Giáo trình Kỹ thuật điện tử (Phần 2)

Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 97 
CHƯƠNG 4 
TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG – FET 
4.1. KHÁI NIỆM 
Transistor hiệu ứng trường - FET (Field Effect Transistor) là một dạng linh kiện bán dẫn tích 
cực. Khác với BJT là loại linh kiện được điều khiển bằng dòng điện, FET là linh kiện được điều 
khiển bằng điện áp. 
FET có ba chân cực là cực nguồn (S-Source), cực cổng (G- Gate) và cực máng (D- Drain). 
FET có các ưu điểm nổi bật sau đây: 
 FET có trở kháng vào rất cao. 
 Nhiễu trong FET ít hơn nhiều so với BJT. 
 FET không bù điện áp tại dòng I = 0, do đó nó là linh kiện chuyển mạch tuyệt vời. 
 FET có độ ổn định về nhiệt cao. 
 FET có tần số làm việc cao. 
 Kích thước của FET nhỏ hơn của BJT nên có nhiều ưu điểm trong vi mạch. 
Tuy nhiên, nhược điểm chính là hệ số khuếch đại điện áp của FET thấp hơn nhiều so với BJT 
4.2. TRANSISTOR HIỆU ỨNG TRƯỜNG LOẠI MỐI NỐI – JFET (JUNCTION FET) 
4.2.1. Cấu tạo 
JFET là loại linh kiện bán dẫn tích cực, có 3 cực, có hai loại là JFET kênh N và JFET kênh P, 
cấu tạo của JFET được trình bày trong hình 4.1. 
(a) Cấu tạo của JFET kênh N và kênh P 
(b) Kí hiệu của JFET kênh N và kênh P 
(c) Hình dạng 
Hình 4.1. Cấu tạo, kí hiệu và hình dạng của JFET kênh N và JFET kênh P 
4.2.2. Nguyên lý hoạt động và đặc tuyến Volt-Ampe 
Để JFET hoạt động thì ta cần phân cực hai mối nối D-S và G-S. 
Drain(D)
Source(S)
kênh n
np p
Gate(G)
Drain(D)
Source(S)
kênh p
pn n
Gate(G)
G
D
S
G
D
S
Kênh N Kênh P
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 98 
4.2.2.1. Xét trường hợp VGS = 0 (ngắn mạch G-S), VDS>0: 
Hình 4.2. Mạch phân cực cho JFET kênh N với VGS = 0. 
Với chiều điện áp VDD phân cực như hình 4.2, các điện tử sẽ di chuyển từ cực nguồn S đến cực 
máng D và bị hút về phía cực dương của nguồn VDD tạo nên dòng điện ID ngược chiều với chiều 
chuyển động của hạt dẫn. Dòng điện này chạy vào cực D chạy dọc theo kênh dẫn và chạy ra 
khỏi cực S nên ta luôn có: 
 ID = IS (4.1) 
Vì mối nối P-N giữa cực G và cực D luôn được phân cực ngược nên ta có 
 IG ≈ 0 (4.2) 
Hai biểu thức (4.1) và (4.2) là luôn đúng với mọi trường hợp phân cực của cả hai loại JFET 
kênh N và kênh P. 
Cụ thể hơn, khi cố định VGS= 0 (VG = VS) và điện áp VDS tăng từ 0(V) đến vài (V), tương đương 
với điện áp phân cực ngược cho mối nối P-N tăng lên. Dòng điện ID sẽ tăng và xác định theo 
định luật Ohm với VDS. Khi VDS tăng lớn hơn thì bề rộng miền nghèo tăng lên, tiết diện kênh 
dẫn giảm dần. Khi VDS đạt giá trị Vp (pinch off) thì vùng nghèo phình to chạm nhau tại một 
điểm và hiện tượng thắt kênh xảy ra như hình 4.4. Trong vùng này quan hệ ID và VDS tuân theo 
định luật Ohm, kênh dẫn đóng vai trò như một điện trở nên còn gọi là vùng điện trở (Ohmic) 
được thể hiện bằng đoạn OA trên hình 4.3. 
Hình 4.3. Đặc tuyến ngõ ra của JFET kênh N khi VGS= 0 và thay đổi VDS> 0 
VGS=0
điện trở kênh dẫn
VDS
VP0
IDSS
ID
các mức bão hòa
điểm thắt kênh
A B
C
điểm đánh thủng
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 99 
Hình 4.4. Hiện tượng thắt kênh dẫn. 
Khi VDS tăng vượt qua giá trị của VP, điện áp phân cực ngược tăng nên điểm thắt sẽ lan rộng ra 
về phía cực S. Bề rộng vùng ngèo giảm nhưng lực hút hạt dẫn từ nguồn VDD tăng tạo nên một 
vùng đặc biệt có dòng ID không đổi được gọi là vùng thắt kênh hay vùng bão hòa, tương đương 
với đoạn AB trên hình 4.3. Do đó có thể nói khi điện áp VDS> VP thì JFET có đặc tính như một 
là nguồn dòng ID = IDSS có giá trị không phụ thuộc vào VDS, còn giá trị điện áp VDS phụ thuộc 
vào tải. 
Nếu VDS tiếp tục quá lớn thì mối nối P-N của JFET sẽ bị đánh thủng, dòng điện ID tăng vọt 
được thể hiện bằng đoạn BC trên hình 4.3. 
