Bài giảng Kỹ thuật điện, điện tử - Chương 9: Transistor - Các phương pháp phân cực
BJT (Bipolar Junction Transistor) được tạo
nên từ ba lớp bán dẫn phân cách nhau bởi hai
mối nối pn, xem hình H9.1
Ba vùng bán dẫn trong transistor được gọi
là : vùng Phát (Emitter) ; Nền (Base) và Thu
(Collector) . Các hình vẽ dùng biểu diễn cấu trúc vật
lý của các loại transistor : pnp và npn trình bày trong
hình H9.2.
Mối nối pn giữa vùng nền
và vùng thu được gọi là mối nối nềnthu (Base–Collector Junction) . Tương
tự mối nối pn giữa vùng nền và
vùng phát là mối nối nền phát (Base
– Emitter Junction).
Các đầu ra của linh kiện
được đặt trên mỗi vùng và ký hiệu
bằng các ký tự E (Phát) ; B (Nền) và
C( Thu).
Vùng Nền chứa ít tạp chất
và rất mỏng so với vùng Phát có
nhiều tạp chất nhất và vùng Thu có
số lượng tạp chất trung bình.
ua hai đầu điện trở CR gia tăng tươg ứng; làm điện thế tại cực thu CV giảm thấp. Khi điện thế CV giảm, dẫn đến dòng BI giảm kéo theo CI giảm. Tóm lại dòng CI cân bằng. Quá trình lý luận ngươc lại tương tự khi dòng CI giảm. Quá trình giải tích mạch phân cực hồi tiếp cực thu thực hiện như sau: Áp dụng định luật Kirchhoff áp ta có quan hệ: CC C C B B B BEV R . I I R .I V (9.53) HÌNH H 9.55 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 340 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Thay quan hệ: CB DC I I va (9.53) ta có: CCC C C C B BE DC I V R .I R R . V (9.54) Suy ra: C B CC C C BE DC R R V R .I V Tóm lại: CC BEC C B C DC V V I R R R (9.55) Áp CEV đặt ngang qua cực thu và phát được xác định theo quan hệ: CC C C B CEV R . I I V (9.56) Hay: CE CC C C DC 1V V R . 1 .I (9.57) Từ quan hệ (9.55) cho thấy dòng điện cực thu phụ thuộc vào các thông số DC và BEV . Trong trường hợp C BC DC R R R và CC BEV V , dòng điện cực thu viết gần đúng theo dạng sau: CC C C V I R điều này cho thấy dòng CI trong điều kiện này không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Tóm lại nếu mạch phân cực hồi tiếp cực thu thỏa các điều kiện vừa nêu thi điểm làm việc Q ổn định khi nhiệt độ thay đổi. THÍ DỤ 9.17: Xác định điểm làm việc của transistor trong mạch phân cực theo hình H9.56 khi nhiệt độ thay đổi. Biết rằng khi nhiệt độ thay đổi, nếu hệ số DC tăng từ 100 đến 125 thì áp BEV giảm từ 0,7 V đến 0,6 V. GIẢI Xác định điểm làm việc tại lúc DC 100 và BEV 0,7V : Áp dụng quan hệ (9.55) ta có: CC BEC 1 C B C DC V V 10V 0,7VI 0,769mA 10k 100kR R 10kR 100 HÌNH H 9.56 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 341 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 Áp CEV đặt ngang qua cực thu và phát được xác định theo quan hệ: CC C CCE 1 DC 1 1V V R . 1 .I 10V 10k . 1 .0,769mA 2,233V 100 Xác định điểm làm việc tại lúc DC 125 và BEV 0,6V : CC BEC 2 C B C DC V V 10V 0,6VI 0,864mA 10k 100kR R 10kR 125 CC C CCE 2 DC 1 1V V R . 1 .I 10V 10k . 