Bài giảng Chương 3: BJT
BJT là một loại linh kiện bán dẫn 3 cực có khả năng khuếch đại tín hiệu hoặc hoạt động như một khóa đóng mở Cu to và hình dáng
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Bài giảng Chương 3: BJT, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chương 3 BJT
3.1 Giới thiệu
BJT là một loại linh kiện bán dẫn 3 cực có khả
năng khuếch đại tín hiệu hoặc hoạt động như
một khóa đóng mở
Cu to và hình dáng
Hình dáng BJT
n+ p n
B
E C
p+ n p
B
E C
E: Emitter
C: Collector
B: Base
3.1 Giới thiệu
Ký hiu ca BJT
E
C
B
BJT loại NPN
E C
B
n+ p n
B
E C
B
E
C
BJT loại PNP
B
E C
p+ n p
B
E C
Các chế độ hoạt động (làm việc) của BJT:
Tắt
Bão hòa
Khuếch đại
NghịchNghịch
ThuậnThuận
NghịchThuận
JCJE
JE: chuyển tiếp P-N giữa miền phát (E) và miền nền (B)
JC: chuyển tiếp P-N giữa miền thu (C) và miền nền (B)
3.1 Giới thiệu
Qui c vê dòng trong BJT
IE IC
IB
VEE VCC
IB
IE IC
VEE VCC
NPN PNP
Theo đ#nh lu%t Kirchhoff: IE = IC + IB
IC = IC(INJ) + ICBO
IC(INJ): dòng c0c thu do các ht d1n phun (injection) t4 mi6n phát vào
mi6n n6n gây ra.
ICBO: là dòng collector khi emitter h; mch.
3.1 Giới thiệu
EinjC
I
I )(
=αĐ#nh nghĩa thông sô@ α :
Vì ICBO rt nhB, có thêE bB qua :
E
C
I
I
≈α
⇒ IC = α IE + ICBOmà IC = IC(inj) + ICBO
3.1 Giới thiệu
α: hệ số truyền đạt
dòng điện phát
Dòng ICEO và β
Dòng ICEO là dòng ngIc trên tiJp xúc JC khi hơE
mch ngõ vào.
αα
CBOC
E
II
I −=⇒
αα
CBOC
CB
II
II −=+⇒
( ) CEOBCBOBC II
I
II +=
−
+=⇒∗ β
α
β
1
Vì ICEO là rất nhỏ: BC II β≈
( )∗
−
+
−
=⇒
11 αα
α CBOB
C
II
I
Khi hở mạch ngõ vào (IB=0), ta có: α−
==
1
CBO
CEOC
I
II
Ta có: IC = α IE + ICBO ⇒ αIE = IC - ICBO
Dòng ICEO và β
α
α
β
−
=
1
Đặt: : hệ số khuếch đại dòng điện trong mạch E chung
Vì ICBO là rất nhỏ và α≈1: EC II ≈
3.2 Ba sơ đôQ cơ bản của BJT
3.2.1 Mch B chung
(Common Base – CB)
Cực B là cực chung
cho mạch vào và ra.
- Dòng điện ngõ vào là dòng IE.
- Dòng ngõ ra là dòng IC.
- Điện áp ngõ vào là VEB.
- Điện áp ngõ ra là VCB.
RL
E C
B
•
vi
IE IC
Mạch CB đơn giản hóa
Cực E là cực chung cho mạch
vào và ra.
- Dòng điện ngõ vào là dòng IB.
- Dòng ngõ ra là dòng IC.
- Điện áp ngõ vào là VBE.
- Điện áp ngõ ra là VCE.
3.2.2 Mch E chung
(Common Emitter – CE)
Mạch CE đơn giản hóa
B
C
E
•
vi
IB
IC
RL
IE
Cực C là cực chung cho
mạch vào và ra.
- Dòng điện ngõvào là
dòng IB.
- Dòng ngõ ra là dòng IE.
- Điện áp ngõ vào là VBC.
- Điện áp ngõ ra là VEC.
B
E
C
•
vi
IB
IE
RL
IC
Mạch CC đơn giản hóa
3.2.3 Mch C chung
(Common Collector – CC)
3.3 Đặc tuyến Vôn – Ampe của BJT
ĐSc tuyJn vào: nêu quan hệ giữa dòng điện và
điện áp ở ngõ vào.
ĐSc tuyJn ra: quan hệ giữa dòng và áp ở ngõ ra.
ĐSc tuyJn truy6n đt dòng đin: nêu sự phụ
thuộc của dòng điện ra theo dòng điện vào.
ĐSc tuyJn hTi tiJp đin áp: nêu sự biến đổi của
điện áp ngõ vào khi điện áp ngõ ra thay đổi.
Ví dụ: Xét mạch BJT mắc CE
ĐSc tuyJn ngõ vào mch CE:
constVBEB CE
)V(fI
=
=
3.3 Đặc tuyến Vôn – Ampe của BJT
Ví dụ: Xét mạch BJT mắc CE
ĐSc tuyJn ngõ ra mch CE: constICEC B)V(fI ==
3.3 Đặc tuyến Vôn – Ampe của BJT
Điểm phân cực tĩnh (điểm làm việc tĩnh)
Là giao điểm của đường tải một chiều với đặc
tuyến Vôn-Ampe.
ĐiUm làm vic tĩnh ; ngõ vào: là giao điểm của
đường tải một chiều và đặc tuyến Vôn-Ampe
ở ngõ vào.
ĐiUm làm vic tĩnh ; ngõ ra: là giao điểm của
đường tải một chiều và đặc tuyến Vôn-Ampe
ở ngõ ra.
