TRANSISTOR MỐI NỐI LƯỠNG CỰC

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực hương 4 TANSISTO MỐI NỐI LƯỠNG Ự Transistor mối nối lưỡng cực (JT) được phát minh vào năm 1948 bởi John ardeen và Walter rittain tại phòng thí nghiệm ell (ở Mỹ). Một năm sau nguyên lí hoạt động của nó được William Shockley giải thích. Những phát minh ra JT đã được trao giải thưởng Nobel Vật lí năm 1956. Sự ra đời của JT đã ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển điện tử học. JT ipolar Junction Transistor Transistor mối nối lưỡng cực Transistor tiếp xúc lưỡng cực Transistor tiếp giáp hai cực Transistor lưỡng nối Transistor lưỡng cực. 4.1. ấu tạo kí hiệu N P N (a) (b) (c) Hình 4.1. ấu tạo (a) mạch tương đương với cấu tạo (b) kí hiệu (c) của JT loại NPN. P N P V PNP (a) (b) (c) Hình 4.2. ấu tạo (a) mạch tương đương với cấu tạo (b) kí hiệu (c) của JT loại PNP. JT là một linh kiện bán dẫn được tạo thành từ hai mối nối P N, nhưng có một vùng chung gọi là vùng nền. Tùy theo sự sắp xếp các vùng bán dẫn mà ta có hai loại JT: NPN, PNP. 63

a vùng bán dẫn được tiếp xúc kim loại nối dây ra thành ba cực: - ực nền: (ase) - ực thu: (ollector) - ực phát: (mitter) hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Trong thực tế, vùng nền rất hẹp so với hai vùng kia. Vùng thu và vùng phát tuy có cùng chất bán dẫn nhưng khác nhau về kích thước và nồng độ tạp chất nên ta không thể hoán đổi vị trí cho nhau. 4.2. Nguyên lí hoạt động I I e I c e e Khi chưa có nguồn cấp điện V, V thì JT có hai mối nối P N ở trạng thái cân bằng và hàng rào điện thế ở mỗi mối nối duy trì trạng thái cân bằng này. thuận. Với hình 4.3, ta chọn nguồn V» V và trị số điện trở sao cho thỏa điều kiện: nghịch. - + - - V - Mối nối P N giữa và (lớp tiếp giáp, lớp tiếp xúc J ) được phân cực - Mối nối P N giữa và (lớp tiếp giáp, lớp tiếp xúc J ) được phân cực - V đạt thế ngưỡng tùy loại JT. Điện tử từ cực âm của nguồn V di chuyển vào vùng phát qua vùng nền, đáng lẽ trở về cực dương của nguồn V nhưng vì: vùng nền rất hẹp so với hai vùng kia và nguồn V» V nên đa số điện tử từ vùng nền vào vùng thu, tới cực dương của nguồn V, một ít điện tử còn lại về cực dương của nguồn V. Sự dịch chuyển của điện tử tạo thành dòng điện: - Dòng vào cực nền gọi là dòng I. - Dòng vào cực thu gọi là dòng I. - Dòng từ cực phát ra gọi là dòng I. Ngoài ra, mối nối P N giữa và được phân cực nghịch còn có dòng rò (rỉ) rất nhỏ gọi là I O. 64 + Vcc Hình 4.3. Mạch khảo sát để giải thích nguyên lí hoạt động của JT.

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực 4.3. Hệ thức liên hệ giữa các dòng điện I I I V V Hình 4.4. Mạch tương đương với hình 4.3 Sự dịch chuyển của các điện tử như trên cho thấy: I = I + I (4.1) I = I (4.2) = (Tổng số điện tử dịch chuyển đến vùng thu) / (Tổng số điện tử dịch chuyển từ vùng phát) Hệ số gần bằng 1. Từ (4.2) ta có: Thế (4.3) vào (4.1) ta có: Đặt I I (4.3) I I I 1 I( 1) I I I 1 (4.4) β (4.5) 1 β được gọi là hệ số khuếch đại dòng. I = βi (4.6) Kết hợp (1) và (4) ta được hệ thức thường dùng: I = I + I I = βi (4.7) Mối nối giữa nền và thu phân cực nghịch còn có dòng điện rỉ (dòng rò như diode phân cực nghịch) gọi là I O rất nhỏ (cở µa). Vậy nếu xét dòng rỉ ta có: I = I + I O (4.8) Thế (4.9) vào (4.1) ta được: I I IO (4.9) 65