Kí hiệu IDSS chính là dòng điện cực máng (ID) cực đại trong trường hợp ngắn mạch G-S và 
VDS>VP. 
Kí hiệu Vp (pinch off voltage) là điện áp tại đó bắt đầu xảy ra hiện tượng thắt kênh, còn gọi là 
điện áp thắt kênh hay điện áp nghẽn kênh. 
4.2.2.2. Xét trường hợp VGS 0: 
Khi phân cực VGS âm thì điện áp phân cực ngược mối nối P-N của JFET tăng hơn so với trường 
hợp VGS= 0. Vì thế hiện tượng thắt kênh sẽ xảy ra sớm hơn khi VDS= Vp + VGS, thay vì VDS= 
VP như khi phân cực VGS= 0, điện trở kênh dẫn tăng hơn nên giá trị dòng ID bão hòa sẽ giảm 
dần và hiện tượng đánh thủng cũng xảy ra sớm hơn. Nếu tiếp tục giảm VGS âm dần thì dòng ID 
bão hòa giảm dần. Khi VGS= -Vp thì dòng máng ID giảm xuống bằng 0 do lúc này vùng nghèo 
mở rộng và hoàn toàn choán hết chỗ của kênh dẫn. 
Đặc tuyến truyền đạt và đặc tuyến ngõ ra của JFET được trình bày trong hình 4.5. 
a. Đặc tuyến truyền đạt b. Đặc tuyến ngõ ra 
Hình 4.5. Đặc tuyến Vôn-Ampe của JFET. 
VP 0
ID (mA)
VDS
VGS3 < 0
VGS2 < 0
VGS1 < 0
VGS = 0
VGS4 < 0
VGS5 < 0
VGS6 < 0
IDSS A
A1
B
B1
ID (mA)
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 100 
4.2.2.3. Vùng thắt kênh – Vùng bão hòa: 
Ta thấy rằng, trong vùng bão hòa này giá trị dòng điện ID không phụ thuộc vào VDS mà phụ 
thuộc vào VGS theo phương trình Shockley. Hay nói cách khác ID bị điều khiển bởi VGS. 
2
1 GSD DSS
P
V
I I
V
 (4.3) 
Như vậy, phương trình (4.3) cho thấy mối liên hệ giữa ID và VGS là không tuyến tính, tạo ra một 
đường cong tăng theo hàm mũ khi tăng giá trị của VGS. 
Tương tự, đặc tuyến truyền đạt của JFET kênh P ngược lại với JFET kênh N. 
4.2.3. Phân cực cho JFET 
4.2.3.1. Mạch phân cực cố định (fixed bias): 
Mạch phân cực cố định sử dụng JFET kênh N như hình 4.6. Trong đó tụ C1 và tụ C2 là các tụ 
liên lạc đối với tín hiệu vào và tín hiệu ra. Giống như mạch phân cực dùng BJT, các tụ này có 
chức năng ngăn dòng DC từ nguồn một chiều VDD chạy về nguồn tín hiệu Vi (tụ C1), ngăn dòng 
DC từ nguồn một chiều VDD chạy về tải (tụ C2), khi phân tích ở chế độ DC thì các các tụ điện 
này xem như hở mạch. 
Hình 4.6. Mạch phân cực cố định cho JFET. 
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng (1) đi qua hai cực G-S ta được: 
0GG G G GSV I R V 
Do đặc điểm của JFET:
0GI 
 GS GGV V (4.4) 
Do VGG là điện áp cung cấp cố định nên điện áp VGS cũng có giá trị cố định do đó mạch được 
gọi là mạch phân cực cố định. Từ giá trị VGS tìm được ở trên (4.4), thế vào phương trình 
Shockley ta sẽ tìm được dòng ID: 
2 2
1 1GS GGD DSS DSS
P P
V V
I I I
V V
 (4.5) 
Tiếp theo, áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng (2) đi qua hai cực D-S ta tính được VDS và viết 
được phương trình đường tải DC (DCLL): 
 DD D D DS DS DD D DV I R V V V I R (4.6) 
Vậy là điểm Q được xác định Q(VDSQ, ICQ). Ngoài ra từ (4.6) ta có: 
1 DD
D DS
D D
V
I V
R R
 (4.7) 
Phương trình (4.7) chính là phương trình đường tải DC (DCLL) của mạch và được biểu diễn 
trên hình 4.7. 
RD
D
C2
Vo
G
S
RG
VGG
C1
Vi
 (2)
 (1)
VDD
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 101 
Hình 4.7. Đường tải DC của mạch phân cực cố định cho JFET 
Việc xác định điểm làm việc tĩnh Q của JFET cũng có thể thực hiện bằng cách khác, cụ thể 
hình 4.8 minh họa việc xác định điểm làm việc tĩnh Q bằng phương pháp đồ thị. 
Hình 4.8. Tìm điểm làm việc tĩnh Q bằng phương pháp đồ thị. 
Bước 1: Viết phương trình phân cực dựa vào vòng (1): 
GG G G GSV I R V 
Ta có: GS GGV V 
Đây là phương trình có dạng x= const. Trên đặc tuyến truyền đạt ta vẽ đường thẳng này. Giao 
điểm của phương trình phân cực với đặc tuyến truyền đạt cho ta giá trị IDQ. 
Bước 2: Từ phương trình DCLL (4.7b). Vẽ đường tải DCLL này trên đồ thị đặc tuyến ngõ ra 
và giao điểm của DCLL với đặc tuyến ngõ ra của JFET cho ta giá trị VDSQ cần tìm như hình 
4.8. 