1 .0,864mA 1,29V 125 Phần trăm thay đổi giá trị CI khi DC tăng và BEV giảm do nhiệt độ thay đổi: C 2 C 1 C C 1 I I 0,864 0,769I % .100 .100 12,35% I 0,769 Phần trăm thay đổi giá trị CEV khi DC tăng và BEV giảm do nhiệt độ thay đổi: CE 2 CE 1 CE CE 1 V V 1,29 2,233V % .100 .100 42,23% V 2,233 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 342 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 BÀI TẬP CHƯƠNG 9 BÀI TẬP 9.1 Trong hình H9.57, cho dòng điện BI 50 A và áp đặt ngang qua hai đầu điện trở CR là 5V . Xác định hệ số DC và hệ số DC . ĐÁP SỐ: DC 100 ; DC 0,99 BÀI TẬP 9.2 Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.58. Xác định : a./ Các dòng điện CI ; BI và EI . b. / Hệ số khuếch đại DC ĐÁP SỐ: a./ CI 34,04mA ; BI 702 A ; EI 34,74mA b./ DC 48,49 BÀI TẬP 9.3 Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.59. Xác định : a./ Các điện áp CEV ; BEV và CBV . b./ Transistor hoạt động trong vùng tuyến tính hay trong vùng bảo hòa. ĐÁP SỐ: a./ BI 1,1mA ; CI 55,13mA . CEV 5,1V ; CBV 4,38V . BÀI TẬP 9.4 Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.60. Xác định : a./ Các điện áp ECV ; EBV và BCV . b./ Transistor hoạt động trong vùng tuyến tính hay trong vùng bảo hòa . ĐÁP SỐ: a./ BI 85,19 A ; CI 10,65mA . ECV 3,85V ; BCV 3,15V . HÌNH H 9.57 HÌNH H 9.58 HÌNH H 9.59 HÌNH H 9.60 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 343 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 BÀI TẬP 9.5 Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.61. Xác định các dòng điện CI ; BI và EI , biết DC 0,98 . ĐÁP SỐ: EI 1,3mA ; CI 1,274mA ; BI 26 A BÀI TẬP 9.6 Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.62, cho DC 100 .Xác định : a./ Các dòng điện CI ; BI và EI . b./ Các điện áp CEV ; BEV và CBV . c./ Khi nhiệt độ gia tăng, nếu hệ số DC thay đổi từ 100 đến 150 và BEV thay đổi từ 0,7V đến 0,6 V tìm CI . ĐÁP SỐ: a./ EI 930 A ; BI 9,21 A ; CI 921 A b./ CEV 10,7V ; CBV 10V c./ C C C150 100I I I 13 A BÀI TẬP 9.7 Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.63, cho DC 100 . Xác định : a./ Các dòng điện CI ; BI và EI . b./ Các điện áp ECV ; EBV và BCV . c./ Nếu hệ số DC thay đổi từ 100 đến 150 khi nhiệt độ gia tăng, tìm sự thay đổi của dòng CI . ĐÁP SỐ: a./ EI 1,5mA ; BI 14,85 A ; CI 1,485mA b./ ECV 8,7V ; BCV 8V BÀI TẬP 9.8 Cho mạch transistor trong hình H9.64. a./ Xác định các giao điểm của đường tải DC với hệ trục tọa độ của đặc tuyến cực thu. b./ Xác định điểm làm việc của transistor, biết hệ số khuếch đại DC 50 . c./ Nếu muốn phân cực lại transistor với dòng BI 20 A , ta cần chỉnh nguồn áp BBV có giá trị bao nhiêu? Tính lại điểm làm việc. HÌNH H 9.61 HÌNH H 9.62 HÌNH H 9.63 HÌNH H 9.64 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 344 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 BÀI TẬP 9.9 Cho mạch transistor trong hình H9.65, xác định: a./ Các giao điểm của đường tải DC với hệ trục tọa độ của đặc tuyến cực thu. b./ Điểm làm việc của transistor. ĐÁP SỐ: a./ CSATI 20,5mA ; CESATV 8V . b./ CI 6mA ; CEV 5,66V BÀI TẬP 9.10 Cho mạch transistor phân cực dùng cầu phân áp theo hình H9.66. a./ Khi áp dụng phương pháp giải tích mạch dùng điện trở nhận tương đương giữa cực nền và cực phát, nếu muốn INbase 2R 10.R thì hệ số khuếch đại DC của transistor là bao nhiêu? b./ Với mạch hiện có trong hình H9.66, khi thay điện trở 2R bằng biến trở 2VR 15k , xác định giá trị cực tiểu của 2VR làm transistor bảo hòa. c./ Theo điều kiện của câu b, khi chỉnh biến trở 2VR có giá trị là 2kΩ; áp dụng các phương pháp phân tích mạch dùng tổng trở nhập và phương pháp thay thế tương đương Thévénin để định điểm làm việc của transistor. BÀI TẬP 9.11 Cho