I IO I I 1 I I( 1) I IO I I 1 1 IO I βi 1 O hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực (4.10) IO I I I I βi (4.11) 1 Khi bỏ qua dòng điện rỉ I O thì phương trình (4.11) trở thành phương trình (4.7), phương trình (4.10) trở thành phương trình (4.6). 4.4. ác cách mắc cơ bản 4.4.1. JT mắc kiểu cực phát chung Mạch dùng JT mắc kiểu cực phát chung (ommon mitter ) như hình 4.5. +V 1 2 V i 1 V O 2 4.4.2. JT mắc kiểu cực nền chung Hình 4.5. JT mắc kiểu cực phát chung. Mạch dùng JT mắc kiểu cực nền chung (ommon ase ) như hình 4.6. + V 1 2 V O 1 2 V i Hình 4.6. JT mắc kiểu cực nền chung. 66

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực 4.4.3. JT mắc kiểu cực thu chung Mạch dùng JT mắc kiểu cực thu chung (ommon ollector ) như hình 4.7. +V 1 1 V i 2 V O 2 Hình 4.7. JT mắc kiểu cực thu chung. : -Tín hiệu vào so với, tín hiệu ra so với. - Pha giữa tín hiệu vào và ra: đảo pha. - Hệ số khuếch đại A i, A v lớn. : -Tín hiệu vào so với, tín hiệu ra so với. - Pha giữa tín hiệu vào và ra: cùng pha. - Hệ số khuếch đại A v lớn, A i 1. : 4.5. Đặc tuyến của JT - Tín hiệu vào so với, tín hiệu ra so với. - Pha giữa tín hiệu vào và ra: cùng pha. - Hệ số khuếch đại A i lớn, A v 1. V V Hình 4.8. Mạch khảo sát đặc tuyến của JT. 67

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Xét mạch như hình 4.8. Với V là hiệu điện thế giữa cực nền và cực phát. V là hiệu điện thế giữa cực thu và cực phát. 4.5.1. Đặc tuyến ngõ vào I (V ) ứng với V = const I họn nguồn V dương xác định để có V = const. hỉnh nguồn V để thay đổi V từ 0 tăng lên đến giá trị nhỏ hơn điện thế ngưỡng V γ thì đo dòng I 0. Tiếp tục tăng nguồn V để có V = V γ thì bắt đầu có dòng I và I cũng tăng theo dạng hàm số mũ như dòng I D của diode phân cực thuận. V V Hình 4.9. Đặc tuyến ngõ vào của JT 4.5.2. Đặc tuyến truyền dẫn I (V ) ứng với V = const Để khảo sát đặc tuyến này, ta đo, chỉnh nguồn tương tự đặc tuyến ngõ vào nhưng dòng thì đo I, quan sát xem I thay đổi như thế nào khi V thay đổi. Ta có đặc tuyến truyền dẫn I (V ) có dạng giống như đặc tuyến ngõ vào I (V ) nhưng dòng I có trị số lớn hơn I nhiều lần. 4.5.3. Đặc tuyến ngõ ra I (V ) ứng với I = const I = I (4.12) Nguồn V phân cực thuận mối nối P N giữa và để tạo dòng I. V Khi điện thế V <V tức V < V thì có dòng I = 0 và I = 0 mặc dù có tăng nguồn. Khi điện thế V V thì có dòng I 0. Thay đổi V để I có trị số nào đó, dùng máy đo, giả sử đo được I = 15 A. Lúc này giữ cố định I bằng cách không đổi V, tiếp theo thay đổi V V thay đổi, đo dòng I tương ứng với V thay đổi. an đầu I tăng nhanh theo V, nhưng đến giá trị cỡ I = I thì I gần như không tăng mặc dù hiệu điện thế V tăng nhiều. I c (ma) Hình 4.10. Họ đặc tuyến ngõ ra của JT Muốn I tăng cao hơn thì phải tăng V để có I tăng cao hơn, tiếp tục thay đổi V để đo I tương ứng, ta cũng thấy lúc đầu I tăng nhanh theo V, nhưng đến giá trị bão hòa I = I, I gần như không tăng mặc dù V vẫn tăng. 0 I = 60 A I = 45 A I = 30 A I = 15 A I = 0 A V (V) 68

