Bài giảng Điện tử cơ bản (Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô - Trình độ: Cao đẳng)

ân cöïc thuaän cho doøng ñieän qua taûi, qua diode 3 keát thuùc nöûa chu kyø sau. − Nhö vaäy caû hai chu kyø cuûa doøng ñieän xoay chieàu ñeàu coù doøng ñieän moät chieàu qua taûi. 4. PHAÂN LOAÏI DIODE : Diode Zener : Diode zener ñöôïc caáu taïo gioáng diode thöôøng nhöng caùc chaát baùn daãn ñöôïc pha taïp chaát vôùi tæ leä cao hôn diode thöôøng. Diode zener thöôøng laø loaïi silicium. Kí hieäu vaø hình daïng diode zener. t t VAC VL + + - - + + + + Hình 2.13a : Sô ñoà maïch chænh löu toaøn kyø Hình 2.13b : Ñöôøng bieåu dieãn ñieän aùp Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 18 − Traïng thaùi phaân cöïc thuaän : Diode zener coù ñaëc tính gioáng nhö diode naén ñieän thoâng thöôøng. − Traïng thaùi phaân cöïc ngöôïc do pha taïp chaát vôùi tæ leä cao neân ñieän aùp nghòch VRmax coù trò soá thaáp hôn diode naén ñieän goïi laø ñieän aùp zener VZ. Ví duï 3V,6V,9V... Khi phaân cöïc ngöôïc ñeán trò soá VZ thì doøng ñieän taêng maø ñieän aùp khoâng taêng. Diode thu quang (cds) : - Diode quang coù caáu taïo gioáng nhö diode thöôøng nhöng voû boïc caùch ñieän coù moät phaàn laø kính hay thuûy tinh trong suoát ñeå nhaän aùnh saùnh beân ngoaøi chieáu vaøo moái noái P-N beân trong. - Kí hieäu vaø hình daïng diode quang. Hình 2.14 : Kí hieäu vaø hình daïng diode zener. VZ V ID VD Hình 2.15 : Ñaëc tuyeán diode zener A K Cds Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 19 − Moái noái P-N phaân cöïc nghòch khi ñöôïc chieáu saùng vaøo maïch tieáp giaùp seõ phaùt sinh haït taûi thieåu soá qua moái noái vaø doøng ñieän bieán ñoåi moät caùch tuyeán tính vôùi cöôøng ñoä aùnh saùng (lux) chieáu vaøo noù. − Trò soá ñieän trôû diode quang trong tröôøng hôïp ñöôïc chieáu saùng vaø bò che toái. + Khi bò che toái Rnghòch = voâ cöïc ohm, Rthuaän = raát lôùn. + Khi chieáu saùng R = nghòch = 10 K – 100 K, Rthuaän = vaøi traêm ohm − Diode thu quang ñöôïc söû duïng roäng raõi trong caùc heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån theo aùnh saùng, baùo ñoäng chaùy ... Diode phaùt quang (Led - Light Emitting Diode) : − Thoâng thöôøng doøng ñieän ñi qua moät vaät daãn ñieän seõ sinh ra naêng löôïng döôùi daïng nhieät. ÔÛ moät soá chaát baùn daãn ñaëc bieät nhö (GaAs) khi coù doøng ñieän ñi qua thì coù hieän töôïng böùc xaï quang (phaùt ra aùnh saùng). Tuøy theo noàng ñoä chaát baùn daãn nhaän ñöôïc böôùc soùng aùnh saùng khaùc nhau maø diode quang phaùt ra coù maøu khaùc nhau. - Kí hieäu vaø hình daïng diode phaùt quang. Led coù ñieän aùp phaân cöïc thuaän cao hôn diode naén ñieän nhöng ñieän aùp phaân cöïc ngöôïc cöïc ñaïi thöôøng khoâng cao. - Phaân cöïc thuaän : Ñieän aùp : VD = 1,4 V – 1,8 V (Led ñoû) VD = 2 V – 2,5 V (Led vaøng) VD = 2 V – 2,8 V (Led xanh laù ) Doøng ñieän : ID = 5 mA – 20 mA ( thöôøng choïn 10 mA) Hình 2.16 : Kí hieäu vaø hình daïng diode quang Hình 2.17 : Kí hieäu vaø hình daïng diode phaùt quang A K Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 20 Led thöôøng ñöôïc duøng trong caùc maïch baùo hieäu, chæ thò traïng thaùi cuûa maïch nhö baùo nguoàn, traïng thaùi thuaän hay ngöôïc. Diode taùch soùng : Diode taùch soùng laø diode laøm vieäc vôùi doøng ñieän xoay chieàu coù taàn soá cao, coù doøng ñieän chòu ñöïng nhoû (IDmax = vaøi chuïc mA) vaø ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi thaáp (VRmax = vaøi chuïc V) ñeå laøm vieäc ôû taàn soá cao diode taùch soùng phaûi coù ñieän dung kí sinh thuaän nhoû treân moái noái P-N coù dieän tích tieáp giaùp raát nhoû. Diode taùch soùng thöôøng laø loaïi Ge. - Kí hieäu vaø hình daïng diode taùch soùng. - Diode taùch soùng kyù hieäu nhö diode thöôøng nhöng voû caùch ñieän beân ngoaøi thöôøng laø thuûy tinh trong suoát. Diode bieán dung (Diode Varicap) : - Diode bieán dung laø diode coù ñieän dung kí sinh thay ñoåi theo ñieän aùp phaân cöïc. - Kí hieäu vaø hình daïng cuûa diode bieán dung. Hình 2.18 : Kí hieäu vaø hình daïng diode taùch soùng A K D A K Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 21 - Khi diode ñöôïc phaân cöïc thuaän thì loã troáng vaø electron ôû hai lôùp baùn daãn bò ñaåy laïi gaàn nhau vaø laøm thu heïp beà daøy caùch ñieän neân ñieän dung ñöôïc taêng leân. Khi diode ñöôïc phaân cöïc ngöôïc thì loã troáng vaø electron bò keùo ra xa vaø laøm taêng beà daøy caùch ñieän neân ñieän dung bò giaûm xuoáng. - Diode bieán dung ñöôïc söû duïng nhö moät tuï ñieän bieán ñoåi (baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp phaân cöïc ) ñeå thay ñoåi taàn soá cuûa maïch coäng höôûng. Diode haàm (Diode Tunnel) : - Diode tunnel laø loaïi ñöôïc cheá taïo ñaëc bieät coù noàng ñoä taïp chaát raát cao, do ñoù ñieän trôû suaát raát nhoû vaø moái noái raát moûng. - Kí hieäu vaø hình daïng cuûa diode tunnel. - Khi ñöôïc phaân cöïc thuaän ôû trò soá thaáp doøng ñieän taêng nhanh ñeán trò soá IP tieáp tuïc taêng ñieän aùp, doøng ñieän giaûn daàn xuoáng. Ñoaïn naøy goïi laø ñoaïn ñieän trôû aâm. - Diode tunnel ñöôïc söû duïng trong caùc maïch dao ñoäng, khueách ñaïi tín hieäu ôû taàn soá thaät cao, maø caùc linh kieän thöôøng khoâng ñaûm nhaän ñöôïc. CAÙCH KIEÅM TRA DIODE : Hình 2.19 : Kí hieäu vaø hình daïng diode bieán dung Hình 2.20 : Kí hieäu vaø hình daïng diode tunnel A K V VP IP I Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 22 Thöïc teá khi söû duïng diode ta gaëp caùc hö hoûng sau : ▪ Diode bò ñöùt moái noái P – N : do laøm vieäc bò quùa coâng suaát, do xung nhoïn ñoät bieán laøm hoûng moái noái. ▪ Diode bò ñaùnh thuûng moái noái P – N (coøn goïi laø chaïm, chaäp, noái taét) do laøm vieäc bò quaù aùp. Khi söû duïng diode caàn chuù yù 3 ñieàu : ▪ Chöùc naêng : naén ñieän, taùch soùng, hay oån aùp ñeå choïn ñuùng loaïi. ▪ AÙp chòu ñöïng vaø doøng taûi, neáu duøng loaïi naén ñieän ▪ Taàn soá caét neáu duøng loaïi naén xung, taùch soùng, choïn taàn. Choïn thang ño RX1 ta lôïi duïng nguoàn pin nuoâi beân trong ñoàng hoà ñeå phaân cöïc cho diode. Ta tieán haønh ño hai laàn coù ñaûo que ño : ▪ Neáu quan saùt thaáy kim ñoàng hoà moät laàn leân kim vaøi Ohm vaø moät laàn kim khoâng leân -> Diode coøn toát. ▪ Neáu quan saùt thaáy kim ñoàng hoà moät laàn leân kim vaøi Ohm vaø moät laàn leân khoaûng 1/3 vaïch chia -> Diode bò gæ. ▪ Neáu quan saùt thaáy kim ñoàng hoà leân heát kim vôùi caû hai laàn ño -> Diode bò ñaùnh thuûng. ▪ Neáu quan saùt thaáy kim ñoàng hoà khoâng leân ôû caû hai laàn ño -> Diode bò ñöùt C. BAØI TAÄP : 1. Trình baøy caáu taïo cuûa diode baùn daãn ? 