Bài giảng Điện tử tương tự: Chương II - TS. Nguyễn Quốc Cường

Bài giảng Điện tử tương tự - Chương II: Transistor lưỡng cực, trình bày các nội dung chính: giới thiệu về BJT, MOSFET, cấu trúc của BJT, chế độ hoạt động của BJT, mô hình Ebers-Moll (EM), mô hình E, đặc tính dòng điện – điện áp, hiệu ứng Early, miền tích cực,... Đây là tài liệu học tập và giảng dạy dành cho sinh viên ngành Điện - điện tử.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Điện tử tương tự: Chương II - TS. Nguyễn Quốc Cường Transistor lưỡng cực Bipolar Junction Transistor Nguyễn Quốc Cường Bộ môn 3I – ĐHBK HN 1Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngGiới 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 2Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngCấu trúc đơn giản của BJT kiểu npn 3Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngCấu trúc đơn giản của BJT kiểu pnp 4Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc Cường• 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 5Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngChế độ hoạt động của BJT 6Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngChế độ tích cực 7Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc Cườngdòng điện• EBJ phân cực thuận: – điện tử khuếch tán từ E B – lỗ trống khuếch tán từ B 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 8Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc Cường• Nếu nhìn từ các cực E,B,C ta có 3 dòng điện tương ứng là iE, iB và iC iC = β iB iE = iB + iC = (1 + β )iB β α = 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) 9Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngMô hình Ebers-Moll (EM)Mô hình EM cho phép xác định tất cảcác chế độ hoạt động của BJT.Biểu thức Ebers-Moll iE = iDE − α RiDC iC = −iDC + α F iDE ⎡ ⎛ VBE ⎞ ⎤ iDE = iSE ⎢ exp ⎜ ⎟ − 1⎥ ⎣ ⎝ VT ⎠ ⎦ ⎡ ⎛ VBC ⎞ ⎤ iDC = iSC ⎢exp ⎜ ⎟ − 1⎥ ⎣ ⎝ VT ⎠ ⎦ Mô hình EM của npn α F iSE = α RiSC 10Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngTransistor pnp• Hoạt động của pnp tương tự như npn, chỉ có điểm khác biệt là dòng điện chủ yếu được tạo lên bởi các lỗ trống từ E đến B 11Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngKý hiệu 12Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngĐặc tính dòng điện – điện áp• Họ đường cong đặc tính I-V – iC-vCB với iE = const – iC-vCE với iB = const 13Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngĐặc tính iC-vCB 14Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc Cường• Để đo đặc tính iC-vCB: Với mỗi giá trị iE thay đổi vCB để đo được dòng iC• Trong vùng tích cực thuận – Dòng iC tăng ít khi vCB tăng, mặc dù iE giữ cố định hiệu ứng Early – Ứng với vCB lớn, dòng iC tăng rất nhanh hiện tượng breakdown – Hệ số alpha : có 2 kiểu định nghĩa (thực tế 2 hệ số này sai khác không nhiều) iC α ≡ được gọi là hệ số α tổng hay hệ số α tín hiệu lớn iE ∆i được gọi là hệ số tín hiệu nhỏ α ≡ C ∆iE vCB = const 15Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc Cường• Trong vùng bão hòa – Điện áp vCB < -0.4 V – Thường chênh áp vBE = 0.7V vCE bão hòa = 0.1V đến 0.3V 16Transistor lưỡng cựcNguyễn Quốc CườngHiệu ứng Early• Trong vùng tích cực thuận – Lý tưởng ...