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Khảo sát tương tự I (V ) ở những giá trị I khác nhau ta có họ đặc tuyến ngõ ra như hình 4.10. Trên đây ta đã xét đặc tuyến của JT mắc kiểu.ta cũng có thể xét đặc tuyến của JT mắc kiểu khác: JT mắc kiểu : - Đặc tuyến ngõ vào I (V ) ứng với V = const. - Đặc tuyến truyền dẫn I (V ) ứng với V = const. - Đặc tuyến ngõ ra I (V ) ứng với I = const. JT mắc kiểu : 4.6. Phân cực JT - Đặc tuyến ngõ vào I (V ) ứng với V = const. - Đặc tuyến truyền dẫn I (V ) ứng với V = const. - Đặc tuyến ngõ ra I (V ) ứng với I = const. JT có rất nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử, tùy theo từng ứng dụng cụ thể mà JT cần cung cấp điện thế và dòng điện cho từng chân một cách thích hợp. Phân cực (định thiên) là áp đặt hiệu điện thế cho các cực JT. Phân cực JT là chọn nguồn điện D và điện trở sao cho I, I, V có trị số thích hợp theo yêu cầu. Điều kiện để JT dẫn điện: - Mối nối P N giữa và (tiếp giáp J ) được phân cực thuận. - Mối nối P N giữa và (tiếp giáp J ) được phân cực nghịch. - V đạt thế ngưỡng tùy loại JT. JT loại NPN: V = 0,6 V (0,7 V) (Si) V = 0,2 V (0,3 V) (Ge) V (⅓V ⅔V ) JT loại PNP: V = 0,6 V (0,7 V) (Si) V = 0,2 V (0,3 V) (Ge) V (⅓V ⅔V ) 4.6.1. Dùng hai nguồn riêng Xét mạch như hình 4.11, dùng JT mắc kiểu, nguồn V phân cực thuận mối nối. Nguồn V kết hợp với V phân cực nghịch mối nối. Mạch trên đã được thiết kế sẵn, bây giờ ta tính toán I, I, V để xác định điểm làm việc ở trạng thái tĩnh của JT theo thiết kế. 69

Ta có: I = V V hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực (4.13) 3,6 0,6 I = 60 (µa) 50k I = I (4.14) I = 80. 60 = 4800 (A) = 4,8 ma V = V - I. (4.15) V = 18 4,8. 2k = 18 9,6 = 8,4 (V) Điểm phân cực Q trên đặc tuyến ngõ ra được xác định bởi ba đại lượng I, I, V, hay điểm phân cực Q có tọa độ I, I, V. Điểm phân cực Q còn gọi là điểm hoạt động tĩnh (quiesent operating point) hay điểm làm việc ở trạng thái tĩnh. V V V = 18 V V = 3,6 V V = 0,6 V β = 80 = 50 k = 2 k Hình 4.11. Mạch phân cực JT dạng dùng hai nguồn có cực nối mass. I (ma) 9,0 4,8 Q I = 112 A I = 90 A I = 60 A I = 30 A I = 0 µa 0 8,4 18 V (V) Hình 4.12. Điểm Q trên đặc tuyến ngõ ra của JT. Giả sử JT có đặc tuyến ngõ ra như hình 4.12. Điểm trên đặc tuyến ngõ ra Q có tọa độ I = 60 A; I = 4,8 ma; V = 8,4 V là điểm phân cực. Hay viết dạng khác Q(V ; I ) Tọa độ điểm phân cực Q: 70