2. Phaân loaïi diode baùn daãn. ? 3. Cho maïch ñieän nhö hình veõ Giaû ñònh moãi led caàn 1,2 V ñeå thaép saùng. Neáu taát caû caùc ñieän trôû baèng nhau. Xaùc ñònh xem caùc ñeøn led naøo saùng cho nhöõng nguoàn ñieän ñaàu vaøo ? a. 2 voân. b. 4 voân. c. 6 voân. 4. Laäp laïi baøi toaùn 1 , giaû ñònh led caàn 2 voân ñeå thaép saùng. R1 R2 R3 R4 Led 1 Led 2 Led 3 Led 4 +V -V Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 23 CHÖÔNG 3 : TRANSISTOR LÖÔÕNG CÖÏC BJT (Bipolar Junction Transistor) 1.ÑAËC ÑIEÅM CUÛA TRANSISTOR : 1. Caáu taïo : - Transistor laø linh kieän baùn daãn goàm ba lôùp baùn daãn tieáp giaùp nhau taïo thaønh hai moái noái P-N. - Tuøy theo caùch saép xeáp thöù töï caùc vuøng baùn daãn ngöôøi ta cheá taïo hai loaïi transistor PNP vaø NPN. Hình 2.21 : Caáu taïo cuûa Transistor Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 24 + Cöïc phaùt E (Emitter). + Cöïc thu C (Collector). + Cöïc neàn B (Base). - Ba vuøng baùn daãn ñöôïc noái ra ba chaân goïi laø cöïc phaùt E, cöïc neàn B, vaø cöïc thu C. Cöïc phaùt vaø cöïc thu tuy cuøng chaát baùn daãn nhöng do kích thöôùc vaø noàng ñoä pha taïp chaát khaùc nhau neân khoâng theå hoaùn ñoåi nhau ñöôïc. 2. Kyù hieäu vaø hình daïng cuûa transistor : - Ñeå phaân bieät hai loaïi transistor NPN vaø PNP ngöôøi ta duøng kí hieäu muõi teân leân ôû cöïc E ñeå chæ chieàu doøng ñieän. IE Kí hieäu treân thaân transistor : Hình 2.22 : Kí hieäu transistor löôõng cöïc Hình 2.23 : Hình daïng transistor löôõng cöïc Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 25 - Loaïi PNP A*** ; B*** ; . . . - Loaïi NPN C*** ; D *** ; E *** ; H *** ; 2N ... NGUYEÂN TAÉC HOAÏT ÑOÄNG CUÛA TRANSISTOR : 1. Xeùt transistor loaïi NPN : Tröôøng hôïp 1 : Cöïc E noái vaøo cöïc aâm, cöïc C noái vaøo cöïc döông cuûa nguoàn DC, cöïc B ñeå hôû. - Tröôøng hôïp naøy electron trong vuøng baùn daãn N cuûa cöïc E vaø cöïc C, do taùc duïng cuûa löïc tónh ñieän seõ bò di chuyeån theo höôùng töø cöïc E veà cöïc C. Do cöïc B ñeå hôû neân electron töø vuøng baùn daãn N cuûa cöïc E seõ khoâng theå sang vuøng baùn daãn P cuûa cöïc neàn B neân khoâng coù hieän töôïng taùi hôïp giöõa electron vaø loã troáng, do ñoù khoâng coù doøng ñieän qua transistor. Tröôøng hôïp 2 : Gioáng nhö tröôøng hôïp 1 nhöng noái cöïc B vaøo moät nguoàn ñieän aùp döông sao cho : VB > VE vaø VB < VC B C E N P N + + Hình 2.24a : Phaân cöïc Transistor loaïi NPN cöïc B ñeå hôû B C E N P N + + IC IB IE Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 26 - Trong tröôøng hôïp naøy hai vuøng baùn daãn P vaø N cuûa cöïc B vaø E gioáng nhö moät diode (goïi laø diode BE) ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän, eletron töø vuøng baùn daãn N cuûa cöïc E seõ sang vuøng baùn daãn P cuûa cöïc B ñeå taùi hôïp vôùi loã troáng. Khi ñoù vuøng baùn daãn P cuûa cöïc B nhaän theâm electron neân coù ñieän tích aâm. - Cöïc B noái vaøo ñieän aùp döông cuûa nguoàn neân seõ huùt moät soá electron trong vuøng baùn daãn P xuoáng taïo thaønh doøng ñieän IB. Cöïc C noái vaøo ñieän aùp döông cao hôn neân huùt haàu heát electron trong vuøng baùn daãn P sang vuøng baùn daãn N cuûa cöïc C taïo thaønh doøng ñieän IC. Cöïc E noái vaøo nguoàn ñieän aùp aâm neân khi baùn daãn N bò maát electron seõ bò huùt electron töø nguoàn aâm leân theá choã taïo thaønh doøng ñieän IE. - Hình muõi teân trong transistor chæ chieàu electron di chuyeån, doøng ñieän qui öôùc chaïy ngöôïc doøng electron neân doøng ñieän IB vaø IC ñi töø ngoaøi vaøo transitor, doøng ñieän IE ñi töø trong transistor ra. - Soá löôïng electron bò huùt töø cöïc E chaïy sang cöïc B vaø cöïc C neân doøng ñieän IB vaø IC ñeàu chaïy sang cöïc E. Ta coù: IE  IB + IC - Veà caáu taïo transistor coi nhö hai diode gheùp ngöôïc. Transistor daãn ñieän khi ñöôïc cung caáp ñieän aùp caùc cöïc nhö tröôøng hôïp 2, luùc ñoù diode BE ñöôïc phaân cöïc thuaän vaø diode BC ñöôïc phaân cöïc ngöôïc. 2. Xeùt transistor loaïi PNP : - Ñoái vôùi transistor PNP thì ñieän aùp noái vaøo caùc chaân ngöôïc laïi vôùi transistor NPN. Haït taûi di chuyeån trong transistor NPN laø electron xuaát phaùt töø cöïc E trong khi ñoù transistor PNP thì haït taûi di chuyeån laø loã troáng xuaát phaùt töø cöïc E. Tröôøng hôïp 1 : Cöïc E noái vaøo cöïc döông, cöïc C noái vaøo cöïc aâm cuûa nguoàn DC, cöïc B ñeå hôû. Hình 2.24b : Phaân cöïc thuaän Transistor loaïi NPN Phaân cöïc thuaän Phaân cöïc ngöôïc Hình 2.24c : Maïch gheùp diode töông ñöông Transistor loaïi NPN B C E P N P + + Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 27 - Tröôøng hôïp naøy loã troáng trong vuøng baùn daãn P cuûa cöïc E vaø C, do taùc duïng cuûa löïc tónh ñieän, seõ bò di chuyeån theo höôùng töø cöïc E veà cöïc C. Do cöïc B hôû neân loã troáng töø vuøng baùn daãn P cuûa cöïc E seõ khoâng theå sang vuøng baùn daãn N cuûa cöïc B neân khoâng coù hieän töôïng taùi hôïp giöõa loã troáng vaø electron vaø do ñoù khoâng coù doøng ñieän qua transistor. Tröôøng hôïp 2 : gioáng nhö tröôøng hôïp 1 nhöng noái cöïc B vaøo moät ñieän aùp aâm sao cho : VB VC - Trong tröôøng hôïp naøy hai vuøng baùn daãn P vaø N cuûa cöïc E vaø B gioáng nhö diode ñöôïc phaân cöïc thuaän neân daãn ñieän, loã troáng töø vuøng baùn daãn P cuûa cöïc E seõ sang vuøng baùn daãn N cuûa cöïc B ñeå taùi hôïp vôùi electron. Khi vuøng baùn daãn N cuûa cöïc B coù theâm loã troáng neân coù ñieän tích döông. cöïc B noái vaøo ñieän aùp aâm cuûa nguoàn