Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô

Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng) được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí ở cấp trình độ Cao đẳng và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo chuyên ngành. Giáo trình được chia thành 2 phần, phần 2 trình bày những nội dung về: tranzitor trường; một số linh kiện đặc biệt; mạch biến đổi AC/DC; mạch biến đổi AC/AC; mạch biến đổi DC/DC;... Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cơ điện Xây dựng Việt Xô Bài 5: Tranzitor hiệu ứng trƣờng Mã bài: MĐ19.05 Giới thiệu: Tranzitor hiệu ứng trường (đèn trường) Là loại linh kiện được sử dụng khá phổ biến trong kỹ thuật điện tử nhất là trong ứng dụng làm chuyển mạch điện tử. Tranzitor hiệu ứng trường có đặc tính làm việc khá linh hoạt và có thể điều khiển ở nhiều chế độ, trạng thái làm việc khác nhau giống như BJT. Mục tiêu: - Trình bày được đặc điểm cấu tạo và đặc tính làm việc của các loại Tranzitor trường cũng như phạm vi ứng dụng của chúng; - Nhận dạng, phân loại được các loại JFET,MOSFET; - Xác định được các cực và kiểm tra được tình trạng kỹ thuật của JFET, MOSFET. Nội dung: Transistor trình bày trước được gọi là transistor mối nối lưỡng cực (BJT = Bipolar Junction Transistor). BJT có điện trở ngõ vào nhỏ ở cách mắc thông thường CE, dòng IC =  IB, muốn cho IC càng lớn ta phải tăng IB (thúc dòng lối vào). Đối với transistor hiệu ứng trường có tổng trở vào rất lớn. Dòng điện ở lối ra được tăng bằng cách tăng điện áp ở lối vào mà không đòi hỏi dòng điện. Vậy ở loại này điện áp sẽ tạo ra một trường và trường này tạo ra một dòng điện ở lối ra. Field Effect Transistor (FET) FET có hai loại: JFET v à MOSFET. 1.JFET 1.1.Cấu tạo – kí hiệu JFET (Junction Field Effect Transistor) được gọi là FET nối. JFET có cấu tạo như (hình 5.1) Hình 5.1: Cấu tạo của JFET kênh N (a), JFET kênh P (b). Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 75 Trên thanh bán dẫn hình trụ có điện trở suất khá lớn (nồng độ tạp chất tương đối thấp), đáy trên và đáy dưới lần lượt cho tiếp xúc kim loại đưa ra hai cực tương ứng là cực máng (cực thoát) và cực nguồn. Vòng theo chu vi của thanh bán dẫn người ta tạo một mối nối P – N. Kim loại tiếp xúc với mẫu bán dẫn mới, đưa ra ngoài cực cổng (cửa). D: Drain: cực máng (cực thoát). G: Gate: cực cổng (cực cửa). S: Source: cực nguồn. Vùng bán dẫn giữa D và S được gọi là thông lộ (kênh). Tùy theo loại bán dẫn giữa D và S mà ta phân biệt JFET thành hai loại: JFET kênh N, JFET kênh P. Nó có kí hiệu như (hình 5.2) Hình 5.2: Hình vẽ qui ước của JFET kênh N (a), JFET kênh P (b). 