V V I Q I βi V V I Đường tải tĩnh (static load line) hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực (4.16) Đối với không đổi thì I thay đổi phụ thuộc hiệu điện thế V theo dạng biểu thức: I V V (4.17) Để thấy rõ phương trình dạng toán học có I là hàm số, V là biến số ta có thể viết lại biểu thức trên như sau: I V V (4.18) iểu thức (4.18) chính là phương trình I V V V 2k 18 2k 0,5V 9 I = -0,5V + 9 (ma): Phương trình Theo phương trình đường tải tĩnh, ta thấy nó có dạng đường thẳng (phương trình bậc nhất y = ax+b). Muốn vẽ đường thẳng, ta phải tìm hai điểm đặc biệt. Điểm nằm trên trục biến số V có giá trị hàm I = 0 I = 0 V = V = 18 V A(18 V; 0) Điểm nằm trên trục hàm số I có giá trị biến số V = 0 V = 0 I = V = 2k 18 = 9 (ma) (0; 9 ma) Vậy đường tải tĩnh là một đường thẳng qua hai điểm A, và dĩ nhiên đường thẳng này qua điểm Q. Ý nghĩa: Đường tải tĩnh là quĩ tích điểm phân cực Q. Khi phân cực mạnh hơn thì điểm Q chạy lên phía trên. Khi phân cực yếu hơn thì điểm Q chạy xuống phía dưới. Khi JT làm nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu biên độ nhỏ thì phân cực sao cho điểm Q nằm khoảng giữa đường tải tĩnh là thích hợp. Điện thế tại các cực của JT: V = 0 V V = V +V = 0,6 V (4.19) V = V I = 18 4,8.2 k = 18 9,6 = 8,4 (V) 71

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Trường hợp có thêm điện trở Tọa độ điểm phân cực: Q V V I β I βi V V I( ) (4.20) V V Phương trình đường tải tĩnh: V V I (4.21) Điện thế tại các cực của JT: Hình 4.13. Mạch phân cực JT dạng dùng hai nguồn có. V = I. V = V + V V = V I. 4.6.2. Dùng một nguồn duy nhất (4.22a) (4.22b) (4.22c) a. Dùng điện trở giảm áp Tọa độ điểm phân cực: V Q V V I β I βi V V I( ) (4.23) Hình 4.14. Mạch phân cực JT dạng dùng điện trở giảm áp. Phương trình đường tải tĩnh: I V V (4.24) Điện thế tại các cực của JT: V = I. V = V + V V = V I. (4.25a) (4.25b) (4.25c) b. Dùng điện trở hồi tiếp áp 72

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Tọa độ điểm phân cực: V Q V V I β( ) I βi V V I( ) (4.26) Hình 4.15. Mạch phân cực JT dạng dùng điện trở hồi tiếp áp. Phương trình đường tải tĩnh: I V V (4.27) Điện thế tại các cực của JT: V = I. V = V + V V = V I. c. Dùng cầu phân thế (4.28a) (4.28b) (4.28c) 1 V 2 Hình 4.16. Mạch phân cực JT dạng dùng cầu phân thế. Áp dụng định lí Thevenin ta vẽ mạch tương đương như hình 4.17: V Với nguồn: V 2 V (4.29) 1 2 (a). 1 2 (4.30) 1 2 Hình 4.17. Mạch tương đương hình 4.16. 73

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Tọa độ điểm phân cực: Q V V I β I βi V V I( ) (4.31) Phương trình đường tải tĩnh: I V V (4.32) Điện thế tại các cực của JT: V = I. V = V + V V = V I. (4.33a) (4.33b) (4.33c) Dùng một nguồn để phân cực JT ta có ba dạng mạch như trên. Ngoài ra, ta có thể vẽ thêm ba dạng mạch tương tự nhưng cực nối trực tiếp xuống mass nghĩa là có ba mạch phân cực mới. Khi tính toán để thiết kế mạch ta vẫn dùng các công thức trên nhưng chỗ nào có thì ta thế bằng 0. Trường hợp này ta luôn có V = 0 vì cực nối trực tiếp xuống mass, tính toán đơn giản nhưng mạch họat động không ổn định bằng trường hợp có. 4.7. Mạch tương đương dùng tham số h (hybrid) của JT Để khảo sát mạch ta cần trình bày dưới dạng một mô hình tương đương. Mô hình này xuất phát từ hệ thức toán học. Đối với trạng thái động tín hiệu nhỏ ta có thể xem JT như một phần tử tuyến tính, tức là phần tử mà quan hệ giữa dòng điện và điện áp được thể hiện bằng những hàm bậc nhất (trong phạm vi hẹp của điện áp và dòng điện, đặc tuyến Volt Ampe của JT là những đoạn thẳng có độ dốc không đổi). Vì vậy, ở trạng thái động tín hiệu ngõ vào nhỏ JT được thay thế bởi mạng bốn cực tuyến tính như hình 4.18. Với điện áp và dòng điện ở ngõ vào là V 1, I 1 hoặc V i, I i ; điện áp và dòng điện ở ngõ vào là V 2, I 2 hoặc V 0, I 0. I 1 I 2 V 1 V 2 Hình 4.18. Mạng bốn cực tương đương của JT. họn I 1, V 2 làm hai biến độc lập và V 1, I 2 là hàm của chúng, ta có: 74