neân seõ huùt moät soá loã troáng trong vuøng baùn daãn N xuoáng taïo thaønh doøng ñieän IB. Cöïc C noái vaøo nguoàn ñieän aâm cao hôn neân huùt haàu heát loã troáng trong vuøng baùn daãn N sang vuøng baùn daãn P cuûa cöïc C taïo thaønh doøng ñieän IC. Cöïc E noái vaøo nguoàn ñieän aùp döông neân khi vuøng baùn daãn P bò maát loã troáng seõ huùt loã troáng töø nguoàn döông leân theá choã taïo thaønh doøng ñieän IE. - Hai muõi teân trong transistor chæ chieàu loã troáng di chuyeån, doøng loã troáng chaïy ngöôïc chieàu doøng electron neân doøng loã troáng coù chieàu cuøng chieàu vôùi doøng ñieän qui Hình 2.25a : Phaân cöïc Transistor loaïi NPN cöïc B ñeå hôû B C E P N P + + IB IE Hình 2.25b : Phaân cöïc thuaän Transistor loaïi PNP Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 28 öôùc, doøng ñieän IB vaø IC töø trong transistor ñi ra, doøng ñieän IE ñi töø ngoaøi vaøo transistor. - Soá löôïng loã troáng bò huùt töø cöïc E ñeàu chaïy qua cöïc B vaø cöïc C neân doøng ñieän IB vaø IC ñeàu töø cöïc E chaïy ra. Ta coù IE  IB + IC - Veà caáu taïo transistor PNP nñöôïc xem nhö hai diode gheùp ngöôïc . Transistor PNP seõ daãn ñieän khi ñöôïc cung caáp ñieän aùp caùc cöïc nhö tröôøng hôïp 2 . Luùc ñoù, diode BE ñöôïc phaân cöïc thuaän vaø diode BC ñöôïc phaân cöïc ngöôïc. ÑAËC TÍNH KYÕ THUAÄT CUÛA TRANSISTOR : 3. Ñaëc tuyeán ngoõ vaøo IB/VBE : - Noái transistor nhö hình 2.26a, vôùi nguoàn ñieän aùp VBB coù theå ñieàu chænh ñöôïc. - Hình 2.26b ñaëc tuyeán chæ söï quan heä giöõa doøng ñieän IB theo ñieän aùp VBE. Phaân cöïc thuaän Phaân cöïc nghòch Hình 2.25c : Maïch gheùp töông ñöông Transistor loaïi PNP RC RB VCC VBB IC IB VBE VCE Hình 2.26a : Phaân cöïc ngoõ vaøo kieåu cöïc E chung VBE(V) 10 20 30 40 0V 0,5 0,55 0,6 0,65 IB (  A) V Hình 2.26b : Ñaëc tuyeán ngoõ vaøo IB/VBE Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 29 - Ñaëc tuyeán IB/VBE coù daïng gioáng nhö ñaëc tuyeán cuûa diode, sau khi ñieän aùp VBE taêng ñeàn trò soá ñieän aùp theàm V thì baét ñaàu coù doøng ñieän IB vaø doøng ñieän IB cuõng taêng leân theo haøm soá muõ nhö doøng ID cuûa diode. - ÔÛ moãi ñieän aùp VBE thì doøng ñieän IB coù trò soá khaùc nhau, ví duï nhö sau : VBE = 0.5 V , IB = 10 A VBE = 0.55 V , IB = 20 A VBE = 0.6 V , IB = 30 A VBE = 0.65 V , IB = 40 A - Ñaëc tuyeán treân ñöôïc veõ öùng vôùi ñieän aùp VCE = 2 V, khi ñieän aùp VCE lôn hôn 2 V thì ñaëc tuyeán thay ñoåi khoâng ñaùng keå. 4. Ñaëc tuyeán truyeàn daãn IC/VBE : - Xeùt maïch ñieän hình 2.26a vôùi doøng ñieän IC theo ñieän aùp VBE - Ñaëc tuyeán IC/VBE coù daïng gioáng nhö ñaëc tuyeán IB/VBE nhöng doøng ñieän IC lôùn hôn IB raát nhieàu laàn. - ÔÛ moãi ñieän aùp VBE thì doøng ñieän IC coù trò soá khaùc nhau thí duï nhö : VBE = 0.5 V , IC = 1 mA VBE = 0.55 V , IC = 2 mA VBE = 0.6 V , IC = 3 mA VBE = 0.65 V , IC = 4 mA Ngöôøi ta taïo tæ soá : Goïi laø ñoä khueách ñaïi doøng ñieän cuûa transistor = B C I I 1 2 3 4 0V 0,5 0,55 0,6 0,65 IC (mA) V VBE(V) Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 30 5. Ñaëc tuyeán ngoõ ra IC/VCE : - Xeùt maïch ñieän hình 2.26a nhöng thay ñoåi ñieän aùp VCE baèng caùch ñieàu chænh nguoàn VCC. - Neáu ôû cöïc B khoâng coù ñieän aùp phaân cöïc ñuû lôùn (VB < V ) thì doøng ñieän IB = 0 vaø IC = 0, do ñoù, ñaàu tieân phaûi taïo ñieän aùp phaân cöïc VBE, ñeå taïo doøng IB, sau ñoù taêng ñieän aùp VCE, ñeå ño doøng ñieän IC. - Khi taêng VCE töø 0V leân, doøng ñieän IC taêng nhanh vaø sau khi ñaït trò soá IC =  .IB thì gaàn nhö IC khoâng thay ñoåi maëc duø VCE tieáp tuïc taêng cao. Muoán doøng ñieän IC taêng cao hôn nöõa thì phaûi taêng paân cöïc ôû cöïc B ñeå coù IB taêng cao hôn, khi ñoù doøng IC seõ taêng theo VCE treân ñöôøng ñaëc tuyeán cao hôn. 6. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cuûa transistor : - Ñaëc tính kyõ thuaät cuûa transistor, ngoaøi ba ñaëc tính quan troïng vöøa xeùt coøn coù moät soá caùc thoâng soá kyõ thuaät coù yù nghóa giôùi haïn maø caàn phaûi bieát khi söû duïng transistor. a. Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän : - Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän  cuûa transistor thaät ra khoâng phaûi laø moät haèng soá maø  coù trò soá thay ñoåi theo doøng ñieän IC. 1 2 3 4 0V IB = 10 A IC (mA) VCE(V) 5 20 A 30 A 40 A 50 A Hình 2.28 : Ñaëc tuyeán ngoõ ra IC/VCE  Hình 2.27 : Ñaëc tuyeán truyeàn daãn IC/VBE Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 31 - Khi doøng ñieän IC nhoû thæ  thaáp, doøng ñieän IC taêng thì  taêng ñeán giaù trò cöïc ñaïi  max neáu tieáp tuïc taêng IC ñeán möùc baõo hoøa thì  giaûm. - Trong caùc saùch tra ñaëc tính kyõ thuaät cuûa transistor thöôøng chæ ghi giaù trò  max hay ghi  trong moät khoaûng töø möùc thaáp nhaát ñeán toái ña, ví duï : 80, 100, 200 ... a. Ñieän aùp giôùi haïn : - Ñieän aùp ñaùnh thuûng BV (Breakdown Voltage) laø ñieän aùp ngöôïc toái ña ñaët vaøo giöõa caùc caëp cöïc, neáu quaù ñieän aùp naøy thì transistor seõ bò hö. - Coù 3 loaïi ñieän aùp giôùi haïn : BVCEO : ñieän aùp ñaùnh thuûng giöõa C vaø E khi cöïc B hôû. BVCBO : ñieän aùp ñaùnh thuûng giöõa C vaø B khi cöïc E hôû. BVEBO : ñieän aùp ñaùnh thuûng giöõa E vaø B khi cöïc C hôû. b. Doøng ñieän giôùi haïn : - Doøng ñieän qua transistor phaûi ñöôïc giôùi haïn ôû moät möùc cho pheùp, neáu quaù trò soá naøy thì transistor seõ bò hö. - Ta coù ICmax laø doøng ñieän toái ña ôû cöïc C vaø IBmax laø doøng ñieän toái ña ôû cöïc B. c. Coâng suaát giôùi haïn : - Khi coù doøng ñieän qua transistor seõ sinh ra moät coâng suaát nhieät laøm noùng transistor, coâng suaát sinh ra ñöôïc tính theo coâng thöùc PT = IC.VCE. - Moãi transistor ñeàu coù moät coâng suaát giôùi haïn ñöôïc goïi laø coâng suaát tieâu taùn toái ña PDmax (Dissolution). Neáu coâng suaát sinh ra treân transistor lôùn hôn coâng suaát PDmax thì transistor seõ bò hö. d. Taàn soá caét : − Taàn soá caét laø taàn soá maø transistor coù ñoä khueách ñaïi laø 1. PHAÂN CÖÏC TRANSISTOR : 7. Phaân cöïc baèng hai nguoàn ñieän rieâng : a. Tröôøng hôïp khoâng coù RE : − Xeùt maïch ñieän phaân cöïc cho transistor sau, coù ñoä khueách ñaïi doøng ñieän  =100 vaø VBE = 0.6V. RC 3k RB =120k VCC 12V VBB 3V IC IB VBE Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 32 1 2 3 4 0V IB = 10 A IC (mA) VCE(V) 5 20 A 30 A 40 A 50 A 3V 6V 9V 12V Q ÔÛ ngoõ vaøo nguoàn VBB cung caáp doøng ñieän IB cho cöïc B qua ñieän trôû RB. Ta coù : Suy ra doøng ñieän ôû cöïc thu laø : IC = .IB =100 x 20 A = 2 mA. - ÔÛ ngoõ ra doøng ñieän IC ñöôïc cung caáp do nguoàn VCC vaø doøng ñieän IC qua ñieän trôû RC taïo giaûm aùp. Ta coù : VCE = VCC +IC.RC = 12 V – (2 mA x 3 K ) = 6 V - Treân transistor coù doøng ñieän IC qua vaø chòu ñieän aùp VCE neân tieâu hao moät coâng suaát laø : P = VCE.IC = 6 V x 2 mA = 12 mW. - Töø caùc trò soá doøng ñieän vaø ñieän aùp treân ta coù theå xaùc ñònh ñieåm laøm vieäc cuûa transistor treân ñaëc tuyeán ngoõ ra. - Töø coâng thöùc tính VCE ta coù theå suy ra coâng thöùc tính IC nhö sau : Neáu IC = 0 thì VCE = VCC Neáu VCE = 0 thì - Ñöôøng thaúng noái hai ñieåm VCE = VCC vaø ICmax=VCC/RC goïi laø ñöôøng taûi tónh theo coâng thöùc : Goïi laø phöông trình ñöôøng taûi tónh. - Ñieåm laøm vieäc cuûa transistor laø ñieåm coù toïa ñoä Q(VCE = 6V, IC = 2mA) naèm treân ñöôøng taûi tónh. khi thay ñoåi doøng ñieän IB seõ laøm thay ñoåi doøng ñieän IC vaø ñieåm laøm vieäc Hình 2.29 : Phaân cöïc Transistor khoâng coù RE A k VV R VV I B BEBB B 20 120 6,03   − = − = C CECC C R VV I − = maxC C CC C I R V I == C CECC C R VV I − = Hình 2.30 : ñöôøng taûi tónh Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 33 cuûa transistor seõ thay ñoåi vò trí treân ñöôøng taûi tónh. b. Tröôøng hôïp coù RE : - Tröôøng hôïp naøy ta noái theâm RE ôû cöïc E vaø coù doøng ñieän IE ñi qua (IE  IC =  IB) seõ taïo ra ñieän aùp VB neân doøng ñieän ôû ngoõ vaøo IB ñöôïc tính theo coâng thöùc : VBB = IB.RB + VBE + IE.RE Thay IE =  IB vaøo coâng thöùc ta coù : VBB = IB.RB + VBE +  .IB.RE VBB = IB.(RB +  .RE ) + VBE Suy ra IC  IE =  .IB =100 x 20 A - Ta coù theå tính ñieän aùp töøng chaân cuûa transistor so vôùi ñieåm 0 V theo caùc coâng thöùc sau : VE = IE.RE = 2mA x 0.5k = 1V VB = VE + VBE = 1 + 0,6V = 1,6V VC = VCC – (IC.RC) = 12V – (2mA x 2,5k ) = 7V - Xeùt maïch ngoõ ra ñeå tìm phöông trình ñöôøng taûi tónh : VCC = (IC.RC ) + VCE + (IE .RE) Suy ra : VCC = IC(RC + RE) + VCE Phöông trình ñöôøng taûi tónh laø : RC 2,5k RB =70k VCC 12V VBB 3V IC IB VBE RE 0,5k IE A V kk VV RR VV I EB BEBB B   20 120 3,2 )5,0100(70 6,03 . = ++ − = + − = Hình 2.31 EC CECC C RR VV I + − = Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 34 1 2 3 4 0V IB = 10 A IC (mA) VCE(V) 5 20 A 30 A 40 A 50 A 3V 6V 9V 12V Q Neáu IC = 0 thì VCE = VCC Neáu VCE = 0 thì Noái lieàn hai ñieåm VCE = VCC vaø Ta coù ñöôøng taûi tónh : Ñieän aùp VCE ôû ñieåm laøm vieäc Q ñöôïc tính theo coâng thöùc : VCE = VCC – IC(RC + RE) = 12V – 2mA(2,5k + 0,5k ) = 6V 8. Phaân cöïc baèng nguoàn ñieän chung : a. Phaân cöïc cho cöïc B baèng ñieän trôû RB : - Trong maïch ñieän hình 2.33 cöïc B duøng nguoàn VCC giaûm aùp baèng ñieän trôû RB neân doøng ñieän ngoõ vaøo ñöôïc tính theo coâng thöùc : VCC = IB.RB + VBE + IE.RE VCC = IB.RB + VBE +  .IB.RE VCC = IB.(RB +  .RE ) + VBE maxC EC CC C I RR V I = + = EC CC C RR V I + =max Hình 2.32 RC 2,5k RB 520k VCC 12V IC IB VBE RE 0,5k IE Hình 2.33 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 35 Suy ra : Doøng ñieän cöïc C ôû ngoõ ra : IC =  .IB =100 x 20 A = 2 mA IC  IE =2 mA Tính ñieän aùp caùc chaân : VE = IE.RE = 2 mA x 0.5k = 1 V VB = VE + VBE = 1 + 0,6V = 1,6 V VC = VCC – (IB.RC) = 12 V – (2 mA x 2,5 k ) = 7 V Ñieän aùp VB coù theå tính theo coâng thöùc xeùt ôû ngoõ vaøo ; VB = VCC – (IB.RB) = 12 V –(20  A + 520 k ) = 1,6 V Phöông trình ñöôøng taûi tónh laø : b. c. Phaân cöïc cho cöïc B baèng caàu phaân aùp : - Trong maïch ñieän hình 2.34 cöïc B ñöôïc phaân cöïc baèng nguoàn VCC giaûm aùp qua caàu phaân aùp RB1 vaø RB2. - ÔÛ ngoõ vaøo coù hai doøng ñieän laø IR töø nguoàn VCC ñi qua hai ñieän trôû RB1 vaø RB2 xuoáng mass vaø doøng ñieän IB töø nguoàn qua ñieän trôû RB1 vaøo transistor. Vieäc tính toaùn doøng ñieän vaø ñieän aùp ôû caùc chaân transistor seõ phöùc taïp hôn caùc maïch treân. A kk VV RR VV I EB BECC B   20 )5,0100(520 6,012 .  ++ − = + − = EC CECC C RR VV I + − = Hình 2.34 RC 2,5k RB VCC 12V VBB IC IB VBE RE 0,5k IE Hình 2.35 RC 2,5k RB1 56k  VCC 12V IC IB VBE RE 0,5k IE RB2 10k  IR Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 36 - Ñeå tính toaùn phaân cöïc cho transistor trong maïch naøy ngöôøi ta duøng ñònh lyù Thevenin ñeå ñoåi nguoàn ñieän ngoõ vaøo töø VCC caø caàu phaân aùp RB1 vaø RB2 thaønh nguoàn VBB vaø RB nhö maïch ñieän hình 2.35. Coâng thöùc ñoåi nguoàn ñieän theo ñònh lyù Thevenin laø : Sau khi ñoåi nguoàn ôû ngoõ vaøo, thì caùch tính toaùn gioáng nhö tröôøng hôïp phaân cöïc baèng hai nguoàn rieâng. AÛNH HÖÔÛNG CUÛA NHIEÄT ÑOÄ ÑOÁI VÔÙI CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA TRANSISTOR : - Haàu heát caùc thoâng soá cuûa transistor ñeàu bò thay ñoåi theo nhieät ñoä, trong ñoù ba thoâng soá chòu aûnh höôûng lôùn nhaát laø doøng ñieän gæ ICBO, ñoä khueách ñaïi  , ñieän aùp phaân cöïc VBE. AÛnh höôûng ñoái vôùi ICBO : - Doøng ñieän gæ ICBO laø doøng caùc haït taûi thieåu soá, khi nhieät ñoä taêng thì doøng ICBO seõ taêng theo haøm soá muõ, thöôøng ñoái vôùi transistor Ge nhieät ñoä taêng leân 10 0 C thì doøng ICBO taêng gaáp ñoâi. Tuy ñoä taêng doøng gæ ICBO cuûa Si lôùn hôn Ge nhöng doøng gæ ôû nhieät ñoä xaùc ñònh cuûa Si laïi raát nhoû so vôùi doøng gæ Ge. Do ñoù, ñoái vôùi transistor Ge yeáu toá nhieät ñoä aûnh höôûng leân doøng gæ quan troïng hôn loaïi transistor Si. AÛnh höôûng ñoái vôùi ñoä khueách ñaïi  : - Nhö ñaõ bieát ñoä khueách ñaïi  thay ñoåi theo doøng ñieän IC. Khi nhieät ñoä taêng laøm doøng ñieän IC taêng vaø  taêng theo. AÛnh höôûng ñoái vôùi phaân cöïc VBE : V kk k V RR R VV BB B CCBB 8,1 1056 10 .12. 