Tài liệu thiết kế và thi công bộ thí nghiệm điện tử công suất, chương 2 docx

Chương 2: TRANSISTOR CÔNG SUẤT
1. Cấu tạo.
Transistor được cấu tạo bởi 3 lớp bán dẫn như hình vẽ :
C E C E
B B
Cực phát E(emitter)
Cực nền B(base)
Cực thu C (collector)
Có 2 loại transistor : NPN, PNP.
Ký hiệu : T, TRANSISTOR hay Q.
2. Nguyên lý hoạt động.
Transistor làm việc khi ta đã phân cực, nó có thể làm việc ở ba
trạng thái : dẫn, ngắt và bảo hoà.
a . Transistor NPN.
Về cấu tạo được xem như hai diode ghép ngược (hình I.2a).
Transistor sẽ dẫn điện khi nó được cung cấp điện thế các cực, lúc
đó diode BE được phân cực thuận và diode BC được phân cực
nghòch.

Hình I.5
Cấu tạo của transistor loại PNP.
P
C
E
B
C
E
P N
P
B
Phân cực

thuận
Phân cực nghòch
-
+
Phân
cực
thuận
-
+
-
N
Phân
cực
nghòch
+ +
-
-
Hình I.7
Cấu tạo của transistorvẽ bằng diode.
DIODEDIODE
DIODE
DIODE
P N P
N P N
B
E
C
B
C
E

NPN
PNPPNP
Hình I.6
Cấu tạo của transistor loại PNP.
Transistor PNP về cấu tạo được xem như hình I2b. Nó sẽ dẫn
khi được cung cấp điện thế các cực và lúc này diode BE được phân
cực thuận, diode BC được phân cực nghòch.
Lưu ý : Không nhất thiết hai diode nối tiếp ngược nhau thì hiện
được chức năng của Transistor. Vì khi đó không có tác dụng tương
hổ lỗ nhau của hai tiếp giáp P-N.
Transistor loại NPN Ở chế độ khuếch đại thì :
I
c
=  I
b
V
ce
=V
cc
–I
c
R
c
3. Đặc tuyến làm việc của Transistor.
a. Đặc tuyến tónh :Uce =f(Ic).
Để cho khi Transistor dẫn, điện áp sụt bên trong có giá trò nhỏ
và phải cho nó làm làm việc ở chế độ bảo hoà, tức là I
b
phải đủ lớn
để I

c
cho điện áp sụt V
ce
nhỏ nhất.
Uce
400 Vùng tuyến tính
300 Vùng gần bảo hòa
200
1 Vùng bảo hòa
0
10 20 30 Ic Ic
b. Đặc tuyến ngỏ vào : I
b
/U
be
.
Đặc tuyến I
b
/U
ce
có dạng giống như điện tuyến của diode, sau
khi điện thế U
be
tăng đến trò số điện thế thềm U thì bắt đầu có
dòng điện I
b
và dòng điện I
b
cũng tăng lên theo hàm số mũ như
Hình I.8

Đặt tuyến tónh của transistor.
dng điện I
d
của diode. Cứ mỗi điện thế U
be
thì dòng điện I
b
có trò
số khác nhau.
I
B
(A)


0 U Umax Ube
c. Đặc tuyến ngỏ ra : I
c
/U
ce
.
Khi điều chỉnh nguồn V
cc
thì dòng điện I
c
tăng nhanh và sau khi
đặt trò số I
c
=I
b
thì gần như I

c
không thay đổi mặc dù V
ce
tiếp tục
tăng cao. Muốn dòng điện I
c
tăng cao hơn thì phải tăng phân cực B
để có I
b
tăng cao hơn, khi đó dòng I
c
sẽ tăng theo V
ce
trên đường
đặc tuyến cao hơn.

Ic(mA) I
B5

I
B4
I
B3

I
B2
Hình I.9
Đặt tuyến ngỏ vào của transistor.
I
B1

0 Uce
4. Các thông số kỹ thuật của Transistor.
a . Độ khuyết đại dòng điện

:
Độ khuyết đại dòng điện  của Transistor
thật ra không phải là một hằng số

max
mà  có trò số thay đổi theo dòng điện I
c
.

Ic
0
Khi dòng điện I
c
nhỏ thì  thấp, dòng điện I
c
tăng thì  tăng
đến giá trò cực đại

max
nếu tiếp tục tăng I
c
đến mức bảo hoà thì
 lại giảm.
a. Điện thế giới hạn :
Điện thế đánh thủng BV (Breakdown Voltage) là điện thế
ngược tối đa đặt vào giữa các cặp cực, nếu quá điện thế này thì

Transistor sẽ bò hư.
có ba loại điện thế giới hạn :
* BV
CEO
điện thế đánh thủng giữa C và E khi cực B hở.
* BV
CBO
điện thế đánh thủng giữa cực C và B khi cực E hở.
* BV
EBO
điện thế đánh thủng giữa E và B khi cực C hở.
Hình I.11
Đặt tuyến khuếch đại dòng.
Hình I.10
Đặc tuyến ngỏ ra của transistor.
* U
CEsat
điện áp U
CE
khi Transistor dẫn dòng bảo hoà.
b. Dòng điện giới hạn :
Dòng điện qua Transistor phải được giới hạn ở một mức cho
phép, nếu quá trò số này thì Transistor sẽ bò hư.
Ta có I
Cmax
là dòng điện tối đa ở cực C và I
Bmax
là dòng điện tối
đa ở cực B.
c. 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 :
P
T
= I
C
U
CE
Mỗi transistor đều có một công suất giới hạn gọi là công
suất tiêu tán tối đa P
Dmax
(Dissilution). Nếu công suất sinh ra
trên BJT lớn hơn công suất P
Dmax
thì BJT sẽ bò hư.
d. Tần số cắt :
Tần số cắt (f cut-off) là tần số mà BJT hết khả năng khuếch
đại, lúc đó điện thế ngỏ ra bằng điện thế ngỏ vào.
5. Tổn hao BJT.
Trong lúc chuyển mạch, điện áp trên các cực và dòng điện
của BJT lớn, tích của điện áp với dòng điện và thời gian chuyển
mạch tạo nên tổn hao năng lượng trong một lần chuyển mạch.
Công suất tổn hao chính xác do chuyển mạch là hàm số của các
thông số của mạch phụ tải và dạng biến thiên của dòng điện
gốc.
6. Ứng dụng :
* Dùng để làm nhiệm vụ khuếch đại trong các mạch khuếch
đại.
* Làm nhiệm vụ đóng, ngắt trong các nguồn xung.

Tóm lại BJT rất thông dụng và có mặt trong hầu hết các
mạch điện.