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực V 1 = f(i 1, V 2 ) I 2 = f(i 1, V 2 ) Lấy vi phân toàn phần, ta có: V1 V1 dv1 di1 dv2 I V di 2 I I 2 1 1 2 2 I2 di1 dv V 2 (4.34a) (4.34b) (4.35) ác đại lượng biến thiên dv 1, dv 2, di 1, di 2 được kí hiệu bằng các chữ thường v 1, v 2, i 1, i 2 (là điện áp và dòng điện xoay chiều do nguồn tín hiệu xoay chiều gây ra trên các cực của JT). Hệ phương trình trở thành: v 1 = h 11 i 1 + h 12 v 2 i 2 = h 21 i 1 + h 22 v 2 Với h h h h 11 12 21 22 V1 I 1 V1 V I I 2 1 2 I2 V 2 h h i h f r h 0 (4.36a) (4.36b) (4.37) Hệ phương trình (4.36a, 4.36b) là hệ phương trình cơ bản dùng tham số h. Nó diễn tả quan hệ giữa dòng và áp trên ngõ vào và ngõ ra của mạng bốn cực. Nó gián tiếp phản ánh mối quan hệ tiềm ẩn bên trong của JT khi làm việc ở trạng thái động tín hiệu nhỏ. Ý nghĩa các tham số: h i v v 1 i h11 (4.38) i1 i v 0 i 2 v0 0 h i là tổng trở vào của JT khi điện áp xoay chiều ở ngõ ra bị ngắn mạch. h i i 2 0 f h21 (4.39) i1 i v 0 i 2 v0 0 h f là hệ số khuếch đại dòng (độ lợi dòng) của JT khi ngõ ra bị ngắn mạch đối với tín hiệu xoay chiều. h i i 2 0 0 h22 (4.40) v2 v i 0 0 1 ii 0 75

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực h 0 là tổng dẫn ra (điện dẫn ra) (dẫn nạp ra) của JT khi dòng xoay chiều ở ngõ vào bị hở mạch. h v v 1 i r h12 (4.41) v2 v i 0 0 1 ii 0 h r là hệ số hồi tiếp điện áp của JT khi hở mạch ngõ vào đối với tín hiệu xoay chiều. Như vậy, phẩm chất, tính năng của JT thể hiện qua giá trị các tham số h ij của nó. ác h ij được gọi là tham số xoay chiều (tham số vi phân) của JT. Ngoài ra, ta có thể dùng tham số hỗ dẫn g i i 2 0 m (4.42) v1 v v 0 i 2 v0 0 G m cho biết ảnh hưởng của điện áp vào đối với dòng ra g h h 21 f m (4.43) h11 hi Áp dụng cho mạch : h fe gm hay h fe = g m h ie (4.44) hie Ngoài hệ tham số h, ta có thể dùng các tham số z, tham số y. Quá trình thiết lập hệ phương trình cơ bản đối với các tham số này vẫn tương tự như trên (chỉ khác cách chọn biến và hàm). Ý nghĩa từng tham số z ij, y ij được suy luận một cách tương tự nhưng ở đây không xét. Về mặt toán học, các tham số xoay chiều giới thiệu trên đây thực chất là những đạo hàm riêng biểu thị cho độ dốc (hoặc nghịch đảo độ dốc) của những đặc tuyến tĩnh tương ứng. ác tham số này chỉ có ý nghĩa khi JT làm việc với tín hiệu nhỏ. Mạch tương đương dùng tham số h (hybrid) của JT: i b r b βr e h re V ce h fe i b 1/h o Hình 4.19. Mô hình tương đương của JT đối với tín hiệu xoay chiều biên độ nhỏ, tần số thấp. h ie h fe i b h re V ce 76 1/h oe