mạch transistor phân cực dùng cầu phân áp theo hình H9.67, khi áp dụng phương pháp giải tích dùng mạch tương đương Thévénin để định điểm làm việc, xác định: a./ Áp THV và điện trở tương đương THR . b./ Điểm làm việc của transistor. ĐÁP SỐ: a./ THV 2,18V ; THR 11,37k . b./ CI 1,33mA ; CEV 4,74V BÀI TẬP 9.12 Cho mạch transistor phân cực dùng cầu phân áp theo hình H9.68, khi áp dụng phương pháp giải tích dùng mạch tương đương Thévénin để định điểm làm việc, xác định: a./ Áp BV điện áp giữa cực nền xuống điểm Gnd chung của mạch. b./ Điểm làm việc của transistor. c./ Công suất tiêu tán trên transistor. d./ Nếu tăng giá trị điện trở ER gấp 2 lần giá trị hiện có, định lại điểm làm việc của transistor. ĐÁP SỐ: a./ BV 10,41V b./ CI 1,56mA ; ECV 8,3V c./ DP 13mW d./ CI 841 A ; ECV 9,53V HÌNH H 9.65 HÌNH H 9.66 HÌNH H 9.67 HÌNH H 9.68 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 345 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 BÀI TẬP 9.13 Cho mạch transistor phân cực cực nền theo hình H9.69, biết hệ số khuếch đại của transistor là DC 110 tại nhiệt độ 25oC. a./ Tính dòng BI , CI và áp CEV tại môi trường nhiệt độ 25oC. b./ Mạch transistor trên được sử dụng trong môi trường có nhiệt độ thay đổi từ 0oC đến 70oC. Biết hệ số khuếch đại khuếch đại DC giảm 50% tại 0oC và tăng lên 75% tại 70oC. Giả sử áp BEV không thay đổi theo nhiệt độ , khảo sát sự thay đổi dòng CI và áp CEV trong phạm vi nhiệt độ thay đổi từ 0oC đến 70oC. ĐÁP SỐ: a./ BI 553,3 A ; CI 60,87mA ; CEV 2,913V b./ Tại 0oC : CI 30,43mA ; CEV 5,957V Tại 70oC : CI 106,52mA ; CEV 1,65V BÀI TẬP 9.14 Cho mạch transistor phân cực cực phát theo hình H9.70, biết hệ số khuếch đại của transistor là DC 100 . a./ Tính điện thế tại các cực transistor so với điểm Gnd của mạch. b./ Giả sử giá trị BEV 0,7V cho trong đầu đề ở tại 25oC, khi nhiệt độ tăng lên 100oC giá trị BEV giảm theo hệ số : o2,5mV / C . Nếu hệ số DC xem như không ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ, xác định sự thay đổi dòng EI . c./ Khi nào có thể bỏ qua ảnh hưởng sự thay đổi DC theo nhiệt độ trong mạch phân cực cực phát. BI 17,6 A ; CI 1,761mA ; ĐÁP SỐ: a./ EI 1,779mA ; CEV 4,327V ; HÌNH H 9.69 HÌNH H 9.70 HÌNH H 9.71 Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009 346 KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9 BV 0,387V ; EV 1,087V ; CV 3,24V BÀI TẬP 9.15 Cho mạch transistor phân cực cực phát theo hình H9.71, biết hệ số khuếch đại của transistor là DC 100 . a./ Tính điện thế tại các cực transistor so với điểm Gnd của mạch. b./ Tính công suất tiêu tán trên transistor theo điều kiện của câu a. ĐÁP SỐ: a./ BI 149,6 A ; CI 16,455mA ; EI 16,605mA ; CEV 6,766V ; BV 1,496V ; EV 2,196 V ; CV 4,57V b./ DP 111,33mW BÀI TẬP 9.16 Cho mạch transistor phân cực cực nền có hồi tiếp theo hình H9.72, xác định: a./ Điểm làm việc của transistor. b./ Điện thế tại các cực transistor so với điểm Gnd của mạch c./ Tìm giá trị CR để giảm dòng CI thấp xuông 25%. d./ Công suất tiêu tán trên transistor tính theo câu a và c. ĐÁP SỐ: a./ BI 11,7 A ; CI 1,052mA ; CEV 1,086V ; b./ BV 0,7V ; EV 0V ; CV 1,086V c./ CR 2521 d./ DP 1,14mW ; DP 0,78mW HÌNH H 9.72
File đính kèm:
- bai_giang_ky_thuat_dien_dien_tu_chuong_9_transistor_cac_phuo.pdf