Qua phân tích mạch phân cực trên ta thấy vì IG= 0 nên rõ ràng điện trở RG không có tác dụng 
đối với tín hiệu DC. Tuy nhiên RG có tác dụng rất quan trọng đối với mạch khuếch đại, vấn đề 
này sẽ được đề cập chi tiết trong việc phân tích mạch khuếch đại dùng JFET. 
Ví dụ 4.1 Cho mạch điện như hình 4.9. Tìm các thông số : 
VGS(V)
0
IDSSđường đặc tính của linh kiện
ID(mA)
-2
-4-6-8 Vp
Q
V
G
S
Q
=
-V
G
G
đường thẳng 
VGS=-VGG
ID(mA)
VGS = 0(V)
VGS = -1(V)
VGS = -2(V)
VGS = -VGG(V)Q
VDS(V)
V
D
D
(V
)
0 2 4 6 8 10
V
D
S
Q
(V
)
2
4
6
8
10
VDD/RD
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 102 
a. VGSQ. 
b. IDQ. 
c. VDS. 
d. VD. 
e. VG. 
f. VS. 
Hình 4.9 
Giải ví dụ dùng phương pháp đại số: 
a. 2
QGS GG
V V V 
b. 
2 2
2
1 10 1 5.625
8
GS
D DSS
P
V V
I I mA mA
V V
c. 16 (5.625 )(2 ) 4.75DS DD D DV V I R V mA k V  
d. 4.75D DSV V V 
e. 2G GSV V V 
f. 0SV V 
Giải ví dụ bằng phương pháp đồ thị: 
Đường cong Shockley và đường thẳng tại VGS = -2 V được vẽ như hình 4.10. Một điều khó 
khăn là đọc chính xác được giá trị tĩnh của dòng cực máng theo đồ thị, nhưng giá trị sau khi tìm 
đươc là 5,6mA như hình 4.10 là chấp nhận được. 
Hình 4.10 
a. Vì vậy, 
2
QGS GG
V V V 
b. 5.6
QD
I mA 
c. 16 (5.6 )(2 ) 4.8DS DD D DV V I R V mA k V  
d. 4.8D DSV V V 
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 103 
e. 2G GSV V V 
f. 0SV V 
Kết quả đã khẳng định được thực tế là dù sử dụng phương pháp đại số hoặc phương pháp đồ 
thì thì kết quả thu được là gần giống nhau. 
Ví dụ 4.2: Tìm điểm làm việc tĩnh Q(ID, VDS) của mạch phân cực cho JFET sau: 
Hình 4.11 
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng đi qua mối nối G-S với IG= 0 và ID= IS ta được: 
1 3 3GS GV I M V V  
Thế VGS vào phương trình Shockley: 
2 2
3
1 8 1 0.5
4
GS
D DSS
P
V
I I mA
V
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng đi qua hai cực D-S với ID= IS ta được: 
16 (0.5 )(2.2 ) 14.9DS DD D DV V I R V mA k V  
 Vậy, điểm làm việc tĩnh Q(0.5mA;14.9V) 
4.2.3.2. Mạch tự phân cực: 
Mạch tự phân cực cho JFET được trình bày trong hình 4.12. Mạch không sử dụng nguồn VGG. 
Hình 4.12. Mạch tự phân cực cho JFET 
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng đi qua hai cực G-S (vòng 1) như hình 4.12 ta được: 
0G G GS S SI R V I R 
RD
D
C2
Vo
G
S
RG
C1
Vi
RS
ID
 (1)
VDD (2)
Vo 
Vi 
+ 16V 
G 
0
0
S 
D 
ID 
VDS 
1M 
3V 
2,2k 
IDSS = 8mA 
 VP = 4V 
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 104 
Do đặc tính của JFET: 0GI 
Và D SI I 
 GS D SV I R (4.8) 
Chú ý: Trong trường hợp này điện áp VGS là hàm biến thiên theo dòng điện ID nên giá trị sẽ 
không cố định như với mạch phân cực cố định. 
Thay giá trị điện áp VGS từ phương trình (4.8) vào phương trình Shockley được: 
2 2 2
1 1 1GS D S D SD DSS DSS DSS
P P P
V I R I R
I I I I
V V V
 (4.9) 
Khai triển hằng đẳng thức từ phương trình (4.9) ta sẽ được phương trình bậc hai theo biến ID có 
dạng như sau: 
2
1 2 0D DI k I k 
Giải phương trình trên được hai nghiệm ID và chọn nghiệm dựa vào đặc tính của JFET kênh N: 
- . 
Tiếp theo áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng (2) đi qua hai cực D-S ta tính được VDS và viết 
được phương trình DCLL: 
 DD D D DS D S DS DD D D SV I R V I R V V I R R (4.10) 
Vậy là điểm Q được xác định Q(VDSQ, ICQ). Ngoài ra từ phương trình trên ta có: 
1 DD
D DS
D S D S
V
I V
R R R R
 (4.11) 
Đây chính là phương trình đường tải DC (DCLL) của mạch và được biểu diễn trên hình 4.13. 
Hình 4.13. Đường tải DC của mạch tự phân cực cho JFET 
Phương pháp vừa trình bày ở trên là phương pháp toán học, sau đây sẽ trình bày phương pháp 
đồ thị để xác định dòng điện ID. 