21 1  +  = + =  +  = + = k kk kk RR RR R BB BB B 5,8 1056 1056. 21 21 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 37 - Ñieän aùp phaân cöïc VBE khoaûng 0,6 V ñeán 0,7 V cho transistor Si vaø khoaûng 0,1 V ñeán 0,3 V cho transistor Ge. Khi nhieät ñoä taêng, VBE seõ bò giaûm. Thoâng thöôøng khi nhieät ñoä taêng 1 0 C thì VBE giaûm 2,4 mV. - Trong ba thoâng soá treân doøng ñieän gæ ICBO coù aûnh höôûng quan troïng nhaát. 2. MAÏCH TÖÔNG ÑÖÔNG CUÛA TRANSISTOR : - Transistor laø moät linh kieän coù tính phi tuyeán nhö neáu xeùt ôû möùc tính hieäu nhoû thì aûnh höôûng cuûa tính phi tuyeán khoâng quan troïng. Trong ñieàu kieän naøy ngöôøi ta coù theå phaân tích maïch khueách ñaïi duøng transistor baèng lyù thuyeát tuyeán tính, trong ñoù transistor ñöôïc ñoåi thaønh maïch töông ñöông gom caùc phaàn töû nhö ñieän trôû, nguoàn doøng ñieän vaø nguoàn ñieän aùp nhö sau : - Ñieàu kieän ñeå transistor daãn ñieän laø phaân cöïc thuaän diode BE vaø phaân cöïc ngöôïc BC. Maïch töông ñöông cuûa transistor coù theå veõ laïi nhö hình 2.37 : - Trong ñoù rb laø ñieän trôû töø cöïc B vaøo giöõa vuøng baùn daãn cuûa cöïc B, re laø ñieän trôû thuaän ôû traïng thaùi xoay chieàu cuûa diode BE, rc laø ñieän trôû nghòch cuûa diode BC. - Ñieän trôû rb coù trò soá khoaûng vaøi chuïc ohm ñeán vaøi traêm ohm. Ñieän trôû re laø ñieän trôû ñoäng cuûa diode BE neân ñöôïc tính theo coâng thöùc cuûa diode laø :  Ñieän trôû Nguoàn doøng ñieän I Nguoàn ñieän aùp V Hình 2.36 )( 26 mAI mV r E e = Hình 2.37 rc rb re ic ib ie C E B Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 38 - Ñieän trôû rc laø ñieän trôû nghòch cuûa diode BC coù trò soá raát lôùn khoaûng vaøi traêm kiloâoâm ñöôïc coi nhö caùch ñieän giöõa C vaø B, do ñoù khoâng coù doøng ñieän töø C qua diode BC ra ôû cöïc B, nhöng coù doøng ñieän IC qua moái noái vaø ra ôû cöïc E. Nhö vaäy, ôû ngoõ ra maïch töông ñöông ñöôïc ñoåi laïi laø cöïc C khoâng dính vaøo cöïc B vaø coù nguoàn doøng ñieän ic ñi töø C qua E. - Maïch töông ñöông cuûa transistor duøng thoâng soá hybrid (goïi laø thoâng soá lai) neân caùc thoâng soá coù kyù hieäu laø chöõ h nhö : − hie = toång trôû ngoõ vaøo kieåu E chung. − hfe = ñoä khueách ñaïi doøng ñieän thuaän kieåu E chung. − hoe = toång daãn ngoõ ra kieåu E chung. 3. BA CAÙCH MAÉC CAÊN BAÛN : Maéc kieåu E chung (CE : Common Emitter) : - Tín hieäu laáy vaøo ôû cöïc B vaø tính hieäu laáy ra ôû cöïc C. Cöïc E coù tuï phaân doøng CE xuoáng mass neân cöïc E khoâng coù tín hieäu xoay chieàu ñöôïc goïi laø cöïc chung. rb B Hình 2.38 re ib ie ic C Hình 2.39 RC RE ic ib VCC E CE RC ic VCC VO vi VO vi Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 39 Maïch töông ñöông kieåu E chung : a. Toång trôû ngoõ vaøo : b. Toång trôû ngoõ ra : c. Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän : d. Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp : Hình 2.40 rb B re ib ie ic C ro RC vi vo E b ebbb b eebb i i iei i riri i riri i v hr .... + = + === oeo o o hi v r 1 == fe b c I h i i A ==  ieb Cb ib Cc be ce V hi Ri ri Ri v v A . .. . .  −=−== ie C V h R A .−= ebie rrh += Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 40 Ñieän aùp cuûa tín hieäu vaøo ra ñaûo pha nhau. Maéc kieåu B chung (CB : Commmon Base) - Trong maïch transistor maéc kieåu E chung coù tuï ñieän phaân doøng CB noái mass neân cöïc B khoâng coù tín hieäu xoay chieàu. Tín hieäu ñöa vaøo ôû cöïc E vaø laáy ra ôû cöïc C. Maïch maéc kieåu B chung töông ñöông : a. Toång trôû ngoõ vaøo : ( ri  vaøi chuïc ohm) Hình 2.42 re B rb ie ib ic C RC     be b bbeb e bbee i i i rr i riri i riri i v r + = + = + == . . .....  ie i h r = Hình 2.41 RC VCC RE CB RC VCC VO VO vi Vi RB1 RE RB2 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 41 b. Toång trôû ngoõ ra : (  vaøi traêm kiloâoâm vì BC phaân cöïc ngöôïc) c. Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän : d. Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp : Ñieän aùp cuûa tín hieäu vaøo vaø tín hieäu ra ñoàng pha nhau. Maéc kieåu C chung (CC : Common Collector) - Trong maïch transistor maéc kieåu C chung thì cöïc C raùp thaúng leân nguoàn VCC (ñöôïc goïi laø mass xoay chieàu) neân cöïc C khoâng coù tín hieäu. Tín hieäu vaøo ôû cöïc B vaø laáy ra ôû cöïc E. c o o i v r = 1 1. .  + = + = + ==     bb b be c i o I ii i ii i i i A ie C ie C ic Cc i o V h R h R ri Ri v v A . . .   = − − == ie C V h R A = RC VCC RE C VO Vi RB1 RB2 Hình 2.43 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 42 Maïch töông ñöông maéc kieåu C chung : a. Toång trôû ngoõ vaøo : b. Toång trôû ngoõ ra : - Ñieän trôû RB laø caàu phaân aùp RB1 song song RB2. - Ñieän trôû RB song song vôùi ñieän trôû noäi cuûa nguoàn rs. Thöôøng ñieän trôû RB raát lôùn so vôùi ñieän trôû rs neân ñieän trôû töông ñöông cuûa RB song song rs cuõng chính laø rs. Toång trôû ngoõ ra ñöôïc tính nhö sau : - Theo maïch töông ñöông ta coù rs , rb, re gheùp noái tieáp nhau vaø song song vôùi RE, ta coù : Suy ra : rb re ib ie ic rs RE vi vo ie RB VS b Eeeebb i i i i Ririri r v r ... ++ == Eebi Rrrr  ++= Eiei Rhr .+= e e o o o i v i v r == )(. ebsbEee rrriRiv ++==     ebs b ebsb e e o rrr i rrri i v r . . ).( ++ = ++ == )( 1 sbeo rrrr ++=  Hình 2.44 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 43 c. Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän : d. Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp : Vì : - Ñieän aùp cuûa tính hieäu vaøo vaø ra ñoàng pha nhau . Baûng so saùnh caùc thoâng soá cuûa transistor trong ba caùch raùp : Caùch raùp E chung B chung C chung Toång trôû vaøo ri (vaøi traêm ohm)  ieh (vaøi chuïc ohm) Eie Rh .+ (vaøi traêm kilo-ohm) Toång trôû ra ro vaøi chuïc kilo- ohm Vaøi traêm kilo- ohm )( 1 sbe rrr ++  Ñoä khueách ñaïi ñieän aùp AV 1 Ñoä khueách ñaïi doøng ñieän Ai 1 1+ (vaøi chuïc – vaøi traêm) Giöõa tín hieäu vaøo ra Ñaûo pha Ñoàng pha Ñoàng pha CAÙCH KIEÅM TRA TRANSISTOR : - Chænh ñoàng hoà VOM choïn thang ño RX1 hoaëc RX10. Döïa vaøo caáu taïo transistor ñeå kieåm tra : - Ño giöõa hai chaân C – B, ñoåi que ño. Sau hai laàn ño kim ñoàng hoà moät laàn kim leân vaøi chuïc Ohm vaø moät laàn khoâng leân kim. 1 )1( += + ===   b b b e i o I i i i i i i A Eeb E Eebb Ee b e i o V Rrr R Rrri Ri v v v v A .. . )..