I<sub>1 </sub>y<sub>11 </sub>y<sub>12 </sub>U<sub>2 </sub>.
I<sub>2 </sub>y<sub>21 </sub>y<sub>22 </sub>U<sub>2 </sub>.
y<sub>11</sub>= I<sub>1 , </sub>y<sub>12</sub>=I<sub>1 ,</sub>
U<sub>1 </sub>U<sub>2</sub>=0 U<sub>2 </sub>U<sub>1</sub>=0
y<sub>21</sub>= I<sub>2 , </sub>y<sub>22</sub>= I<sub>2 ,</sub>
U<sub>1 </sub>U<sub>2</sub>=0 U<sub>2 </sub>U<sub>1</sub>=0
y<sub>11</sub>: Dẫn nạp vào của BJT
khi ngắn mạch ngõ ra.
y<sub>12</sub>: Dẫn nạp ngược của
BJT khi ngắn mạch ngõ
vào.
y<sub>21</sub>: Dẫn nạp thuận của
BJT khi ngắn mạch ngõ
ra.
y<sub>22</sub>: Dẫn nạp ra của BJT
khi ngắn mạch ngõ vào.
Hệ phương trình:
U<sub>1</sub>=h<sub>11</sub>I<sub>1</sub>+h<sub>12</sub>U<sub>2</sub>.
I2 =h21I1+h22U2.
Ở dạng ma trận:
U<sub>1 </sub>h<sub>11 </sub>h<sub>12 </sub>I<sub>2 </sub>.
I<sub>2 </sub>h<sub>21 </sub>h<sub>22 </sub>U<sub>2 </sub>.
h<sub>11</sub>=U<sub>1 , </sub>h<sub>12</sub>=U<sub>1 ,</sub>
I<sub>1 </sub>U<sub>2</sub>=0 U<sub>2 </sub>I<sub>1</sub>=0
h<sub>21</sub>=I<sub>2 , </sub>h<sub>22</sub>=I<sub>2 ,</sub>
I<sub>1 </sub>U<sub>2</sub>=0 U<sub>2 </sub>I<sub>1</sub>=0
h<sub>11</sub>: Trở kháng vào của
BJT khi ngắn mạch ngõ
ra.
h<sub>12</sub>: Hệ số hồi tiếp ñiện
áp của BJT khi hở mạch
ngõ vào.
h<sub>21</sub>: Hệ số khuếch đại
dịng điện của BJT khi
ngắn mạch ngõ ra.
h<sub>22</sub>: Dẫn nạp ra của BJT
Tiếp xúc B-E ñược phân cực thuận.
Tiếp xúc B-C ñược phân cực ngược.
ðối với BJT Ge: Vγ~0.3V
ðối với BJT Si: Vγ~0.6V
ðường tải tĩnh ñược vẽ
trên ñặc tuyến tĩnh của
BJT. Quan hệ: I<sub>C</sub>=f(U<sub>CE</sub>).
ðiểm làm việc tĩnh nằm
trên ñường tải tĩnh ứng
với khi khơng có tín hiệu
vào (xác ñịnh chế ñộ
phân cực cho BJT).
ðiểm làm việc tĩnh nằm
càng gần trung tâm KL
càng ổn ñịnh.
L
K
IB=0
IB=max
IB=(VB-UBE)/RB.
UCE=VCC-ICRC.