Bước 1: Dựa vào mạch vòng (1), phương trình (4.8) ta có phương trình đường phân cực: 
1
D GS
S
I V
R
Đây là phương trình có dạng y= ax. Trên đặc tuyến truyền đạt ta vẽ đường thẳng này. Giao 
điểm của phương trình phân cực với đặc tuyến truyền đạt cho ta giá trị IDQ. 
Bước 2: Từ phương trình DCLL (4.11). Vẽ đường tải DCLL này trên đồ thị đặc tuyến ngõ ra 
và giao điểm của DCLL với đặc tuyến ngõ ra của JFET cho ta giá trị VDSQ cần tìm như hình 
4.14. 
0 GSp VV
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 105 
Hình 4.14. Tìm điểm làm việc tĩnh Q của mạch tự phân cực bằng phương pháp đồ thị 
Ví dụ 4.3: Sử dụng phương pháp đại số và phương pháp đồ thị để tìm điểm làm việc tĩnh Q(VDS, 
ID) của mạch như hình sau, biết IDSS= 4mA, Vp = -6V. 
Hình 4.15. 
Giải ví dụ dùng phương pháp đại số: 
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng đi qua mối nối G-S với IG= 0 và ID= IS ta được: 
0.68GS D S DV I R I 
Thế VGS vào phương trình Shockley 
2 2 2
1 1 1GS D S D SD DSS DSS DSS
P P P
V I R I R
I I I I
V V V
2
0.68
4 1
6
D
D
I
I
Khai triển ta được phương trình bậc 2 theo ID: 
 20.0513 1.91 4 0D DI I 
Giải phương trình, được 2 nghiệm ID: 
ID1= 35.22mA loại. 
ID2= 2.22mA nhận. 
Vậy ID= 2.22mA và VGS= -0.68x2.22= -1.51V 
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng đi qua hai cực D-S với ID= IS ta được: 
 9 2.22(2.2 0.68) 2.61DS DD D D SV V I R R V 
VGS(V)
0
IDSS
ID(mA)
-2
-4-6-8 Vp
Q
ID(mA)
VGS = 0(V)
VGS = -1(V)
VGS = -2(V)
VGS = -VGG(V)Q
VDS(V)
V
D
D
(V
)
0 2 4 6 8 10
V
D
S
Q
(V
)
2
4
6
8
10
VDD/(RD+RS)
IDQ
VDD
9V
RD
2.2kΩ
RS
680Ω
RG
10MΩ
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 106 
Giải ví dụ bằng phương pháp đồ thị: 
Hình 4.16. 
Trên đặc tuyến truyền đạt của linh kiện, vẽ đường phân cực 
( )
0.68
GS GS
D
S
V V
I mA
R
Đường thẳng này cắt đặc tuyến của linh kiện tại điểm Q có toạ độ khoảng 
ID= 2.25mA, VGS= -1.5V. 
Áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng đi qua hai cực DS với ID= IS ta được: 
 9 2.25(2.2 0.68) 2.52DS DD D D SV V I R R V 
Ví dụ 4.4: Cho mạch phân cực JFET. Tìm giá trị điện thế VD 
Hình 4.17. 
Phương trình dòng từ điện thế nguồn 20V đến điện thế VD: 
20 = ID. RD + VD 
Do ID = 6mA, RD = 2KΩ nên: 
VD = 20 – 6.2 = 8V. 
-6
4
2.25
-2.72 -1.5 0
ID(mA)
VGS(V)
IDSS
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 107 
Ví dụ 4.5: Tìm điểm tĩnh Q cho mạch điện hình sau nếu: 
Hình 4.18. 
a. RS = 100 Ω. 
b. RS = 10 kΩ. 
Giải: cả RS = 100 Ω và RS = 10 kΩ đều được vẽ như hình sau: 
Hình 4.19. 
a. Với RS = 100 Ω: 
IDQ ≈ 6.4mA 
VGSQ = ID.RS ≈ -0.64V 
b. Với RS = 10 kΩ: 
VGSQ ≈ -4.6V 
IDQ = VGSQ / RS = 0.46mA 
Trong thực tế, với giá trị của RS nhỏ hơn thì đường tải của mạch điện sẽ gần với trục ID, trong 
khi tăng giá trị của RS thì đường tải sẽ gần với trục VGS. 
4.2.3.3. Phân cực dùng cầu phân áp: 
Mạch phân cực cho JFET dùng cầu phân áp cũng giống như mạch đã áp dụng đối với BJT có 
dạng như hình 4.20. 
Chương 4: Transistor hiệu ứng trường - FET 
Trang 108 
Hình 4.20. Mạch phân cực dùng cầu phân áp 
Hình 4.21. Mạch tương đương tính phân cực 
Áp dụng định lý Thevenin: 
1 2/ /GGR R R 
2
1 2
GG DD
R
V V
R R
 (4.12) 
Áp dụng Kirchhoff cho mạch vòng (1), mạch vòng G-S 
 , 0,GS GG S S GG D S G D SV V I R V I R I I I (4.13) 
Thay giá trị điện áp VGS từ (4.12) vào phương trình Shockley được: 
22
2
1 2
1 1GS D SDDD DSS DSS
P P P
V I RR V
I I I
V R R V V
 (4.14) 
Tương tự như mạch tự phân cực, khai triển (4.13) ta sẽ được phương trình bậc hai theo biến ID 
có dạng như sau: 
2
1 2 0D DI k I k 
Giải phương trình trên được hai nghiệm ID và chọn nghiệm dựa vào đặc tính của JFET kênh N: 
Tiếp theo áp dụng định luật Kirchhoff cho vòng (2) đi qua hai cực D-S ta tính được VDS và viết 
được phương trình DCLL: 
 DD D D DS D S DS DD D D SV I R V I R V V I R R (4.15) 
Vậy là điểm Q được xác định Q(VDSQ, IDQ). Ngoài ra từ phương trình trên ta có: 
1 DD
D DS
D S D S
V
I V
R R R R
 (4.16) 
Đây chính là phương trình đường tải DC (DCLL) của mạch. 