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực Hình 4.20. Mô hình tương đương dùng tham số h (hybrid) của JT mắc kiểu. Với r b là điện trở nền, điện trở này phụ thuộc vào nồng độ tạp chất ở vùng nền. Để giảm r b nồng độ tạp chất ở vùng nền phải cao nhưng điều này ảnh hưởng bất lợi đến hiệu suất cực phát. r e là điện trở động giữa và khi mối nối P N giữa và được phân cực thuận. Nếu xem dòng i b chạy khắp mạch ngõ vào thì phải thế r e = βr e. Thế h ie = r b + βr e (4.45) h re v ce : nguồn điện áp này thể hiện ảnh hưởng của ngõ ra đối với ngõ vào, tức là thể hiện sự truyền điện áp theo chiều ngược (hiện tượng hồi tiếp nội bộ của JT). Thực tế, các JT thường có h 12 (h r ) rất bé (cỡ 10-3 10-4 ) nên bỏ qua h re v ce. Giữa và có nguồn dòng h fe.i b. h 22 (h 0 ) thường rất bé nghĩa là bỏ qua nhánh 1 h 0 1 rất lớn nên có thể h 0 Như vậy, ta có mô hình đơn giản như hình 4.21. h ie h fe i b Hình 4.21. Mô hình tương đương dùng tham số h dạng đơn giản nhất của JT mắc kiểu. Ví dụ: Vẽ mạch tương đương dùng tham số h (hybrid) của mạch khuếch đại như hình 4.22. +V 1 2 V o V i Hình 4.22. Mạch khuếch đại dùng JT mắc kiểu. Mạch tương đương dùng tham số h (hybrid) của mạch hình 4.22: 77

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực h ie i b h fe i b V i V o (h fe +1)i b Hình 4.23. Mạch tương đương dùng tham số h (hybrid) của mạch hình 4.22. Lưu ý: Mô hình tương đương dùng tham số h (hybrid) của JT ở trên chỉ đúng khi JT làm việc với tín hiệu xoay chiều biên độ nhỏ, tần số thấp hoặc trung bình. Khi làm việc ở tần số cao mạch tương đương vẽ phức tạp hơn, có thêm vài tham số ảnh hưởng mô hình. Mô hình này gọi là mô hình π hỗn hợp ( Hybrid Pi mode). P-si Substrate Hình 4.24. Mặt cắt ngang của JT loại NPN. bc r bb r cc r bc S π be r be h fe i b r ce Hình 4.25. Mô hình π hỗn hợp của JT. Với: r bb = r b là điện trở nền, điện trở này phụ thuộc vào nồng độ tạp chất ở vùng nền. r be = r e : là điện trở động giữa và khi mối nối P N giữa và được phân cực thuận. c be : điện dung tiếp xúc của mối nối (tụ liên cực) c π : điện dung khuếch tán. r ee 78

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực r bc : là điện trở động của mối nối P N giữa và phân cực nghịch nên r bc rất lớn. c bc điện dung tiếp xúc của mối nối. h fe i b : nguồn dòng. r ce : điện trở ra. Điện trở này càng cao càng tốt để đảm bảo dòng điện của JT chỉ được điều khiển bằng tín hiệu vào. c s : điện dung giữa vùng thu có pha tạp chất và đế. r cc : điện trở vùng thu được pha tạp chất ít ở gần vùng nền và pha nhiều ở xa vùng nền để đảm bảo giá trị r cc nhỏ. r ee : điện trở vùng phát, r cc : điện trở này phụ thuộc nồng độ tạp chất vùng phát và độ linh động của các hạt dẫn. Để đơn giản ta bỏ qua nhiều tham số và mô hình đơn giản như hình 4.26. r be h fe i b Hình 4.26. Mô hình π hỗn hợp dạng đơn giản. Nguồn dòng h fe i b còn được thay thế tương đương là g m v be. 4.8. Phân loại - ứng dụng Ta có thể dựa vào cấu tạo hay dựa vào ứng dụng để phân loại: Dựa vào cấu tạo ta có hai loại: - JT loại NPN, được chế tạo từ bán dẫn chính là Si hoặc Ge. - JT loại PNP, được chế tạo từ bán dẫn chính là Si hoặc Ge. Dựa vào ứng dụng: - JT làm việc tần số thấp. - JT làm việc tần số cao. - JT có tần số cắt thấp. - JT có tần số cắt cao. - JT công suất nhỏ, tần số thấp. - JT công suất nhỏ, tần số trung bình. - JT công suất nhỏ, tần số cao. - JT công suất trung bình, tần số thấp. - JT công suất trung bình, tần số trung bình. - JT công suất trung bình, tần số cao. 79

