Bài giảng Kỹ thuật điện tử - Chương 3: Transistor lưỡng cực - Lê Thị Kim Anh

Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Chương 3
TRANSISTOR LƯỠNG CỰC 
(Bipolar Junction Transistor-BJT)
BJT là một loại linh kiện bán dẫn 3 cực có
khả năng khuếch ñại tín hiệu hoặc hoạt ñộng
như một khóa ñóng mở, rất thông dụng trong
ngành ñiện tử.
3.1 Giới thiệu
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
n+ p n
B
E C
p+ n p
B
E C
Hình dáng BJT
E: Emitter
C: Collector
B: Base
Cấu tạo và hình dáng
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Ky hiệu của BJT
B
E
C
E
C
B
BJT loại NPN
BJT loại PNP
B
E C
E C
B
n+ p n
B
E C
p+ n p
B
E C
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3. 2 ChêF ñôG làm việc của BJT
Tùy theo cách phân cực cho transistor 
mà transistor sẽ có các chế ñộ làm việc
khác nhau. Transistor có 3 chế ñộ làm
việc cơ bản:
- ChêF ñôG khuếch ñại.
- ChêF ñôG khóa.
- ChêF ñôG dẫn bảo hòa.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Chế ñộ khuếch ñại: JE phân cực thuận
và JC phân cực ngược. 
- JE: tiếp xúc PN giữa cực phát (E) 
vaU cực nền (B).
- JC: tiếp xúc PN giữa cực thu (C) 
vaU cực nền (B).
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Chế ñộ khóa (hay ñóng mở): cả 2 
chuyển tiếp JE và JC ñều ñược phân
cực ngược.
Chế ñộ dẫn bảo hòa: cả 2 chuyển tiếp
JE và JC ñều ñược phân cực thuận.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
* ChêF ñôG khuếch ñại
Qui ước vê! dòng trong BJT
IE IC
IB
VEE VCC
IB
IE IC
VEE VCC
Theo ñịnh luật Kirchhoff: IE = IC + IB
IC = IC (INJ) + ICBO ; IC(INJ): dòng hạt dẫn ñi qua miền nền.
E
)INJ(C
I
I
=αðịnh nghĩa thông sô α : ⇒ IC = α IE + ICBO
Vì ICBO rất nho>, có thê> bo> qua :
E
C
I
I
≈α
NPN PNP
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.3 Ba sơ ñôU cơ bản của BJT
3.3.1Mạch B chung
(Common Base – CB)
Cực B là cực chung
cho mạch vào và ra.
- Dòng ñiện ngo vào là dòng IE.
- Dòng ngõ ra là dòng IC.
- ðiện áp ngõ vào là VEB. 
- ðiện áp ngõ ra là VCB.
RL
E C
B
•
vi
IE IC
Mạch CB ñơn giản hóa
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Cực E là cực chung cho mạch
vào và ra.
- Dòng ñiện ngo vào là dòng IB.
- Dòng ngõ ra là dòng IC.
- ðiện áp ngõ vào là VBE. 
- ðiện áp ngõ ra là VCE.
3.3.2 Mạch E chung (Common 
Emitter – CE)
Mạch CE ñơn giản hóa
B
C
E
•
vi
IB
IC
RL
IE
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.3.3 Mạch C chung
(Common Colletor – CC)
Cực C là cực chung cho
mạch vào và ra.
- Dòng ñiện ngo vào là
dòng IB.
- Dòng ngõ ra là dòng IE.
- ðiện áp ngõ vào là VBC. 
- ðiện áp ngõ ra là VEC.
B
E
C
•
vi
IB
IE
RL
IC
Mạch CC ñơn giản hóa
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4 ðặc tuyến Vôn - Ampe
ðồ thị diễn tả các mối tương quan giữa dòng ñiện và ñiện
áp trên BJT ñược gọi là ñặc tuyến Vôn-Ampe (hay ñặc
tuyến tĩnh).
Người ta thường phân biệt thành 4 loại ñặc tuyến: 
ðặc tuyến vào: nêu quan hệ giữa dòng ñiện và ñiện áp ở
ngõ vào.
ðặc tuyến ra: quan hệ giữa dòng và áp ở ngõ ra.
ðặc tuyến truyền ñạt dòng ñiện: nêu sự phụ thuộc của
dòng ñiện ra theo dòng ñiện vào.