3.4 Phân cực cho BJT
Phân cực kiểu định dòng base (IB)
Phân cực kiểu phân áp
Phân cực nhờ hồi tiếp từ collector
3.4 Phân cực cho BJT
3.4.1 Phân cực kiểu định dòng base IB
Phương trình đường tải ở ngõ vào:
VCC= IBRB + VBE
B
CC
BE
BB
BECC
B
R
V
V
RR
VV
I +−=
−
=⇒
1
=
):(3.0
):(7.0
GeBJTV
SiBJTV
VBE
Phương trình đường tải ở ngõ ra:
VCC =ICRC +VCE
C
CC
CE
C
C
R
V
V
R
I +−=⇒
1
Điểm làm việc tĩnh ở ngõ ra: Q(ICQ,VCEQ)
Q: quiet (tĩnh)
Phương trình đường tải ở ngõ ra:
CCC
CE
C
C
CCCECC
R
V
V
R
I
RIVV
+−=⇒
+=
1
DCLL
Phương trình đường tải ở ngõ ra:
Phân cực kiểu định dòng base (IB)
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=50, VBE=0.7V. Tìm
a. IBQ, ICQ
b. VCEQ
c. VB, VC
d. VBC
e. Cho biết BJT đang hoạt động ở chế độ nào?
ĐS:
a. IBQ=47.08µA, ICQ=2.35mA
b. VCEQ=6.83V
c. VB=0.7V, VC=6.83V
d. VBC= −6.13V
Phân cực kiểu định dòng base (IB)
Ví dụ: Cho mạch phân cực BJT có điểm làm việc Q và
đường tải như hình vẽ. Tìm VCC, RC, RB. Biết VBE=0.7V
ĐS:
VCC=20V, RC=2KΩ,
RB=772KΩ
EB
BECC
B
RR
VV
I
β+
−
=
Phân cực kiểu định dòng base (IB)
Trường hợp có thêm điện trở RE
Phân cực kiểu định dòng base (IB)
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=50, VBE=0.7V.Tìm:
ĐS:
a. IB=40.1µA
b. IC=2.01mA
c. VCE=13.97V
d. VC=15.98V
e. VE=2.01V
f. VB=2.71V
g. VBC=−13.27V
3.4.2 Phân cực kiểu phân áp
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=140,VBE=0.7V
Tìm IC, VCE
ĐS:
IC=0.85mA
VCE=12.22V
3.4.2 Phân cực kiểu phân áp
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=50,VBE=0.7V
Tìm ICQ, VCEQ
ĐS:
ICQ=1.98mA
VCEQ=4.54V
3.4.2 Phân cực kiểu phân áp
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=120,VEB=0.7V
Tìm ICQ, VCEQ
ĐS:
ICQ=2.24mA
VCEQ= −10.16V
3.4.2 Phân cực kiểu phân áp
pnp
3.4.3 Phân cực nhờ hồi tiếp từ collector
Ví dụ: Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=90,VBE=0.7V Tìm
ICQ, VCEQ
ĐS:
ICQ=1.07mA
VCEQ=3.69V
3.4.3 Phân cực nhờ hồi tiếp từ collector
3.5 BJT Inverter
- Khi điện áp ở ngõ vào là 5V: RB và RC
được thiết kêg sao cho BJT hoạt động ở
chêg đôh bảo hòa.
BJT được ứng dụng như một chức năng đảo trạng thái.
- Khi đó VCE ≈ 0 (khoảng
0.1V) được gọi là VCEsat
(saturation), tương ứng:
C
CEsatCC
CsatC
R
VV
II
−
==
B
BEHIsatC
B
R
VVI
I
−
>>
β
-Khi điện áp ở ngõ vào là 0V: BJT tắt
⇒ V0=VCE = 5V
Kết luận:
Vin = 5V ⇒ Vout = 0V (giả sử VCEsat=0V)
Vin = 0V ⇒ Vout = 5V.
3.6 Công tắc transistor
Một mạch Inverter dùng transistor được xem là một
công tắc được điều khiển bởi điện áp ở ngõ vào được
gọi là công tắc transistor.
3.7 Phân tích mạch khuếch đại
dùng transistor
3.7.1 Mô hình BJT mắc CE và CC
C
B
EUIn
UOut
EC
Mạch BJT mắc E chung (EC) Mạch BJT mắc C chung (CC)
α
α
β
−
==
=
1
..
fe
fe
EQ
T
ie
h
h
I
V
mh
Nhiệt độ phòng: VT=26mV
BJT silic: m≈1.4
β: hệ số KĐ dòng điện trong mạch ghép CE
ieh
B
ib
E
ic
fe bh .i
Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ
tần số thấp đơn giản
C
Mô hình tương đương tín hiệu nhỏ
tần số thấp đơn giản
hib
α
α
β
−
==
=
+
=
+
=
1
1
1
fe
fe
EQ
T
ie
fe
fe
fb
fe
ie
ib
h
h
I
V
mh
h
h
h
h
h
h
3.7.2 Mô hình BJT mắc B chung
3.7.3 Phân tích mạch KĐ tín hiệu nhỏ
tần số thấp dùng BJT
Xét mạch sau
Ví dụ:
Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=80,VBE=0.7V
1. Vẽmạch tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp
2. Tìm Av, Zi, Z0
Trường hợp không có tụ điện ở cực E
Ví dụ:
Cho mạch điện như hình vẽ. BJT có β=120,VBE=0.7V
1. Vẽmạch tương đương tín hiệu nhỏ tần số thấp
2. Tìm Av, Zi, Z0