Cơ Sở Điện Tử - Kỹ Thuật Ngành Điện Tử part 4

Hay nói cách khác, các kĩ sư điện thường làm việc với vấn đề truyền tải điện năng, trong khi các kĩ sư điện tử nghiên cứu các vấn đề sử dụng điện để xử lý thông tin. Nhưng gần đây, sự khác biệt giữa hai ngành trở lên lu mờ do sự phát triển của ngành điện tử học năng lượng (power electronics).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cơ Sở Điện Tử - Kỹ Thuật Ngành Điện Tử part 42.2. PHẦN TỬ HAI MẶT GHÉP P-N Nếu trên cùng một đế bán dẫn lần lượt tạo ra hai tiếp giáp công nghệ p-n gầnnhau thì ta được một dụng cụ bán dẫn 3 cực gọi là tranzito bipolar, có khả năngkhuếch đại tín hiệu điện. Nguyên lí làm việc của tranzito dựa trên đặc tính điện củatừng tiếp giáp p-n và tác dụng tương hỗ giữa chúng.2.2.1. Cấu tạo, nguyên lí làm việc, đặc tuyến và tham số của tranzito bipolara) Cấu tạo: tranzito có cấu tạo gồm các miền bán dẫn p và n xen kẽ nhau, tùy theotrình tự sắp xếp các miền p và n mà ta có hai loại cấu tạo điển hình là pnp và npn nhưtrên hình 2.16. Để cấu tạo ra các cấu trúc này người ta áp dụng những phương phápcông nghệ khác nhau như phương pháp hợp kim, phương pháp khuếch tán, phươngpháp epitaxi... p n p n p n C E E C JE JC JE JC B B a) b) Hình 2.16 : Mô hình lí tưởng hóa cùng kí hiệu của tranzito pnp (a) và npn (b)miền bán dẫn thứ nhất của tranzito là miền emitơ với đặc điểm là có nồng độ tạp chấtlớn nhất, điện cực nối với miền này gọi là cực emitơ. Miền thứ hai là miền bazơ vớinồng độ tạp chất nhỏ và độ dày của nó nhỏ cỡ mm, điện cực nới với miền này gọi làcực bazơ. Miền còn lại là miền colectơ với nồng độ tạp chất trung hình .và điện cựctương ứng là colectơ. Tiếp giáp p-n giữa miền emitơ và bazơ gọi là tiếp giáp emitơ(JE) tiếp giáp pn giữa miền bazơ và miền colectơ là tiếp giáp colectơ (JC) Về kí hiệutranzito cần chú ý là mũi tên đặt ở giữa cực emitơ và bazơ có chiều từ bán dẫn psang bán dẫn n. Về mặt cấu trúc, có thể coi tranzito như 2 điôt mắc đối nhau như hình2.17. (Điều này hoàn toàn không có nghĩa là cứ mắc 2 đốt như hình 2-17 là có thểthực hiện được chức năng của tranzito. Bởi vì khi đó không có tác dụng tương hỗ lẫnnhau của 2 tiếp p-n. Hiệu ứng tranzito chỉ xảy ra khi khoảng cách giữa 2 tiếp giáp nhỏhơn nhiều so với độ dài khuếch tán của hạt dẫn). 37 n p n C E B Hình 2.17: Phân tích cấu tạo tranzito thành hai điốt và mạch tương hỗb) Nguyên lí làm việc: Để tranzito làm việc, người ta phải đưa điện áp 1 chiều tới cácđiện cực của nó, gọi là phân cực cho tranzito. Đối với chế độ khuếch đại thì JE phâncực thuận và JC phân cực ngược như hình 2-18. Hình 2.18: Sơ đồ phân cực của tranzito npn (a) và pnp (b) ở chế độ khuếch đại Để phân tích nguyên lí làm việc ta lấy tranzito pnp làm ví dụ. Do JE phân cực thuậncác hạt đa số (lỗ trống) từ miền p phun qua JE tạo nên dòng emitơ (IE). Chúng tớivùng bazơ trở thành hạt thiểu số và tiếp tục khuếch tán sâu vào vùng bazơ hướng tớiJC. Trên đường khuếch tán mộ t phần nhỏ bị tái hợp với hạt đa số của bazơ tạo nêndòng điện cực bazơ (IB). Do cấu tạo miền bazơ mỏng nên gần như toàn bộ các hạtkhuếch tán tới được bờ của JC và bị trường gia tốc (do JC phân cực ngược) cuộn quatới được miền colectơ tạo nên dòng điện colectơ (IC) Qua việc phân tích trên rút rađược hệ thức cơ bản về các dòng điện trong tranzito (hệ thức gần đúng do b ỏ quadòng ngược của JC) IE = IB + IC (2-37) Để đánh giá mức hao hụt dòng khuếch tán trong vùng bazơ người ta định nghĩahệ số truyền đạt dòng điện a của tranzito. a = IC / IE (2-38)hệ số a xác định chất lượng của tranzito và có giá trị càng gần 1 với các tranzito loạitốt. 38 Để đánh giá tác dụng điều khiển của dòng điện IB tới dòng colectơ IC người tađịnh nghĩa hệ số khuếch đại dòng điện b của tranzito. b = IC / IB (2:39)b thường có giá trị trong khoảng vài chục đến vài trăm. Từ các biểu thức (2-37), (2-38), (2-39) có thể suy ra vài hệ thức hay được sử dụng đối với tranzito: IE = IB (1 + b) (240) a = b / (1+ b) (2-41)c) Cách mắc tranzito và tham số ở chế đố tín hiệu nhỏ Khi sử dụng về nguyên tắc có thể lấy 2 trong sô 3 cực của tranzito là đầu vào vàcực thứ 3 còn lại cùng với một cực đầu vào làm đầu ra. Như vậy có tất cả 6 cách mắcmạch khác nhau. Như ...