1.2. Nguyên lí hoạt động Giữa D và S đặt một điện áp VDS tạo ra một điện trường có tác dụng đẩy hạt tải đa số của bán dẫn kênh chạy từ S sang D hình thành dòng điện I D. Dòng ID tăng theo điện áp VDS đến khi đạt giá trị bão hòa IDSS (saturation) và điện áp tương ứng gọi là điện áp thắt kênh VPO (pinch off), tăng VDS lớn hơn VPO thì ID vẫn không tăng. Giữa G và S đặt một điện áp VGS sao cho không phân cực hoặc phân cực nghịch mối nối P – N. Nếu không phân cực mối nối P – N ta có dòng ID đạt giá trị lớn nhất IDSS. Nếu phân cực nghịch mối nối P – N làm cho vùng tiếp xúc thay đổi diện tích. Điện áp phân cực nghịch càng lớn thì vùng tiếp xúc (vùng hiếm) càng nở rộng ra, làm cho tiết diện của kênh dẫn bị thu hẹp lại, điện trở kênh tăng lên nên Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 76 dòng điện qua kênh ID giảm xuống và ngược lại. VGS tăng đến giá trị VPO thì ID giảm về 0. 1.3.Cách mắc JFET - Cũng tương tự như BJT, JFET cũng có 3 cách mắc chủ yếu là: Chung cực nguồn(CS), chung cực máng (DC), và chung cực cửa(CG) - Trong đó kiểu CS thường được dùng nhiều hơn cả vì kiểu mắc này cho hệ số khuếch đại điện áp cao, trở kháng vào cao. Còn các kiểu mắc CD, CG thường được dùng trong tầng khuếch đại đệm và khuếch đại tần số cao. (hình 5.3) Hình 5.3: Các cách mắc của JFET trong các mạch ứng dụng - CS: Tín hiệu vào G so với S, tín hiệu ra D so với S. - CG: Tín hiệu vào S so với G, tín hiệu ra D so với G. - CD: Tín hiệu vào G so với D, tín hiệu ra S so với D. 1.4. Đặc tuyến của JFET. Hình 5.4: Sơ đồ mạch khảo sát đặc tuyến của JFET. Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 77 Khảo sát sự thay đổi dòng thoát ID theo hiệu điện thế VDS và VGS, từ đó người ta đưa ra hai dạng đặc tuyến của JFET. a. Đặc tuyến truyền dẫn ID(VGS) ứng với VDS = const. Giữ VDS = const, thay đổi VGS bằng cách thay đổi nguồn VDC, khảo sát sự biến thiên của dòng thoát ID theo VGS. Ta có: VGS 2 I D  I DSS (1  ) VP 0 - Khi VGS = 0V, dòng điện ID lớn nhất và đạt giá trị bão hòa, kí hiệu: IDSS. - Khi VGS âm thì dòng ID giảm, VGS càng âm thì dòng ID càng giảm. Khi VGS = VPO thì dòng ID = 0. VPO lúc này được gọi là điện thế thắt kênh (nghẽn kênh). b. Đặc tuyến ngõ ra ID(VDS) ứng với VGS = const. Giữ nguyên VGS ở một trị số không đổi (nhất định). Thay đổi VCC và khảo sát sự biến thiên của dòng thoát ID theo VDS. .(hình 5.5) Hình 5.5: Đặc tuyến làm việc của JFET - Giả sử chỉnh nguồn VDC về 0v, không thay đổi nguồn VDC, ta có VGS = 0V = const. Thay đổi nguồn VCC → VDS thay đổi → ID thay đổi. Đo dòng ID và VDS. Ta thấy lúc đầu ID tăng nhanh theo VDS, sau đó ID đạt giá trị bão hòa, ID không tăng mặc dù VDS cứ tăng. - Chỉnh nguồn VDC để có VGS = 1v. Không thay đổi nguồn VDC, ta có VGS = Khoa Điện – Điện TĐH CĐ Việt Xô 78 1V = const. Thay đổi nguồn VCC → VDS thay đổi → ID thay đổi. Đo dòng ID và VDS tương ứng. Ta thấy lúc đầu ID tăng nhanh theo VDS, sau đó ID đạt giá trị bão hòa, ID không tăng mặc dù VDS cứ tăng. - Lặp lại tương tự như trên ta vẽ được họ đặc tuyến ngõ ra I D(VDS) ứng với VGS = const. Hình 5.6: Họ đặc tuyến ngõ ra của JFET. 2. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) MOSFET hay còn được gọi IGFET (Insulated Gate FET) là FET có cực cổng c ...