Hoặc giải bằng đồ thị như hình 4.19. 
Bước 1: Dựa  ... động, nó không phát 
sáng nên càng dễ đọc thông tin khi xung quanh càng sáng. 
7.3.2. Cấu tạo thanh LCD 
LCD được cấu tạo gồm hai tấm kính đặt cách nhau khoảng 10µm. Mặt phía trong của 2 tấm 
kính tráng một lớp oxit kẽm (ZnO) trong suốt làm hai điện cực. Xung quanh bên cạnh hai tấm 
kính được hàn kín, sau đó đổ tinh thể lỏng vào khoảng giữa hai tấm kính và gắn chặt lại. 
Hai tấm nhựa có tính phân cực ánh sáng được dán bên ngoài hai tấm tính sao cho hình ảnh phản 
chiếu của mặt chỉ thị được nhìn từ một phía nhờ gương phản chiếu. 
Hình 7.11. Cấu tạo LCD 
Ví dụ 7.5: Tại sao LCD có thể thay thế các mặt hiển thị LED, huỳnh quang: 
a. LCD nhìn được tốt khi môt trường xung quanh sáng 
b. LCD có tuổi thọ cao 
c. LCD có cấu tạo đợn giản 
d. Tất cả câu trên đều đúng 
7.4. QUANG ĐIỆN TRỞ (PHOTORESISTOR) 
7.4.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động: 
 Quang điện trở còn gọi là điện trở tùy thuộc ánh sáng LDR (Light Dependent Resistor) 
có trị số điện trở thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào quang điện trở. Khi bị che tối thì 
quang điện trở có trị số điện trở rất lớn, khi được chiếu sáng thì điện trở giảm nhỏ. 
 CdS LDR 
Hình 7.12. Hình dạng và kí hiệu của điện trở quang 
 Khi có ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium 
selenide – CdSe) làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở 
của chất bán dẫn. Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào vật 
liệu dùng trong chế tạo. 
 Quang điện trở có trị số điện trở thay đổi không tuyến tính theo cường độ ánh sáng chiếu 
vào nó. Khi trong bóng tối điện trở quang có trị số khoảng vài chục mega Ohm, khi được chiếu 
sáng quang điện trở có trị số rất nhỏ khoảng vài chục đến vài trăm Ohm. 
7.4.2. Ứng dụng 
 Quang điện trở được sử dụng trong các mạch điều khiển, dùng làm cảm biến nhạy 
sáng trong các mạch dò sáng tối để đóng cắt đèn chiếu sáng 
Ví dụ 7.6: Mạch điều khiển bóng đèn sử dụng quang điện trở 
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 179 
Hình 7.13. Mạch điều khiển bóng đèn dùng quang trở 
Khi trời sáng, LDR có giá trị điện trở nhỏ, Q1 hoạt động, Q2 tắt, đèn LED tắt. 
Khi trời tối, LDR có giá trị điện trở rất lớn, Q1 tắt, Q2 dẫn, đèn LED sáng. 
Ví dụ 7.7: Quang điện trở sử dụng trong mạch báo động 
Hình 7.14. Mạch báo động dùng quang trở 
Chọn câu trả lời đúng cho mạch báo động trên: 
a. Khi trời sáng, SCR dẫn điện, chuông kêu 
b. Khi trời tối, SCR dẫn điện,, chuông kêu 
c. Khi trời tối, SCR tắt, chuông không kêu 
d. Tất cả đều sai. 
7.5. QUANG DIODE (PHOTODIODE) 
7.5.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 
 Quang diode có cấu tạo bán dẫn giống như diode thường nhưng đặt trong vỏ cách điện 
có một mặt là nhựa hay thủy tinh trong suốt để nhận ánh sáng bên ngoài chiếu vào mối nối P-
N của diode, có loại dùng thấu kính hội tụ để tập trung ánh sáng 
Ký hiệu: 
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 180 
Hình dạng: 
Hình 7.15. Hình dạng của quang diode 
 Đối với diode thông thường khi phân cực thuận thì dòng điện thuận qua diode lớn do 
dòng hạt tải đa số di chuyển, khi phân cực nghịch thì dòng điện qua diode rất nhỏ do dòng hạt 
tải thiếu số di chuyển. 
 Qua thí nghiệm cho thấy khi photodiode được phân cực thuận thì hai trường hợp mối 
nối P-N được chiếu sáng hay che tối dòng điện thuận qua diode hầu như không đổi. Ngược lại 
khi bị phân cực nghịch, mối nối P-N được chiếu sáng thì dòng điện nghịch tăng lên lớn hơn 
nhiều lần so với khi bị che tối. Do nguyên lý trên nên diode quang được sử dụng ở trạng thái 
phân cực nghịch trong các mạch điều khiển ánh sáng. 