ðặc tuyến hồi tiếp ñiện áp: nêu sự biến ñổi của ñiện áp ngõ
vào khi ñiện áp ngõ ra thay ñổi.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.1 ðặc tính B chung
3.4.1.a Họ ñặc tuyến ngoP vào B chung:
constVBEE CB
)V(fI
=
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.1.b ðặc tuyến ngoP ra B chung:
constICBC E
)V(fI
=
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.2 ðặc tính E chung
3.4.2.a Dòng ICEO va! β
Dòng ICEO là dòng ngược trên tiếp xúc JC khi hơ> mạch
ngoP vào.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
E
CBOC I
II
=
α
−
α CB
CBOC II
II
+=
α
−
α
⇒
CEOB
CBO
BC II1
I
II +β=
α−
+β=⇒
Chia 2 vêF cho α, ta có:
Khi VBE hơg mạch, ta có:
α
α
β
−
=
1
ðặt:
Vì ICEO là rất nhog: )0Ixem(II CEOBC ≈β≈
α−
+
α−
α
=⇒
1
I
1
I
I CBOBC
α−
==
1
I
II CBOCEOC
Ta có: IC = α IE + ICBO ⇒ α IE = IC - ICBO
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.2.b ðặc tuyến ngoP vào E chung:
constVBEB CE
)V(fI
=
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.2.b ðặc tuyến ngoP ra E chung: constICEC B)V(fI ==
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.3 ðặc tính C chung
3.4.3.a Họ ñặc tuyến ngoP vào C chung:
constVCBB CE
)V(fI
=
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.4.3.b Họ ñặc tuyến ngoP ra C chung:
constICEE B
)V(fI
=
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
ðiểm phân cực tĩnh (ñiểm làm việc tĩnh)
Là giao ñiểm của ñường tải một chiều với ñặc
tuyến Vôn-Ampe.
ðiểm làm việc tĩnh ở ngoP vào: là giao ñiểm
của ñường tải một chiều vaU ñặc tuyến Vôn-
Ampe ở ngol vào.
ðiểm làm việc tĩnh ở ngoP ra: là giao ñiểm của
ñường tải một chiều vaU ñặc tuyến Vôn-Ampe 
ở ngol ra.
3.5 Phân cực cho BJT
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.5.1 Phân cực kiểu ñịnh dòng base IB
Phương trình ñường tải ở ngol vào:
- VCC + IB RB + VBE = 0
B
BECC
B R
VV
I
−
=⇔



÷
÷
=
)Ge_BJT(3.02.0
)Si_BJT(7.06.0
VBE
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Phương trình ñường tải ở ngol ra:
- VCC + IC RC + VCE = 0
C
CC
CE
C
C R
V
V
R
1
I +−=⇔
ðiểm làm việc tĩnh ở ngol ra: Q(IC,VCE)
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
RB
RC
RE
VCC
Cin
Cout
IB
IE
IC
3.5.2 Phân cực kiểu ñịnh dòng base IB vaU có 
thêm ñiện trơg RE
Phương trình ñường tải 
ở ngol vào:
- VCC+ IB RB+VBE +IERE = 0
EB
BECC
B R)1(R
VV
I
+β+
−
=⇔
Với: IE = IC + IB
= (β+1)IB
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
RB
RC
RE
VCC
Cin
Cout
IB
IE
IC
Phương trình ñường tải ở ngol ra:
- VCC + IC RC + VCE+IERE = 0
EC
CC
EC
CE
C RR
V
RR
V
I
+
+
+
−=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.5.3 Phân cực kiểu phân áp
RB1
RB2
RC
RE
VCC
Cin
CoutB
M
Biến ñổi tương ñương
thành mạch Thevenin:
2B1B
2B1B
BB RR
R.R
R
+
=
Vcc
RR
R
V
2B1B
2B
BB +
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
RC
RE
VBB
RBB
VCC
IB
IE
Phương trình ñường tải ở ngol vào:
- VBB + IB RBB + VBE +IERE= 0
EBB
BEBB
B R)1(R
VV
I
+β+
−
=⇔
Với: IE = (β+1)IB
Phương trình ñường tải 
ở ngol ra giống trường
hợp ñịnh dòng IB có RE.
