1 / 77

Bipolar Junction Transistor (BJT)

Bipolar Junction Transistor (BJT). Từ Vựng (1). Active region = miền tích cực Base (B) = (miền/cực) nền Bipolar transistor = transistor lưỡng cực Breakdwon region = miền đánh thủng Collector (C) = (miền/cực) thu (hay góp) Collector diode = diode tạo bởi J C Common base (CB) = nền chung

kapono
Download Presentation

Bipolar Junction Transistor (BJT)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Bipolar Junction Transistor (BJT)

  2. Từ Vựng (1) • Active region = miền tích cực • Base (B) = (miền/cực) nền • Bipolar transistor = transistor lưỡng cực • Breakdwon region = miền đánh thủng • Collector (C) = (miền/cực) thu (hay góp) • Collector diode = diode tạo bởi JC • Common base (CB) = nền chung • Common collector (CC) = thu chung • Common emitter (CE) = phát chung

  3. Từ Vựng (2) • Current gain = độ lợi dòng • Curve tracer = máy vẽ đặc tuyến • Cutoff region = miền tắt • Emitter (E) = (miền/cực) phát • Emitter diode = diode tạo bởi JE • H parameter = tham (thông) số hỗn hợp H (Hybrid) • Integrated circuit = vi mạch = mạch tích hợp = IC

  4. Từ Vựng (3) • Heat sink = tản nhiệt, giải nhiệt • Junction trasistor = trasistor tiếp xúc • Power trasistor = trasistor công suất • Saturation region = miền bão hòa • Small-signal trasistor = trasistor tín hiệu nhỏ • Switching circuit = mạch chuyển mạch, mạch xung • Thermal resistance = nhiệt trở

  5. Nội dung chương 6 • Transistor chưa phân cực • Transistor có phân cực • Các dòng điện trong transistor • Mắc E chung (CE) • Đặc tuyến ở cực nền • Đặc tuyến ở cực thu • Xấp xỉ transistor • Đọc bảng dữ liệu • Troubleshooting

  6. Transistors (Transfer Resistor) Transistors Field Effect Transistors Bipolar transistors NPN,PNP Junction-FETs (JFETS) Insulated Gate FET’s N-channel, P-channel MOSFETs Enhancement, Depletion N-channel, P-channel

  7. Giới thiệu về BJT • BJT = transistor tiếp xúc lưỡng cực = transistor 2 mối nối (hay 2 tiếp xúc) • Lưỡng cực: do dòng điện chính được tạo bởi 2 hạt dẫn điện tử (-) và lỗ (+) • BJT được phát minh vào năm 1948 do Bardeen, Brattain và Shockley • BJT là dụng cụ có 3 cực: phát (E), nền (B) và thu (C). • Người ta gọi tiếp xúc PN giữa B và E là JE, giữa B và C là JC. • Có 2 loại: NPN và PNP

  8. Cấu tạo và ký hiệu BJT

  9. Cấu tạo và ký hiệu BJT NPN C C E N B B P B N+ E E C Arrow always points away from base and toward emitter My pneumonic: No Point iN PNP C C E P B B N B P+ E E C Arrow always points away from emitter towards base My pneumonic: Points IN

  10. E B C p n P VEB VCB Depletion Region Charge neutral Region Bipolar junctiontransistor (BJT) • The BJT is a “Si sandwich” Pnp (P=p+,p=p-) or Npn (N=n+, n=n-) • BJT action: npn Forward Active when VBE> 0 and VBC< 0

  11. Schematic representation of pnp and npn BJTs Emitter is heavily doped compared to collector. So, emitter and collector are not interchangeable. The base width is small compared to the minority carrier diffusion length. If the base is much larger, then this will behave like back-to-back diodes.

  12. BJT circuit symbols IE = IB + IC and VEB + VBC + VCE = 0 VCE =  VEC As shown, the currents are positive quantities when the transistor is operated in forward active mode.

