Slide bộ môn 3i đại học bách khoa hà nội transistor lưỡng cực
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (621.89 KB, 21 trang )
Transistor lưỡng cực
Bipolar Junction Transistor
Nguyễn Quốc Cường
Bộ môn 3I – ĐHBK HN
1
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Giới thiệu
•
BJT được phát minh vào năm 1948 tại Bell Telephone Lab
•
MOSFET được biết đến trước BJT tuy nhiên chỉ được sử
dụng nhiều trong công nghệ chế tạo IC từ năm 1980s
•
BJT ngày nay được sử dụng
•
–
chế tại linh kiện rời công suất lớn
–
chế tạo IC hoạt động ở tần số cao
Các ứng dụng
–
các thiết bị điện tử trong automotive
–
các thiết bị truyền tin không dây
2
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Cấu trúc đơn giản của BJT kiểu npn
3
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Cấu trúc đơn giản của BJT kiểu pnp
4
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
•
•
•
BJT là thiết bị 3 cực
–
Emitter (E)
–
Base (B)
–
Collector (C)
BJT có 2 tiếp giáp pn
–
Tiếp giáp emitter-base (EBJ)
–
Tiếp giáp collector-base (CBJ)
Tùy thuộc vào các chế độ phân cực khác nhau cho 2 tiếp
giáp này BJT có các chế độ hoạt động khác nhau
5
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Chế độ hoạt động của BJT
6
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Chế độ tích cực
7
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
dịng điện
•
•
EBJ phân cực thuận:
–
điện tử khuếch tán từ E Æ B
–
lỗ trống khuếch tán từ B Æ E
–
tại B, một số ít e sẽ tái hợp với một số lỗ trống, còn phần lớn
sẽ di chuyển đến gần tiếp giáp CBJ
CBJ phân cực ngược
–
các e trong vùng B sẽ được đẩy qua CBJ do tác dụng của điện
trường
–
một số ít lỗ trống từ C sẽ được đẩy qua CBJ vào vùng B
8
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
•
Nếu nhìn từ các cực E,B,C ta có 3 dịng điện tương ứng là iE, iB và
iC
iC = β iB
iE = iB + iC = (1 + β )iB
α =
β
β +1
iC = α iE
–
β: hệ số khuếch đại dòng emitter chung
–
α: hế số khuếch đại dòng base chung
–
Thường các hệ số β được chế tạo lớn (~ α gần 1)
9
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Mơ hình Ebers-Moll (EM)
Mơ hình EM cho phép xác định tất cả
các chế độ hoạt động của BJT.
Biểu thức Ebers-Moll
iE = iDE − α RiDC
iC = −iDC + α F iDE
iDE
⎡
⎛ VBE ⎞ ⎤
= iSE ⎢ exp ⎜
− 1⎥
⎟
⎝ VT ⎠ ⎦
⎣
⎡
⎛ VBC ⎞ ⎤
− 1⎥
iDC = iSC ⎢exp ⎜
⎟
⎝ VT ⎠ ⎦
⎣
α F iSE = α RiSC
Mơ hình EM của npn
10
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Transistor pnp
•
Hoạt động của pnp tương tự như npn, chỉ có điểm khác biệt
là dịng điện chủ yếu được tạo lên bởi các lỗ trống từ E đến
B
11
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Ký hiệu
12
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Đặc tính dịng điện – điện áp
•
Họ đường cong đặc tính I-V
–
iC-vCB với iE = const
–
iC-vCE với iB = const
13
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Đặc tính iC-vCB
14
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
•
Để đo đặc tính iC-vCB: Với mỗi giá trị iE thay đổi vCB để đo
được dịng iC
•
Trong vùng tích cực thuận
–
Dịng iC tăng ít khi vCB tăng, mặc dù iE giữ cố định Ỉ hiệu ứng
Early
–
Ứng với vCB lớn, dịng iC tăng rất nhanh Ỉ hiện tượng
breakdown
–
Hệ số alpha : có 2 kiểu định nghĩa (thực tế 2 hệ số này sai
khác không nhiều)
iC
α ≡
iE
∆i
α ≡ C
∆iE
được gọi là hệ số α tổng hay hệ số α tín hiệu lớn
được gọi là hệ số tín hiệu nhỏ
vCB = const
15
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
•
Trong vùng bão hòa
–
Điện áp vCB < -0.4 V
–
Thường chênh áp vBE = 0.7V Ỉ vCE bão hịa = 0.1V đến 0.3V
16
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Hiệu ứng Early
•
•
Trong vùng tích cực thuận
–
Lý tưởng: iC = αiE Ỉ đặc tính iC-vCB là đường nằm ngang
–
Thực tế: khi vCB tăng Ỉ iC tăng Ỉ hiệu ứng Early
Mắc mạch emitter chung (như hình vẽ), ứng với mỗi vBE
thay đổi vCE ta thu được các giá trị iC khác nhau
–
Theo mơ hinhf Ebers-Moll khi vBE = const thì iC phụ thuộc rất ít
vào vCE (do vBC < 0)
–
Thực tế iC có thể phụ thuộc nhiều vào vCE (hay vBC)
–
Nếu kéo dài các đương iC-vCE trong vùng tích cực thuận sẽ gặp
nhau tại điểm VA gọi là điện áp Early (cỡ 50V đến 100V)
17
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
18
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Đặc tính iC-vCE
19
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Miền tích cực
iC
β F ≡ β dc ≡
iB
β ac =
∆iC
∆iB
Hệ số khuếch đại dòng dc
Hệ số khuếch đại dòng ac
vCE = const
• Hệ số khuếch đại dịng dc và ac trong thực tế thường sai
khác từ 10% đến 20%
• Hệ số βdc phụ thuộc vào điểm làm việc
• Trong phân tích gần đúng thường giả thiết hệ số βdc là
khơng đổi
20
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
Miền bão hịa
•
Xem xét điểm X trong
miền bão hịa
iCsat < βFiB
iCsat
β forced ≡
iB
β forced < βF
21
Transistor lưỡng cực
Nguyễn Quốc Cường
CuuDuongThanCong.com
/>