 Photodiode có đặc tính: rất tuyến tính, ít nhiễu, dãy tần số rộng, nhẹ, có sức bền cơ học 
cao. 
7.5.2. Ứng dụng 
 Photodiode được sử dụng nhiều trong các mạch điều khiển. 
Ví dụ 7.8: Mạch điều khiển bóng đèn sử dụng quang diode 
Hình 7.16. Mạch điều khiển bóng đèn dùng quang diode 
Khi trời sáng, photodiode D1 dẫn làm Q1 dẫn, đèn LED sáng. 
Khi trời tối, photodiode D1 không dẫn làm Q1 tắt, đèn LED tắt. 
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 181 
Ví dụ 7.9: Mạch điều khiển đèn sử dụng quang diode. 
Hình 7.17. Mạch điều khiển bóng đèn dùng quang diode 
Khi trời sáng, photodiode D1 dẫn làm Q1 dẫn, Q2 tắt, đèn LED tắt. 
Khi trời tối, photodiode D1 không dẫn làm Q1 tắt, Q2 dẫn, đèn LED sáng. 
Ví dụ 7.10: 
1. Quang diode được sử dụng ở chế độ phân cực nào 
a. Phân cực thuận 
b. Phân cực nghịch 
c. Quang diode hoạt động ở cả 2 chế độ phân cực tuy nhiên tính chất của quang diode thể 
hiện khi hoạt động ở chế độ phân cực nghịch. 
d. Tất cả đều sai. 
2. Quang diode và LED khác nhau như thế nào. Chọn câu trả lời đúng: 
a. Quang diode là linh kiện thu quang, LED là linh kiên phát quang. 
b. Quang diode được sử dụng ở chế độ phân cực nghịch, LED hoạt động khi được phân 
cực thuận. 
c. Dòng qua quang diode phụ thuộc lượng ánh sáng chiếu vào mối nối P-N, LED phát 
sáng phụ thuộc vào dòng áp giữa 2 đầu, 
d. Cả 3 câu trên đều đúng 
7.6. QUANG TRANSISTOR (PHOTOTRANSISTOR) 
7.6.1. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động 
Quang transistor được coi như gồm một diode quang và một transistor. 
Ký hiệu: 
Quang transistor có quang diode làm nhiệm vụ cảm biến quang điện và transistor làm nhiệm vụ 
khuếch đại. Diode quang được sử dụng ở đây là mối nối P-N giữa cực B và C, vì trong transistor 
khi phân cực cho các chân thì diode BE được phân cực thuận, còn diode BC được phân cực 
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 182 
nghịch. Khi diode BC phân cực nghịch và được chiếu sáng thì dòng điện rỉ ICB sẽ tăng cao hơn 
bình thường nhiều lần. Dòng điện rỉ ICB sẽ trở thành dòng IB và được transistor khuếch đại. 
Đặc điểm của quang transistor: 
- Độ khuếch đại của quang transistor từ 100 đến 1000 và độ khuếch đại không tuyến tính 
theo cường độ ánh sáng chiều vào mối nối. 
- Quang transistor có tốc độ làm việc chậm do tụ điện ký sinh CCB (tụ ký sinh giữa cực C 
và B) gây ra hiệu ứng Miller. 
- Quang transistor có tần số làm việc cao nhất vài trăm Hz, trong khi đó tần số làm việc 
cực đại của quang diode lên đến vài chục Mhz. 
7.6.2. Ứng dụng 
Quang transistor được dùng nhiều trong các mạch điều khiển 
Ví dụ 7.11: Mạch điều khiển role RY dùng quang transistor 
(a) (b) 
Hình 7.18. Mạch điều khiển role RY dùng quang transistor 
Mạch (a): Mạch dùng quang transistor ghép Darlington với transistor công suất để điều khiển 
rờ le RY. Khi được chiếu sáng, transistor quang dẫn làm transistor công suất dẫn cấp điện cho 
rờ le. 
Mạch (b): Khi quang được chiếu sáng thì dẫn điện, tạo sụt áp trên điện trở để phân cực cho cực 
B của transisor công suất làm cho transistor dẫn và cấp điện cho rờ le. 
Hiện nay người ta còn chế tạo ra các loại JFET quang và thyristor quang. 
Ví dụ 7.12: 
1. Quang transistor khác gì với transistor thông thường: 
a. Quang transistor chỉ có 2 cực. 
b. Quang transistor hoạt động phụ thuộc vào ánh sáng chiếu vào cực B của quang 
transistor. 
c. Cả 2 đều đúng. 
d. Cả 2 đều sai. 
2. Quang transistor được sử dụng trong những trường hợp nào: 
a. Dùng trong các mạch điều khiển bằng quang 
b. Khuêch đại tín hiệu với hệ số khuếch đại từ 100-1000 tùy theo cường độ ánh sáng chiếu vào. 
c. Làm việc ở tần số vài trăm Hz 
d. Tất cả đều đúng 
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 183 
7.7. CÁC BỘ GHÉP QUANG (OPTO – COUPLERS) 
7.7.1. Cấu tạo 
 Bộ ghép quang gồm có hai phần là sơ cấp và thứ cấp. Phần sơ cấp là một diode loại 
GaAs phát ra tia hồng ngoại, phần thứ cấp là một transistor quang loại silic. 