  13. BJT circuit configurations and output characteristics

  14. BJT biasing modes

  15. BJT Operation Characteristics • IC vs. VCE graph allows us to determine operating region. • Works for any IB or VCE • VBE tops out around ~0.7V

  16. BJT Operation Regions

  17. Cutoff NPN BJT Collector current C n V2 Base current Reverse Biased B p +++ Reverse biased n V1 Emitter current E

  18. Saturated NPN BJT Collector current C n V2 - - - - Forward biased Base current B p + + - - Forward biased n V1 Emitter current E

  19. Active Linear NPN BJT Collector current C n V2 - - - Base current Reverse Biased B p - - - + + - - - Forward biased n V1 Emitter current E

  20. Hoạt động của transistor NPN Large current

  21. Các phương trình dòng trong BJT (xét chế độ tích cực từ hình trước) Với: IS = dòng ngược bão hòa của JC. β là độ lợi dòng CE; α là độ lợi dòng CB

  22. Can act as Signal Current Switch (Cutoff Mode) Can act as Current Amplifier (Active Region) Where: Beta = intrinsic amp property (20 - 200) Possible Uses for BJT’s

  23. Khảo sát đặc tuyến của BJT mắc CE IC IB Output circuit Input circuit IE

  24. Đặc tuyến vào (đặc tuyến ở base) với mắc CE IB IB VBE 0.7V • Hoạt động như diode • VBE 0.7V (Si)

  25. Đặc tuyến ra (đặc tuyến ở C) với mắc CE IC IB = 40mA IC IB = 30mA IB = 20mA IB = 10mA VCE Early voltage Cutoff region • At a fixed IB, IC is not dependent on VCE • Slope of output characteristics in linear region is near 0 (scale exaggerated)

  26. Biasing a transistor • We must operate the transistor in the linear region. • A transistor’s operating point (Q-point) is defined by • IC, VCE, and IB.

  27. Transconductance IB ac output signal DC output signal A small ac signal vbe is superimposed on the DC voltage VBE. It gives rise to a collector signal current ic, superimposed on the dc current IC. (DC input signal 0.7V) The slope of the ic - vBE curve at the bias point Q is the transconductance gm: the amount of ac current produced by an ac voltage. ac input signal

  28. 6-7 Xấp xỉ transistor Hình 6-13. Xấp xỉ BJT: (a) Dụng cụ gốc; (b) Xấp xỉ lý tưởng; (c) Xấp xỉ bậc 2

  29. 6-8 Đọc bảng dữ liệu • BJT có công suất tiêu tán PD: < 1 W  BJT tín hiệu nhỏ > 1 W  BJT công suất • Định mức đánh thủng: VCB, VCEO, VEB • Dòng và công suất cực đại: IC, PD@TA, PD@TC • Hệ số giảm định mức [của công suất] • Tản nhiệt • Độ lợi dòng: hFE = βdc (hFE phụ thuộc IC)

  30. Cơ bản về BJT

  31. Từ Vựng (1) • Amplifying transistor circuit = mạch transistor khuếch đại (KĐ) • Base bias = phân cực [bằng dòng] nền [hằng] • Base-emitter voltage = điện áp nền-phát • Base voltage = điện áp (ở cực) nền • Circuit value = giá trị mạch • Collector voltage = điện áp (ở cực) thu • Correction factor = hệ số hiệu chỉnh • Cutoff point = điểm cắt

  32. Từ Vựng (2) • Emitter bias =phân cực [bằng dòng] phát [hằng] • Emitter voltage = điện áp (ở cực) phát • Fixed base current = dòng nền cố định • Fixed emitter current = dòng phát cố định • Hard saturation = bão hòa sâu • Load line (LL) = đường tải; ex: DC LL • Photodiode = diode quang

  33. Từ Vựng (3) • Phototransistor = transistor quang • Quiescent point = điểm tĩnh • Saturation = bão hòa • Soft saturation = bão hòa ít • Switching circuit = mạch chuyển mạch, mạch xung • Two-state circuit = mạch 2 trạng thái

  34. Nội dung chương 7 • Những thay đổi trong độ lợi dòng • Đường tải • Điểm làm việc (điểm hoạt động) • Phát hiện bão hòa • Khóa BJT • Phân cực phát • Mạch lái LED • Hiệu ứng của những thay đổi nhỏ • Troubleshooting • Nói thêm về dụng cụ quang ĐT • Transistor loại SMT

  35. Giới thiệu • Có 2 cách để thiết lập điểm làm việc của BJT: • Phân cực [dòng] nền [hằng] • Phân cực [dòng] phát [hằng] • Phân cực nền thường được dùng trong các mạch xung/số (BJT làm khóa ĐT) • Phân cực phát thường được dùng trong các mạch KĐ (BJT ở chế độ KĐ)

  36. 7-1 Những biến đổi trong độ lợi dòng • βdcphụ thuộc: BJT, dòng IC, và nhiệt độ H.7-1 Sự biến đổi của độ lợi dòng