Cin
Cout
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
RB
RC
Vcc
Cin
Cout
3.5.4 Phân cực nhơU hồi tiếp tưU C
VBE
VCE
Ta có: -VCC + IERC + IBRB+VBE=0
CB
BECC
B R)1(R
VV
I
+β+
−
=
IC
IE
IB
IE
VCE = VCC – IERC= VCC – ICRC
Phương trình ñường tải ngol vào:
Với: IE = (β+1)IB
Phương trình ñường tải ngol ra:
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.6 Thiết kêF mạch phân cực
Việc thiết kêF ñược tính toán trên các giaF trị 
nguồn cung cấp là côF ñịnh.
TưU yêu cầu vêU ñiểm làm việc ta phải xác ñịnh
các giaF trị ñiện trơg trên mạch.
Vì trên thực têF các ñiện trơg sẽ ñược chọn theo
giaF trị chuẩn, do ñoF khi chọn phải phuU hợp
với sai sôF cho phép.
Một sô gia trị R chuẩn:
10, 12, 15, 18,22, 27,33, 39,43, 47,51, 56, 68, 75, 82, 91.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Hướng dẫn
1. - VCC + IC RC + VCE = 0
- VCC + IB RB + VBE = 0
IC= β IB ; VBE = 0.7V
⇒ RB = 565KΩ ; RC = 3KΩ
⇒ chọn 560 KΩ vaU 3KΩ
2. Tính lại IC theo sưG thay ñổi của β từ IB ứng với RB
ñal chọn. TưU ñoF tìm giới hạn của ñiểm phân cực.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Ví du\ cho thiết kê phân cực E chung
Một transistor silicon NPN có β tối ưu là 100, 
ñược sử dụng trong mạch phân cực CE ñịnh
dòng IB, với VCC = 12V. ðiểm phân cực là IC = 
2mA và VCE = 6V.
1. Thiết kế mạch dùng các ñiện trở chuẩn 5%.
2. Tìm giới hạn có thể có của ñiểm phân cực nếu
β của transistor thay ñổi từ 50 ñến 150 (một giới
hạn thường gặp trong thực tế). Giả sử là các ñiện
trở có giá trị tối ưu.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.7 BJT Inverter 
- Khi ñiện áp ở ngol vào là 5V: RB vaU RC
ñược thiết kêF sao cho BJT hoạt ñộng ở chêF 
ñôG bảo hòa.
BJT ñược ứng dụng như một chức năng ñảo trạng thái.
- Khi ñoF VCE ≈ 0 (khoảng
0.1V) ñược gọi là VCEsat
(saturation), tương ứng:
C
CC
satCC R
V
II ==
B
BEHIsatC
B R
VVI
I
−
=
β
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
-Khi ñiện áp ở ngol vào là 0V: BJT không dẫn
⇒ VCE = + 5V.
Kết luận:
V in = 5V ⇒ V out = 0V.
V in = 0V ⇒ V out = 5V.
Inverter
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Thiết kêF Inverter 
- Xác ñịnh giaF trị của các ñiện trơg RB vaU RC sao cho
BJT hoạt ñộng ở chêF ñôG bảo hòa.
- Sưg dụng các công thức sau:
min
BEHI
BCC
C
CC
CBEHI
B
BEHI
B
)VV(
RV
R
V
R)VV(
I
VV
R
β=β
−β
=
β−
=
−
=
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
3.8 Công tắc transistor
Một mạch Inverter dùng transistor 
ñược xem là một công tắc ñược ñiều
khiển bởi ñiện áp ở ngol vào.
ðược gọi là công tắc transistor.
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Bài giảng môn Kỹ thuật ðiện tử 
GV: Lê Thị Kim Anh
Câu hỏi củng côF bài
1. Cấu tạo của BJT? Phân loại?
2. Các chêF ñôG làm việc của BJT?
3. Các cách mắc cơ bản của BJT vaU các thông sô F ở ngol vào vaU 
ngol ra tương ứng?
4. Các loại ñặc tuyến của BJT?
5. Các kiểu phân cực cho BJT trong mạch khuếch ñại CE?
6. Các công thức cần nhơF vêU quan hêG của các dòng trong BJT 
vaU các hêG sôF α, β?
7. Khái niệm vêU BJT inverter vaU thiết kêF?
8. Khái niệm vêU công tắc BJT?