Ký hiệu: 
7.7.2. Nguyên lý hoạt động 
 Khi được phân cực thuận, diode phát ra bức xạ hồng ngoại chiếu lên trên mặt của quang 
transistor. Như vậy, tín hiệu điện được sơ cấp là LED hồng ngoại (còn gọi là phần phát) đổi 
thành tín hiệu ánh sáng. Tín hiệu ánh sáng được phần thứ cấp là quang transistor (còn gọi là 
phần nhận) đổi lại thành tín hiệu điện. 
7.7.3. Đặc trưng kỹ thuật 
- Bộ ghép quang được dùng để cách điện giữa hai mạch điện có điện áp cách biệt lớn. Điện áp 
cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp thường từ vài trăm volt đến hàng ngàn volt. 
- Bộ ghép quang có thể làm việc với dòng điện một chiều hay tín hiệu xoay chiều có tần số cao. 
- Điện trở cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp có trị số rất lớn thường khoảng vài chục đến vài 
trăm MΩ đối với dòng điện một chiều. 
- Hệ số truyền đạt dòng điện là tỉ số phần trăm của dòng điện ra ở thứ cấp IC với dòng điện vào 
ở sơ cấp IF. Đây là thông số quan trọng của bộ ghép quang thường có trị số từ vài chục phần 
trăm đến trăm phần trăm tùy theo bộ ghép quang. 
7.7.4. Ứng dụng 
 Bộ ghép quang được sử dụng nhiều trong các mạch điều khiển. 
Ví dụ 7.13: Mạch ứng dụng của opto transistor để điều khiển động cơ. 
Hình 7.19. Mạch ứng dụng của opto transistor để điều khiển động cơ 
Khi ngõ vào ON, LED tắt, quang transistor không hoạt động, transistor BD139 dẫn làm động 
cơ chuyển động. Khi ngõ vào OFF, LED sáng, quang transistor hoạt động làm transistor BD139 
tắt, động cơ ngưng chuyển động. 
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 184 
Ví dụ 7.14: 
 1. Những trường hợp nào nên sử dụng bộ ghép quang: 
a. Mạch điều khiển những thiết bị có công suất lớn. 
b. Tách biệt mạch điều khiển và thiết bị. 
c. Cả 2 câu đều đúng 
d. Cả 2 câu đều sai 
 2. Những thông số cần quan tâm nhất khi sử dụng bộ ghép quang: 
a. Điện áp cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp 
b. Tín hiệu điện sử dụng một chiều hoặc xoay chiều 
c. Điện trở cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp 
d. Hệ số truyền đạt dòng điện 
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG 7 
Câu 1: Để các LED sáng bình thường, xác định giá trị của R: 
A. 150Ω 
B. 15Ω 
C. 1,5kΩ 
D. 15kΩ 
Câu 2: Để các LED sáng bình thường, xác định giá trị của R: 
A. 350Ω 
B. 35Ω 
C. 3,5kΩ 
D. 35kΩ 
Câu 3: Để các LED sáng bình thường, xác định giá trị của R: 
A. 1,1kΩ 
B. 110Ω 
C. 11Ω 
D. 11kΩ 
Câu 4: Để các LED sáng bình thường, xác định giá trị của R: 
A. 600Ω 
B. 60Ω 
C. 6Ω 
D. 6kΩ 
LED
LED
R
+5V
LED
LED
R
+9V
LED LEDR
+15V
LED LEDR
+10V
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 185 
Câu 5: Nhận dạng Photodiode: 
A. D1 
B. D2 
C. D3 
D. D4 
Câu 6: Quang diode và LED khác nhau như thế nào. Chọn câu trả lời đúng: 
A. Quang diode là linh kiện thu quang, LED là linh kiên phát quang. 
B. Quang diode được sử dụng ở chế độ phân cực nghịch, LED hoạt động khi được phân 
cực thuận. 
C. Dòng qua quang diode phụ thuộc lượng ánh sáng chiếu vào mối nối P-N, LED phát 
sáng phụ thuộc vào dòng áp giữa 2 đầu, 
D. Cả 3 câu trên đều đúng 
Câu 7: Quang transistor khác gì với transistor thông thường: 
A. Quang transistor chỉ có 2 cực. 
B. Quang transistor hoạt động phụ thuộc vào ánh sáng chiếu vào cực B của quang 
transistor. 
C. Cả 2 đều đúng. 
D. Cả 2 đều sai. 
Câu 8: Quang transistor được sử dụng trong những trường hợp nào: 
A. Dùng trong các mạch điều khiển bằng quang 
B. Khuêch đại tín hiệu với hệ số khuếch đại từ 100-1000 tùy theo cường độ ánh sáng chiếu 
vào. 
C. Làm việc ở tần số vài trăm Hz 
D. Tất cả đều đúng 
Câu 9: Những trường hợp nào nên sử dụng bộ ghép quang: 
A. Mạch điều khiển những thiết bị có công suất lớn. 
B. Tách biệt mạch điều khiển và thiết bị. 
C. Cả 2 câu đều đúng 
D. Cả 2 câu đều sai 
Câu 10: Nhận dạng linh kiện có ký hiệu sau đây: 
A. Quang diode 
B. Quang điện trở 
C. Quang transistor 
D. Opto 
CÂU HỎI CHƯƠNG 7 
1. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của quang điện trở? 
2. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của quang diode? 