  37. 7-2 Đường tải H.7-2 Phân cực nền (a) mạch; (b) đường tải • Cho trước RB và βdc , ta có thể tìm được điểm làm việc (IC, VCE) như sau: • Gần đúng (khi BJT hoạt động ở chế độ KĐ): • IC= βIB = β (VBB - VBE)/RB • VCE = 15V - ICRC • Đồ thị: dùng DC LL với phương trình: • IC = (VCC - VCE)/RC (thí dụ này có VCC=15V và RC=3K)

  38. Điểm bão hòa và điểm cắt H.7-3 Tìm 2 đầu của DC LL : (a) mạch; (b) tính dòng bão hòa cực thu IC(sat); (c) tính điện áp cắt VCE(cutoff) • Điểm bão hòa: • IC(sat) = VCC/RC • (VCE=0) • Điểm cắt: • VCE(cutoff)=VCC • (IC=0)

  39. Ảnh hưởng của RC đến DC LL (1/2)

  40. Ảnh hưởng của RC đến DC LL (2/2)

  41. 7-3 Điểm làm việc Q (điểm tĩnh) H.7-6 Tính điểm Q: (a) mạch; (b) điểm Q thay đổi do biến động ở độ lợi dòng Các công thức tính điểm Q:

  42. 7-4 Phát hiện bão hòa • Có 2 loại mạch cơ bản: KĐ và chuyển mạch (xung/số) • Mạch KĐ: điểm Q phải luôn luôn ở trong miền tích cực thuận (KĐ) • Mạch xung/số: điểm Q ở bão hòa (ON) hay cắt (OFF)

  43. Các câu trả lời không thể có • Để xác định BJT ở miền tích cực hay bão hòa, người ta dùng cách sau: • Giả sử rằng BJT ở miền tích cực • Tính dòng và áp • Nếu trong các tính toán có kết quả không thể có thì giả thiết sai  BJT bão hòa; còn tất cả tính toán hợp lý thì BJT ở tích cực.

  44. Thí dụ phát hiện bão hòa H. 7-7 (a) mạch phân cực nền; (b) DC LL Phương pháp dòng bão hòa: IC(sat)=20V/10K=2 mA IB lý tưởng =0.1mA IC= 50 IB= 5 mA > IC(sat)  (không thể có)  BJT bão hòa Phương pháp điện áp ở cực thu IC= 50 IB = 5 mA VCE = 20V - 5mA * 10K = –30V  không thể có vì BJT tích cực có VCE>0 BJT bão hòa.

  45. Bão hòa sâu • Ở miền bão hòa độ lợi dòng giảm: βdc(sat) = IC(sat)/IB < βdc ở chế độ KĐ TD: H.7-7 có βdc(sat) = 2mA/0.1mA=20 < 50 • Bão hòa sâu: khi βdc(sat) = 10 • Bão hòa ít: βdc(sat) nhỏ hơn βdc ở chế độ KĐ không nhiều

  46. Phát hiện nhanh bão hòa H.7-8 (a) Bão hòa sâu; (b) Đường tải • Khi VBB = VCC thì BJT bão hòa sâu khi: • RB/RC = 10 • Tại sao?

  47. 7-6 Phân cực [bằng dòng] phát • Ta có: • IE = VE/RE = (VBB-VBE)/RE • = VBB/RE = const • nếu VBB >= 20 VBE • Suy ra điểm tĩnh Q: • ICQ = IEQ=VBB/RE = const • VCEQ = VCC - ICQ(RC+RE) = const • điểm Q ổn định khi β thay đổi. Thực tế cũng bị ảnh hưởng nhưng rất ít! H.7-9Phân cực [dòng] phát [hằng]

  48. 7-7 Mạch lái LED H. 7-12 (a) Phân cực nền; (b) Phân cực phát • H.7-12 (b) Phân cực phát: • BJT KĐ khi khóa đóng • Muốn thay đổi dòng qua LED: •  thay đổi RE và/hoặc VBB • vì ILED = IC = IE= VBB/RE = const • H.7-12 (a) Phân cực nền: • BJT là khóa điện tử • Muốn thay đổi dòng qua LED: •  thay đổi RC và/hoặc VCC • Vì ILED=(VCC – VLED – VCESAT)/RC • Nếu RB =10RC thì có bão hòa sâu

  49. Phân cực BJT

More Related