Vô tuyến điện đại cương - Chương 8: Chuyển mạch transistor

VÔ TUYẾN ĐIỆN ĐẠI CƯƠNG TS. Ngô Văn Thanh Viện Vật Lý Hà Nội - 2016 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 2 Tài liệu tham khảo [1] David B. Rutledge, The Electronics of Radio (Cambridge University Press 1999). [2] Dennis L. Eggleston, Basic Electronics for Scientists and Engineers (Cambridge University Press 2011). [3] Jon B. Hagen, Radio-Frequency Electronics: Circuits and Applications (Cambridge University Press 2009). [4] Nguyễn Thúc Huy (1998), Vô tuyến điện tử, NXB KHKT [5] Đỗ Xuân Thụ, Nguyễn Đức Nhuận (1990), Kỹ thuật điện tử, NXB KHKT [6] Phạm Văn Đương (2004), Cơ sỡ kỹ thuật khuếch đại, NXB KHKT Website : Email : nvthanh@iop.vast.ac.vn Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 3 CHƯƠNG 8. CHUYỂN MẠCH TRANSISTOR 1. Transistor lưỡng cực 2. Các kiểu transistor 3. Chuyển mạch transistor Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 4 1. Transistor lưỡng cực  Giới thiệu chung  Các loại chất bán dẫn  Chất bán dẫn loại p: có nồng độ lỗ trống cao  Chất bán dẫn loại n: có nồng độ điện tử cao hơn  Diode bán dẫn  Tạo bởi 2 bán dẫn loại p và n  p : nối với cực dương (anode)  n : nối với cực âm (cathode)  Bóng bán dẫn ngược (transistor npn)  Tạo bởi 2 tấm BD loại n và 1 tấm BD loại p  Bóng bán dẫn thuận (transistor pnp)  Tạo bởi 2 tấm BD loại p và 1 tấm BD loại n  Tên gọi các cực  Collector : cực góp  Base : cực gốc  Emitter : cực phát Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 5 1. Transistor lưỡng cực  Bipolar Transistors  Bóng bán dẫn npn  Nối kiểu back-to-back giữa 2 diode : bóng ngược  Biểu thức liên hệ của dòng điện : là hiệu suất góp, cỡ khoảng 0.99  Định luật Kirchhoff cho dòng điện  Hệ số khuếch đại dòng điện  Nếu  Ta có:  Ứng dụng để tạo mạch khuếch đại • Tín hiệu vào : cực gốc • Tín hiệu ra : cực góp Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 6 2. Các kiểu transistor  Transistor Models  Xét mạch tương đương 1 diode  Hình quả trám ký hiệu cho nguồn cấp dòng  Nguồn cấp dòng phụ thuộc vào dòng điện khác (IB)  Ký hiệu nguồn cấp dòng không phụ thuộc là hình tròn  Xét mạch tương đương 2 diode  Dòng điện IB được tách thành 2 dòng • Ir : Dòng ngược (nghịch) : dòng đi ngược qua diode từ cực gốc đến cực góp hệ số khuếch đại • If : Dòng thuận: dòng đi qua diode từ cực gốc đến cực phát  Nguồn cấp dòng bao gồm 2 thành phần Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 7 2. Các kiểu transistor  Xét điện áp 2 đầu cực C và E  Dòng qua cực gốc không đổi  Trạng thái hoạt động (ổn định)  điện áp VCE > 0  dòng điện :  được sử dụng cho mạch khuếch đại  Trạng thái ngừng hoạt động  điện áp VCE < 0  dòng điện :  miền hoạt động ngược  rất dễ bị hỏng do gần với ngưỡng đánh thủng  Trạng thái bão hòa  nằm trong khoảng điện áp rất hẹp  điện áp biến thiên nhanh Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 8 2. Các kiểu transistor  Bảng tổng kết trạng thái  VS : là điện áp ranh giới giữa vùng hoạt động và bão hòa, vào cỡ 0.1  0.2 V. Trạng thái VBE VBC VCE IC Hoạt động Vf VS IB Hoạt động ngược < Vf Vf < - VS -(r +1) IB Bão hòa Vf Vf > - VS > -(r +1) IB, < IB Tắt (off) < Vf < Vf 0 Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 9 3. Chuyển mạch transistor  Transistor Switches  Xét mạch điện  Dòng điều khiển :  • không có dòng ở cực góp • chuyển mạch ở trạng thái đóng (off) • tương đương với mạch không có transistor  • Điện trở giữa cực góp và cực phát là bé • transistor ở trạng thái bão hòa • chuyển mạch ở trạng thái mở (on) • tương đương với đoản mạch bởi transistor  Ứng dụng trong mạch lọc RF • Giữa máy phát và máy thu là mạch cộng hưởng nối tiếp • Khi nhận tín hiệu, transitor ở trạng thái đóng, tín hiệu ở tần số cộng hưởng sẽ truyền trực tiếp từ antenna đến máy thu • Khi phát tín hiệu, transitor ở trạng thái mở (đoản mạch), tín hiệu đến máy thu bị chặn lại. Ngô Văn Thanh – Viện Vật lý @ 2016 10 3. Chuyển mạch transistor  Chuyển mạch transistor pnp  đoản mạch tiếp mát (tiếp đất).  Nguồn điện áp được nối với cực gốc  Tải được nối với cực phát  Điều khiển điện áp cung cấp cho tải  Khi dòng cực gốc bằng 0 : transistor ở trạng thái đóng • Dòng điện và điện áp ở tải bằng 0  Khi cấp dòng cho cực gốc : transistor ở trạng thái mở • Dòng điện được cấp cho tải