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực - JT công suất cao, tần số thấp. - JT công suất cao, tần số trung bình. - JT công suất cao, tần số cao. - JT số là loại JT có kết hợp thêm các điện trở ở bên trong nó. - JT xuất ngang trong TV và monitor vi tính (sò ngang). - JT dán (gắn bề mặt) (JT chip). - JT Darlington Khi dùng JT, ta cần biết một số thông số của JT: I max, I max, điện áp đánh thủng, công suất cực đại cho phép, hệ số khuếch đại dòng, tần số cắt, loại JT,, những thông số này dễ dàng biết được khi tìm hiểu, tra cứu JT. Vỏ là cực Hình 4.27. Hình dạng và sơ đồ chân của một số loại JT. JT có chức năng đặc biệt là khuếch đại tín hiệu nên nó được dùng làm phần tử trong nhiều dạng mạch khuếch đại; JT được dùng làm những mạch: ổn áp, dao động, khóa, ; nó được tích hợp theo một sơ đồ nhất định để có những I (Integrated ircuit) chuyên dụng: Hình 4.28. Hình dạng và sơ đồ chân của một số loại I. 80

ÂU HỎI VÀ ÀI TẬP 81 hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực 1. JT là gì? ó mấy loại? Kể tên và vẽ kí hiệu tương ứng của JT. 2. Điều kiện để JT dẫn điện là gì? Nêu nguyên lí hoạt động của JT. 3. JT có mấy cách mắc cơ bản? Nêu cách nhận dạng kiểu mắc của JT. 4. Thiết lập hệ thức liên hệ giữa các dòng điện của JT. 5. Nêu cách khảo sát đặc tuyến của JT, vẽ dạng đặc tuyến của JT. 6. Phân cực JT là gì? ó những dạng phân cực nào? Kể tên và vẽ dạng mạch tương ứng. Ứng với mỗi mạch hãy thiết lập công thức xác định tọa độ điểm phân cực Q, điện thế tại các cực của JT. Đường tải tĩnh là gì? Viết phương trình Vẽ Xác định điểm Q trên Khi phân cực mạnh hay yếu thì Q dịch chuyển theo hướng nào? Tại sao? 7. Nêu cách ổn định nhiệt cho JT. 8. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h (hybrid) của JT. Nêu ý nghĩa của các tham số trong mô hình tương đương. Kiểm chứng những đặc tính của các mạch khuếch đại dùng JT mắc kiểu,,. 9. ho mạch như hình 4.11. Với V = 12 V; V = 3 V; V = 0,6 V; β = 100; = 120 k; = 3 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 10. ho mạch như hình 4.11. Với V = 18 V; V = 3,6 V; V = 0,6 V; β = 80; = 50 k; = 2 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 11. ho mạch như hình 4.13. Với V = 12 V; V = 3 V; V = 0,6 V; β = 100; = 70 k; = 2,5 k; = 0,5 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 12. ho mạch như hình 4.13. Với V = 18 V; V = 3,6 V; V = 0,6 V; β = 80; = 10 k; = 1,5 k; = 0,5 k.

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 13. ho mạch như hình 4.14. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 520 k; = 2,5 k; = 0,5 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 14. ho mạch như hình 4.14. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 570 k; = 3 k; = 0 k (cực nối trực tiếp xuống mass). a. Hãy vẽ dạng mạch. Đây là mạch gì? d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 15. ho mạch như hình 4.15. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 270 k; = 2,5 k; = 0,5 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 16. ho mạch như hình 4.15. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 270 k; = 3k; = 0 k (cực nối trực tiếp xuống mass). a. Hãy vẽ dạng mạch. Đây là mạch gì? d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 17. ho mạch như hình 4.16. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; 1 = 56 k; 2 = 10 k; = 2,5 k; = 0,5 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 82