( .    ++ = ++ === →+ Eeb Rrr ..  1VA ebie rrh += feh= ie C h R .− ie C h R . Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 44 - Ño giöõa hai chaân B – E, ñoåi que ño. Sau hai laàn ño kim ñoàng hoà moät laàn kim leân vaøi chuïc Ohm vaø moät laàn khoâng leân kim. - Ño giöõa hai chaân C – E, ñoåi que ño. Sau hai laàn ño kim ñoàng hoà ñeàu khoâng leân.  Transistor coøn toát. Caùc tröôøng hôïp coøn laïi transistor hö. A. BAØI TAÄP : 1. Trình baøy caùch phaân cöïc cho moät transistor löôõng cöïc hoaït ñoäng ? 2. Trình baøy caùch maéc cô baûn cuûa transistor löôõng cöïc ? 3. Cho maïch ñieän nhö hình veõ Vôùi RC = 4,5 K ,RB = 70 K , RE = 0,5 K . ñieän aùp VCC = 12 V, Transistor coù ñoä khueách ñaïi  = 100, khi transistor daãn baõo hoaø ñieän aùp VBE = 0,6 V. Tính doøng ñieän IB, IC, IE vaø caùc ñieän aùp VE, VC, VB, veõ ñöôøng taûi tónh cuûa transistor ? CHÖÔNG 4 : TRANSISTOR TRÖÔØNG FET RC RB VCC VB IC IB RE IE Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 45 I. TRANSISTOR JFET (JUNCTION FET) : 1. Caáu taïo : JFET ñöôïc goïi laø FET noái vaø thöøông vieát taét laø FET. JFET coù hai loaïi laø LFET keânh N vaø JFET keânh P - Cöïc thaùo D (Drain) - Cöïc nguoàn S (Source) - Cöïc coång G (Gate) - JFET keânh N caáu taïo goàm thanh baùn daãn N, hai ñaàu noái vôùi hai daây ra goïi laø cöïc thaùo D vaø cöïc nguoàn S. Hai beân thanh baùn daãn loaïi N laø hai vuøng baùn daãn loaïi P taïo thaønh moái noái PN nhö diode, hai vuøng naøy noái dính nhau goïi laø cöïc cöûa G. JFET P keânh coù caáu taïo töông töï nhöng chaát baùn daãn ngöôïc laïi vôùi JFET keânh N. 2. Kí hieäu vaø hình daïng cuûa JFET : - Kí hieäu : N P P D G S P N N D G S Hình 2.45 : Caáu taïo JFET JFET keânh N JFET keânh P Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 46 - Hình daïng JFET : 3. Ñaëc tính : - Xeùt tröôøng hôïp JFET keânh N, Cöïc D noái vaøo cöïc döông nguoàn VCC, cöïc S noái vaøo cöïc aâm nguoàn VCC. a. Khi cöïc G hôû : (VGS = 0V) - Luùc naøy doøng ñieän seõ ñi qua keânh theo chieàu töø cöïc döông cuûa nguoàn vaøo cöïc D vaø ra ôû cöïc S ñeå trôû veà nguoàn aâm cuûa VCC. Luùc ñoù keânh coù taùc duïng nhö moät ñieän trôû. JFET keânh N JFET keânh P Hình 2.46 : Kí hieäu JFET Hình 2.46 : Hình daïng JFET RD VCC VGS IDS Hình 2.47 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 47 - Khi taêng nguoàn VCC ñeå taêng ñieän aùp VDS töø 0V leân thì doøng ñieän ID taêng leân nhanh nhöng sau ñoù ñeán moät ñieän aùp giôùi haïn thì doøng ñieän ID khoâng taêng ñöôïc nöõa goïi laø doøng ñieän baõo hoøa IDSS (saturation). Ñieän aùp VDS coù IDSS goïi laø ñieän aùp ngheõn VPO. b. Khi cöïc G coù ñieän aùp aâm : (VGS < 0V ) - Khi cöïc G coù ñieän aùp aâm noái vaøo chaát baùn daãn P, trong keânh N coù doøng ñieän qua neân coù ñieän aùp döông ôû giöõa chaát baùn daãn N seõ laøm moái noái PN bò phaân cöïc ngöôïc laøm electron töø chaát baùn daãn cuûa keânh N bò ñaåy vaø thu heïp tieát dieän keânh neân ñieän trôû keânh daãn ñieän taêng leân, doøng ID giaûm xuoáng. - Khi taêng ñieän aùp aâm ôû cöïc G thì möùc phaân cöïc ngöôïc caøng lôùn laøm doøng ID caøng giaûm nhoû vaø ñeán moät trò soá giôùi haïn thì doøng ñieän ID gaàn nhö khoâng coøn. Ñieän aùp naøy ôû cöïc G goïi laø ñieän aùp ngheõn – VPO. - Ñaëc tuyeán ngoõ ra cuûa JFET keânh N chæ söï thay ñoåi cuûa ID theo VDS öùng vôøi töøng ñieän aùp VGS ôû cöïc G ( goïi laø hoï ñaëc tuyeán ID/VDS). IDSS VPO Hình 2.48a : Ñaëc tuyeán ngoõ ra cuûa JFET Hình 2.48b : Ñaëc tuyeán truyeàn vaän cuûa JFET Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 48 - Ñaëc tuyeán truyeàn vaän cuûa JFET keânh N chæ söï thay ñoåi doøng ñieän ra ID theo ñieän aùp vaøo VGS vôùi moät trò soá VDS nhaát ñònh. - JFET keânh P cuõng hoaït ñoäng gioáng nhö JFET keânh N nhöng coù doøng ñieän vaø ñieän aùp ngöôïc daáu. 4. Phaân cöïc cho JFET : Xeùt maïch JFET keânh N ta coù : VD = VCC – ID.RD VS = ID . RS VDS = VCC – ID(RD + RS) ÔÛ cöïc G ñöôïc phaân cöïc ngöôïc moái noái PN neân khoâng coù doøng ñieän IG (IG = 0) neân VG = 0. Ñieän trôû RG coù trò soá raát lôùn khoaûng 1 M ñeán 10 M . Ñieän aùp phaân cöïc ngoõ vaøo laø : VGS = VG –VS = 0V – ID . RS = -ID .RS Phöông trình ñöôøng taûi tónh laø : RD +VCC VG ID IS RS RG RD -VCC VG ID IS RS RG Hình 2.49 : Phaân cöïc JFET SD DSCC D RR VV I + − = Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 49 - Caùch xaùc ñònh ñöôøng taûi tónh cho maïch duøng JFET töông töï nhö transistor löôõng cöïc. II. TRANSISTOR MOSFET : - Transistor Mosfet (Metal Oxide Semiconductor FET) chia ra hai loaïi laø Mosfet lieân tuïc vaø Mosfet giaùn ñoaïn. Moãi loaïi keânh lieân tuïc hay giaùn ñoaïn ñeàu coù phaân loaïi theo chaát baùn daãn laø keânh N hay keânh P. - Hình daïng : 1. Mosfet lieân tuïc : a. Caáu taïo : IDSS VPO Q Hình 2.50 Hình 2.51 : Hình daïng MOSFET Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 50 - Mosfet lieân tuïc keânh N caáu taïo goàm hai vuøng baùn daãn loaïi N pha noàng ñoä cao (N + ) ñöôïc noái lieàn nhau baèng vuøng baùn daãn loaïi N pha noàng ñoä thaáp (N) ñöôïc khueách taùn treân moät neàn laø chaát baùn daãn loaïi P phía treân keânh daãn ñieän ñöôïc phuû lôùp Oxit caùch ñieän SiO2. - Hai daây daãn xuyeân qua lôùp caùch ñieän noái vaøo hai vuøng baùn daãn N+ goïi laø cöïc D vaø S. Cöïc G coù tieáp xuùc kim loaïi beân ngoaøi lôùp oxit nhöng vaãn caùch ñieän vôùi keânh N. Thöôøng cöïc S ñöôïc noái chung vôùi neàn P. - Mosfet lieân tuïc keânh P coù caáu taïo gioáng keânh N nhöng chaát baùn daãn ngöôïc laïi vôùi keânh N. b. Kí hieäu Mosfet lieân tuïc : - Kí hieäu : c. Ñaëc tính cuûa Mosfet lieân tuïc : + Khi VGS = 0V : neàn P N+ N+ N SiO2 S G D neàn N P+ P+ P SiO2 S G D Hình 2.52 : Caáu taïo Mosfet Keânh N Keânh P Hình 2.53 : Kí hieäu Mosfet RD ID VCC VGS