3. Nêu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của quang transistor? 
4. Bộ ghép quang được sử dụng trong các trường hợp nào? 
5. Hãy kể tên LED sáng, LED tắt trong LED bảy đoạn khi dùng nó hiển thị các chữ số 0, 
1, 2,.., 9. 
6. Hãy kể tên những linh kiện quang điện tử đã học và chia nó ra hai nhóm linh kiện biến 
đổi tín hiệu quang → điện, điện → quang. 
D1 D2 D4D3
Chương 7: Linh kiện quang 
Trang 186 
7. Tính R thích hợp trong các mạch sau để các LED sáng bình thường. 
 (b) 
(c)
Trang 187 
PHỤ LỤC 
CHUẨN KÍ HIỆU LINH KIỆN 
TT Linh kiện 
Ký 
hiệu 
Mô tả trên bản vẽ 
Chuẩn 
IEC 
Chuẩn IEEE 
Chuẩn 
JIC 
 Điện trở - Resistor 
1 
Điện trở 
R 
Resistor 
2 
Biến trở hiệu chỉnh điểm 
tiếp xúc (bước). 
VR 
Resistor with adjustable 
contact. 
3 
Biến trở hiệu chỉnh liên tục 
VR 
Variable resistor; sheostat 
4 
Nhiệt trở 
Rt 
 Thermistor; thermal 
resistor; temperature-
sensing element. 
5 
Nhiệt trở tuyến tính 
VRt 
Linear thermistor 
6 
Nhiệt trở phi tuyến 
VRt 
Nonlinear thermistor 
7 
Nhiệt trở với hệ số nhiệt âm 
VRt 
Thermistor with Negative 
temperature coefficient 
t
o
t
o
t
o
-t
o
Trang 188 
8 
Nhiệt trở với hệ số nhiệt 
dương 
VRt 
Thermistor with Positive 
temperature coefficient 
9 
Quang trở 
Rp 
Photoconductive; 
Photoresistive 
 Tụ điện - Capacitor 
10 
Tụ điện không phân cực 
C 
Unpolarized Capacitor 
11 
Tụ điện có phân cực 
C 
Polarized capacitor 
12 
Biến dung 
C 
Variable capacitor 
 Antenna 
13 
Ăng-ten 
Antenna 
+t
o
Trang 189 
14 
Ăng-ten Dipol 
Dipole antenna 
 Nguồn một chiều – DC source 
12 
Nguồn áp một chiều 
Vdc 
Direct-Current Source, one 
cell battery 
13 
Nguồn áp một chiều dạng 
nối tiếp 
Vdc 
Multi cell Battery 
14 
Nguồn áp xoay chiều 
Vac 
Altenating-Current Source 
15 
Đất 
0 
Ground 
16 
Đất vỏ máy 
Chassis 
17 
Điện áp (đất) tham chiếu 
Ground common 
connection 
 Cuộn dây-Inductor 
18 
Cuộn dây (thông thường) 
Inductor 
Trang 190 
19 
Cuộn dây lõi từ 
L 
Magnetic-core inductor 
20 
Cuộn dây hiệu chỉnh bước 
L 
Adjustable inductor 
21 
Cuộn dây hiệu chỉnh liên 
tục 
L 
Continuously Adjustable 
inductor 
22 
Máy biến áp 
Transformer 
23 
Máy biến áp lõi từ không 
bão hoà 
Nonsaturating Magnetic-
core transformer 
23 
Biến áp tự ngẫu 1 pha 
One phase Autotransformer 
 Linh kiện bán dẫn 
24 
Diode 
D 
Diode 
25 
Diode biến dung, variac 
Capacitive diode; Varactor 
Trang 191 
26 
Diode cảm quang 
D 
Photosensitive Diode 
27 
Diode phát quang (LED) 
D 
Photoemissive Diode; Light 
Emitter Diode 
28 
Diode Zener 
Dz 
Voltage regulator diode; 
Zener 
29 
Diode đường hầm 
Tunnel diode 
30 
Thyristor 
SCR 
Thyristor 
31 
Triac 
Bidirectional triode 
thyristor; Triac 
32 
NPN Transistor 
NPN Transistor 
33 
PNP Transistor 
PNP Transistor 
34 
UJT Loại N 
Unijunction transistor with 
N-type 
35 
UJT Loại P 
Unijunction transistor with 
P-type 
Trang 192 
36 
JFET kênh N 
JFET channel N 
37 
JFET kênh P 
JFET channel P 
38 
MOSFET kênh N liên tục 
MOSFET channel N, 
depletion type 
39 
MOSFET kênh P liên tục 
MOSFET channel P, 
depletion type 
40 
MOSFET kênh N gián 
đoạn 
MOSFET channel N, 
enhancement type 
41 
MOSFET kênh P gián đoạn 
MOSFET channel P, 
enhancement type 
42 
IGBT 
 Insulated Gate Bipolar 
Transistor 
Trang 193 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Bộ môn ĐTVT, Bài giảng Kỹ thuật điện tử, Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng, 2017. 
[2]. Bộ môn ĐTVT, Bài giảng Thực tập Kỹ thuật điện tử, Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao 
Thắng, 2017. 
[3]. GS.TS. Lê Tiến Thường, Mạch điện tử 1, Đại học Bách Khoa TP. HCM, 2012. 
[4]. PGS.TS. Trần Thu Hà, Điện tử cơ bản, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM, 2010. 
[5]. Robert L. Boylestad, and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, 
McGrawHill, 2012.