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực 18. ho mạch như hình 4.16. Với V = 18 V; V = 0,6 V; β = 80; 1 = 48 k; 2 = 12 k; = 1,5 k; = 0,5 k. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 19. ho mạch phân cực JT dạng dùng cầu phân thế. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; 1 = 10 k; 2 = 56 k; = 2,5 k; = 0,5 k. a. Hãy vẽ dạng mạch (lưu ý: phải chọn 1, 2 vị trí thích hợp). d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 20. ho mạch phân cực JT dạng dùng cầu phân thế. Với V = 18 V; V = 0,6 V; β = 80; 1 = 12 k; 2 = 48 k; = 1,5 k; = 0,5 k. a. Hãy vẽ dạng mạch (lưu ý: phải chọn 1, 2 vị trí thích hợp). d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 21. ho mạch phân cực JT dạng dùng điện trở hồi tiếp áp. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 270 k; = 2,5 k; = 0,5 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 22. ho mạch phân cực JT dạng dùng điện trở giảm áp. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 520 k; = 2,5 k; = 0,5 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 23. ho mạch phân cực JT dạng dùng điện trở hồi tiếp áp ; cực nối trực tiếp xuống mass. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 270 k; = 3 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. 83

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 24. ho mạch phân cực JT dạng dùng điện trở giảm áp ; cực nối trực tiếp xuống mass. Với V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100; = 570 k; = 3 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 25. ho mạch phân cực JT dạng dùng hai nguồn. Với V = 12 V; V = 3 V; V = 0,6 V; β = 100; = 70 k; = 2,5 k; = 0,5 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 26. ho mạch phân cực JT dạng dùng hai nguồn. Với V = 18 V; V = 3,6 V; V = 0,6 V; β = 80; = 10 k; = 1,5 k; = 0,5 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 27. ho mạch phân cực JT dạng dùng hai nguồn, cực nối trực tiếp xuống mass. Với V = 12 V; V = 3 V; V = 0,6 V; β = 100; = 120 k; = 3 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 28. ho mạch phân cực JT dạng dùng hai nguồn, cực nối trực tiếp xuống mass. Với V = 18 V; V = 3,6 V; V = 0,6 V; β = 80; = 50 k; = 2 k. a. Hãy vẽ dạng mạch. d. ho biết điện thế tại các cực của JT. 29. ho mạch như hình 4.14. V = 12 V; V = 1 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). 84

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 30. ho mạch như hình 4.14. V = 12 V; V = 0 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 31. ho mạch như hình 4. 15. V = 12 V; V = 1 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 32. ho mạch như hình 4. 15. V = 12 V; V = 0 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 33. ho mạch như hình 4.14. V = 12 V; V = 1,6 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). 34. ho mạch như hình 4.14. V = 12 V; V = 7 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 35. ho mạch như hình 4.15. V = 12 V; V = 1,6 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 36. ho mạch như hình 4.15. V = 12 V; V = 7 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 37. ho mạch như hình 4.14. V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). họn = 0,5 k. a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 85

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực 38. ho mạch như hình 4.15. V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). họn = 0,5 k. a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 39. ho mạch như hình 4.14. V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). họn = 2,5 k. a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 40. ho mạch như hình 4.15. V = 12 V; V = 0,6 V; β = 100. Mạch có điểm phân cực Q(6 V; 2 ma). họn = 2,5 k. a. Xác định trị số các điện trở. b. Xác định điểm Q trên c. ho biết điện thế tại các cực của JT. 41. ho mạch như hình 4.5. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.5. 42. ho mạch như hình 4.6. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.6. 43. ho mạch như hình 4.7. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.7. 44. ho mạch như hình 4.22 nhưng cực được nối trực tiếp xuống mass. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.22 nhưng cực được nối trực tiếp xuống mass. 45. ho mạch như hình 4.29. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.29. 46. ho mạch như hình 4.30. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.30. 47. ho mạch như hình 4.31. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.31. 48. ho mạch như hình 4.32. b. Vẽ mạch tương đương dùng tham số h của mạch hình 4.32. 86

hương 4: Transistor mối nối lưỡng cực +V +V 1 V O 1 2 V i S Hình 4.29 V S 2 Hình 4.30 +V + V 1 2 Hình 4.32 1 1 1 2 2 S L S 2 L V S V S Hình 4.31 87