Keânh N Keânh P Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 51 - Tröôøng hôïp naøy keânh daãn ñieän coù taùc duïng nhö moät ñieän trôû, khi taêng ñieän aùp VDS thì doøng ñieän ID taêng leân ñeán moät trò soá giôùi haïn laø IDSS (doøng ID baõo hoøa). Ñieän aùp VDS ôû trò soá IDS cuõng goïi laø ñieän aùp ngheõn VPO gioáng nhö JFET. + Khi VGS < 0V : - Tröôøng hôïp naøy cöïc G coù ñieän aùp aâm neân ñaåy electron töø keânh N vaøo vuøng neàn P laøm thu heïp tieát dieän keânh daãn ñieän N vaø doøng ñieän ID bò giaûm xuoáng do ñieän trôû keânh daãn ñieän taêng leân. - Khi taêng ñieän aùp aâm ôû cöïc G thì doøng ñieän ID caøng nhoû vaø ñeán moät trò soá giôùi haïn, doøng ñieän ID gaàn nhö khoâng coøn. Ñieän aùp naøy ôû cöïc G coøn goïi laø ñieän aùp ngheõn – VPO. + Kho VGS > 0V : - Tröôøng hôïp phaân cöïc cho cöïc G coù ñieän aùp döông thì electron thieåu soá ôû vuøng neàn P bò huùt vaøo neàn N neân laøm taêng tieát dieän keânh, ñieän trôû keânh bò giaûm xuoáng vaø doøng ñieän ID taêng cao hôn trò soá baõo hoøa IDSS. Trong tröôøng hôïp naøy ID lôùn raát deã laøm hö Mosfet neân ít söû duïng. - Hình 2.55 laø ñaëc tuyeán ngoõ ra ID/VDS vaø ñaëc tuyeán truyeàn daãn ID/VGS cuûa Mosfet lieân tuïc keânh N. d. Phaân cöïc cho Mosfet lieân tuïc : Hình 2.54 -3V -2V -1V VGS =0V +1V +2V +3V VDS ID(mA) IDSS VPO VGS ID(mA) -VPO IDSS +1V +2V -1V -2V -3V Hình 2.55 RD ID VCC VG ID RG RS VD VS Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 52 - Do Mosfet lieân tuïc thöôøng söû duïng ôû tröôøng hôïp VGS < 0V neân caùch phaân cöïc gioáng nhö JFET. - Caùch tính caùc trò soá ñieän aùp VD,VS,VDS , VGS, vaø doøng ñieän ID cuõng nhö caùch xaùc ñònh ñöôøng taûi tónh gioáng nhö JFET. 2. Mosfet giaùn ñoaïn : a. Caáu taïo : - Trong Mosfet giaùn ñoaïn thì hai vuøng baùn daãn loaïi N pha noàng ñoä cao ( N+) khoâng dính lieàn nhau goïi laø giaùn ñoaïn. Maët treân keânh daãn ñieän cuõng phuû moät lôùp oxit caùch ñieän SiO2. Hai daây daãn xuyeân qua lôùp caùch ñieän noái vaøo vuøng baùn daãn N + goïi laø cöïc S vaø cöïc D. Cöïc G coù tieáp xuùc kim loaïi beân ngoaøi lôùp oxit vaø caùch ñieän ñoái vôùi cöïc D vaø cöïc S. Cöïc S noái lieàn vôùi neàn P. b. Kí hieäu Mosfet giaùn ñoaïn : Hình 2.56 neàn P N+ N+ SiO2 S G D neàn N P+ P+ SiO2 S G D Keânh N Keânh P Hình 2.57a : Caáu taïo Mosfet giaùn ñoaïn Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 53 c. Ñaëc tính cuûa Mosfet giaùn ñoaïn : - + Do caáu taïo keânh bò giaùn ñoaïn neân bình thöôøng khoâng coù doøng ñieän qua keânh, ID = 0 vaø ñieän trôû giöõa D vaø S raát lôùn. - + Khi phaân cöïc cho cöïc G coù VGS > 0V thì ñieän tích döông ôû cöïc G seõ huùt electron cuûa neàn P veà phía giöõa hai vuøng baùn daãn N + vaø khi löïc huùt ñuû lôùn thì soá electron bò huùt nhieàu hôn ñuû ñeå noái lieàn hai vuøng baùn daãn N + vaø keânh ñöôïc lieân tuïc. Khi ñoù doøng ñieän ID ñi töø D sang S. Ñieän aùp phaân cöïc cho cöïc G caøng taêng thì doøng ID caøng lôùn. - + Ñaëc tuyeán ngoõ ra ID/VDS vaø ñaëc tuyeán truyeàn daãn ID/VGS cuûa Mosfet giaùn ñoaïn keânh N. (Hình 2.59) - Nhö vaäy ñaëc tuyeán truyeàn daãn cho thaáy, khi VGS > V thì coù doøng ñieän qua Mosfet. Ñieän aùp V cuõng ñöôïc goïi laø ñieän Keânh N Keânh P Hình 2.57b : Kí hieäu Mosfet giaùn ñoaïn RD ID VCC VGS VGS = 4V +1V +2V +3V ID(mA) VDS Hình 2.59 VGS ID(mA) 4 3 2 0V V RD ID +VCC VG ID RG2 RS VD VS RG1 Hình 2.58 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 54 aùp theàm (gioáng nhö ñieän aùp theàm V cuûa transistor BJT) vaø trò soá khoaûng 1 V. d. Phaân cöïc cho Mosfet giaùn ñoaïn : - Hình 2.60 laø maïch phaân cöïc hoïc Mosfet giaùn ñoaïn. Ñeå cung caáp ñieän aùp döông cho cöïc G thöôøng duøng caàu phaân aùp RG1 – RG2 (töông ñöông caàu phaân aùp RB1 – RB2 cuûa transistor BJT ). Ñoái vôùi Mosfet cöïc G caùch ñieän so vôùi keânh vaø neàn P neân khoâng coù doøng ñieän IG ñi töø cöïc G vaøo Mosfet. Xeùt maïch phaân cöïc ta coù : VD = VCC – ID. RD VS = ID.RS VDS = VCC – ID.(RD + RS) VGS = VG - VS Phöông trình ñöôøng taûi tónh laø : III. CAÙCH KIEÅM TRA TRANSISTOR TRÖÔØNG : 1. Kieåm tra JFET : - Chænh ñoàng hoà ño VOM choïn thang ño X1 hoaëc X10. - Ño caëp chaân (G,D) vaø (G,S) gioáng nhö diode. - Ño caëp chaân (D,S) sau 2 laàn ño : 1 laàn giaù trò ñieän trôû vaøi traêm  ñeán vaøi chuïc K moät laàn kim khoâng leân. 2. Kieåm tra Mosfet : - Chænh ñoàng hoà ño VOM choïn thang ño X1 hoaëc X10. - Ño 2 laàn (ñoåi que ño ) caùc caëp chaân (G, S) vaø ( G,D) kim ñoàng hoà khoâng leân. Hình 2.60 21 2. GG G CCG RR R VV + = SD DSCC D RR VV I + − = Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 55 - Ño caëp chaân (D, S) sau 2 laàn ño, kim ñoàng hoà moät laàn leân vaøi chuïc Ohm vaø moät laàn khoâng leân kim. Chuù yù : Tröôùc khi kieåm tra nguoäi Mosfet phaûi xaû 3 chaân cuûa Mosfet. C. BAØI TAÄP : 1. Veõ sô ñoà kí hieäu vaø ñaët teân ñaàu ra cho moãi chi tieát sau ñaây :JFET, MOSFET lieân tuïc, MOSFET giaùn ñoaïn. 2. Trình baøy ñaëc tính cuûa caùc loaïi transistor tröôøng ? 3. Trình baøy caùch phaân cöïc ñeå transistor tröôøng hoaït ñoäng ? Chương 5: Bộ Nhớ và Vi điều khiển 1. Bộ điều khiển (máy tính) Bộ điều khiển là một vi mạch tổ hợp cỡ lớn dùng để nhận biết tín hiệu, tính toán, lưu trữ thông tin, quyết định chức năng hoạt động và gửi các tín hiệu điều khiển thích hợp đến các cơ cấu chấp hành. Trên ôtô có thể một hoặc nhiều bộ điều khiển. Bộ phận chủ yếu của nó là bộ vi xử lý (Microprocessor) hay còn gọi là CPU, CPU lựa chọn các lệnh và xử lý số liệu từ bộ nhớ ROM và RAM chứa các chương trình và dữ liệu ngõ vào ra (I/O) điều khiển nhanh số liệu từ các cảm biến và chuyển các dữ liệu đã xử lý đến điều khiển các cơ cấu chấp hành. Bộ vi xử lý: Bộ vi xử lý có chức năng tính toán và ra quyết định. Nó là ‘‘bộ não’’ của bộ điều khiển. Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 56 Bộ nhớ: gồm các loại: - Bộ nhớ ROM (Read Only Memory): dùng trữ thông tin thường trực và chỉ đọc thông tin từ đó ra chứ không thể ghi vào được. Chương trình điều khiển động cơ do nhà sản xuất lập trình và được nạp sẵn trong bộ nhớ ROM. - RAM (Random Access Memory): bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên dùng để lưu trữ thông tin mới tạm thời hoặc kết quả tính toán trung gian khi động cơ làm việc. Khi mất nguồn cung cấp từ acquy đến máy tính thì dữ liệu trong bộ nhớ RAM sẽ không còn. Đường truyền – BUS: có nhiệm vụ chuyển các lệnh và số liệu trong giữa các bộ phận bên trong bộ điều khiển Mạch giao tiếp ngõ vào: - Bộ chuyển đổi A/D (Analog To Digital Converter): dùng để chuyển các tín hiệu tương tự từ đầu vào với sự thay đổi điện áp trên các cảm biến thành các tín hiệu số để đưa vào bộ xử lý. - Bộ đếm (counter): đếm xung tín hiệu từ các cảm biến (tốc độ động cơ, Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 57 tốc độ xe) rồi gửi số đếm đến bộ vi xử lý. - Bộ khuếch đại (amplifier): Một số cảm biến có tín hiệu rất nhỏ nên trong ECU cần phải có các bộ khuếch đại. - Bộ ổn áp: bên trong ECU có các IC điều áp 7812 và 7805 để ổn áp: 12V và 5V. Nguồn 5V cung cấp cho các cảm biến làm việc.B+ (12V) Giao tiếp ngõ ra: tín hiệu điều khiển từ bộ vi xử lý sẽ đưa đến các transistor công suất điều khiển rơle, solenoid, môtơ, ... 4. Cấu trúc và hoạt độngcủabộ vi điều khiển - Mặc dù đã có rất nhiều họ vi điều khiển được phát triển cũng như nhiều chương trình điều khiển tạo ra cho chúng, nhưng tất cả chúng vẫn có một số điểm chung cơ bản. Do đó nếu ta hiểu cặn kẽ một họ thì việc tìm hiểu thêm một họ vi điều khiển mới là hoàn toàn đơn giản. Một kịch bản chung cho hoạt động của một vi điều khiển như sau: - Khi không có nguồn điện cung cấp, vi điều khiển chỉ là một con chip có chương trình nạp sẵn vào trong đó và không có hoạt động gì xảy ra. - Khi có nguồn điện, mọi hoạt động bắt đầu được xảy ra với tốc độ cao. Đơn vị điều khiển logic có nhiệm vụ điều khiển tất cả mọi hoạt động. Nó khóa tất cả các mạch khác, trừ mạch giao động thạch anh. Sau mini giây đầu tiên tất cả đã sẵn sàng hoạt động. - Điện áp nguồn nuôi đạt đến giá trị tối đa của nó và tần số giao động trở nên ổn định. Các bit của các thanh ghi SFR cho biết trạng thái của tất cả các mạch trong vi điều khiển. Toàn bộ vi điều khiển hoạt động theo chu kỳ của chuỗi xung chính. Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 58 Chương 6 : mạch số 1. Tổng quan về mạch số IC là một vi mạch gồm nhiều phần tử như: điện trở, tụ điện, Điot, Transistor, được tích hợp tại các bề mặt của một chất nền mỏng của vật liệu bán dẫn và được bao bọc trong khối bằng nhựa hoặc gốm. Mạch tích hợp được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử, đặc biệt là trong các vi mạch trên ôtô. Hình 1.38. Mạch tích hợp (IC) Dựa vào mật độ các phần tử tích hợp bên trong, mạch tích hợp được chia làm các loại: - Mạch tích hợp cỡ nhỏ (SSI): chứa ít hơn 100 phần tử - Mạch tích hợp cỡ trung bình (MSI): từ 100 - 1000 phần tử - Mạch tích hợp cỡ lớn (LSI): từ 1000 – 100.000 phần tử - Mạch tích hợp cỡ rất lớn (VLSI): chứa từ 100.000 phần tử trở lên Theo cấu trúc và ứng dụng, mạch tích hợp được chia làm: - Mạch tương tự: dùng để xử lý các tín hiệu tương tự. Tín hiệu tương tự là tín hiệu liên tục theo thời gian. Đặc điểm của mạch tương tự là tín hiệu đầu ra tỷ Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 59 lệ tuyến tính với tín hiệu đầu vào. Các mạch tương tự thông dụng như: mạch khuếch đại, mạch dao động. Input Output Hình 1.39. Sơ đồ khối mạch tương tự - Mạch số: dùng để xử lý các tín hiệu số hay xung số. Các mạch số thông dụng như: mạch logic cơ bản mạch Flip-Flop, mạch đếm, ứng dụng nhiều trong đo lường và xử lý thông tin. + Tín hiệu số: là tín hiệu thay đổi theo mức, biên độ của nó chỉ có hai giá trị là mức cao (5V, 12V) và mức thấp (0V). Thời gian chuyển đổi từ mức biên độ thấp lên cao hay từ cao xuống thấp được xem rất ngắn và được xem tức thời. Input Output Hình 1.40. Sơ đồ khối mạch số Hình 1.41 minh họa về mạch số: Khi công tắc (switch) đóng thì Transistor dẫn Uce = 0 (đầu ra mức tín hiệu thấp). Khi công tắc (switch) ngắt thi Transistor khoá Uce = 12V (đầu ra mức tín hiệu thấp). Switch 12 volts Battery Uce Hình 1.41. Sơ đồ mạch số Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 60 Uce OFF OFF OFF ON ON ON TR Hình 1.42. Tín hiệu số 12 volts 0 volts Các IC số chứa nhiều phần tử khác nhau, được tạo thành từ các mạch logic. Các mạch logic này có khả năng xử lý hai hay nhiều các tín hiệu, bao gồm các mạch: AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR. - Cổng logic AND: đầu ra của cổng AND bằng “1” khi tất cả các tín hiệu đầu vào có mức tín hiệu “1”. Khi có một tín hiệu đầu vào có mức logic “0” thì đầu ra của cổng AND bằng “0” Ví dụ: đèn phanh sáng lên khi công tắc máy được mở và công tắc phanh được tác động. Mạch tương đương Mạch thực tế Ký hiệu Quan hệ vào/ra A B C 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 Hình 1.43. Sơ đồ mạch cổng logic AND Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 61 - Cổng logic OR: đầu ra của cổng OR bằng “1” ít nhất một tín hiệu đầu vào có mức tín hiệu “1”. Khi tất cả các tín hiệu vào bằng “0” thì đầu ra bằng “0”. Mạch tương đương Mạch thực tế Ký hiệu Quan hệ vào/ra A B C 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 Hình 1.44. Sơ đồ mạch điều khiển đánh lửa - Cổng logic NOT: tín hiệu đầu ra của cổng NOT đảo với tín hiệu đầu vào. Đầu ra bằng “1” khi tín hiệu đầu vào có mức tín hiệu “0” và ngược lại. Representation Actual Circuit Logic Symbol Input/Output relation A B 1 0 0 1 Bài giảng : Điện Tử Cơ Bản Biên Sọan : NINH HIẾU KỲ 62 - Cổng logic NAND: là mạch tổ hợp giữa cổng AND và NOT. Đầu ra chỉ bằng “0” khi tất cả các tín hiệu đầu vào có mức tín hiệu “1” Ký hiệu Quan hệ vào ra Đầu vào Đầu ra A B Y 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 - Cổng logic NOR: là mạch tổ hợp giữa cổng OR và NOT. Đầu ra chỉ bằng “1” khi tất cả các tín hiệu đầu vào có mức tín hiệu “0” Ký hiệu Quan hệ vào ra Đầu vào Đầu ra A B Y 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0