KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
307
CHƯƠNG 09
TRANSISTOR – CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC
9.1.TỔNG QUAN VỀ TRANSISTORS:
9.1.1.CẤU TRÚC CỦA TRANSISTORS:
Lớp kim loại tiếp xúc
Lớp Oxid
BJT (Bipolar Junction Transistor) được tạo
nên từ ba lớp bán dẫn phân cách nhau bởi hai
mối nối pn, xem hình H9.1
Ba vùng bán dẫn trong transistor được gọi
là : vùng Phát (Emitter) ; Nền (Base) và Thu
(Collector) . Các hình vẽ dùng biểu diễn cấu trúc vật
lý của các loại transistor : pnp và npn trình bày trong
hình H9.2.
HÌNH H 9.1
Mối nối Nền –Thu
(Base –Collector Junction)
Mối nối Nền –Phát
(Base –Emitter Junction)
Transistor
npn
Transistor
pnp
HÌNH H 9.2
Mối nối pn giữa vùng nền
và vùng thu được gọi là mối nối nềnthu (Base–Collector Junction) . Tương
tự mối nối pn giữa vùng nền và
vùng phát là mối nối nền phát (Base
– Emitter Junction).
Các đầu ra của linh kiện
được đặt trên mỗi vùng và ký hiệu
bằng các ký tự E (Phát) ; B (Nền) và
C( Thu).
Vùng Nền chứa ít tạp chất
và rất mỏng so với vùng Phát có
nhiều tạp chất nhất và vùng Thu có
số lượng tạp chất trung bình.
Trong hình H9.3, trình bày các ký hiệu cho
các loại transistor npn và pnp
9.1.2.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA TRANSISTORS:
Muốn transistor hoạt động như bộ khuếch
đại, hai mối nối pn phải được phân cực đúng bằng
các nguồn DC ngoài. Trong chương này chúng ta
dùng transistor npn khảo sát, nguyên lý hoạt động của
transistor pnp được suy ra một cách tương tự ngoại
trừ các qui luật về điện tử và lổ trống, cực tính của các
nguồn áp phân cực và hướng của dòng qua linh kiện.
HÌNH H 9.3
Trong hình H9.4 trình bày phương pháp phân cực cho các transistor npn và pnp để linh
kiện tác động như một bộ khuếch đại (amplifier) . Cần nhớ:
Mối nối Nền – Phát được phân cực thuận.
Mối nối Nền – Thu được phân cực nghịch.
Để giải thích hoạt động của transistor, chúng ta cần khảo sát các sự kiện xãy ra bên trong
transistor npn.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
308
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
BC phân cực
nghịch
BC phân cực
nghịch
BE phân cực
thuận
BE phân cực
thuận
Transistor pnp
Transistor npn
Trong hình H9.4 trình bày
các mạch phân cực cho
transistor npn và pnp.
Mối nối BC phân cực nghịch
và mối nối BE phân cực
thuận.
HÌNH H 9.4: Các mạch phân cực transistor
Khi phân cực thuận mối nối pn Nền Phát , vùng nghèo tại mối nối thu hẹp.
Khi phân cực nghịch mối nối pn Nền Thu , vùng nghèo tại mối nối mở rộng, hình H9.5.
Vì vùng Phát là bán dẫn loại n có nồng độ tạp chất cao đẩy ào ạt các điện tử tự do
(trong dảy dẫn) khuếch tán dễ dàng qua mối nối pn Nền Phát để vào lớp bán dẫn p tại vùng Thu.
Tại vùng này các điện tử trở thành các hạt tải thiểu, tương tự như trường diode phân cực
thuận.
Vì vùng Nền hẹp và là bán dẫn cố nồng độ tạp chất thấp nhất , do đó số lượng lỗ trống
trong vùng này hữu hạn. Như vậy, một phần nhỏ các điện tử sau khi qua mối nối Nền Phát có
thể tái hợp với số lổ trống hữu hạn trong cực nền. Một số rất ít các điện tử không tái hợp đi ra
khỏi cực nền là dòng điện tử hóa trị, hình thành dòng điện nhỏ trong cực nền.
Phần lớn các điện tử từ cực phát đi vào vùng nền không thực hiện quá trình tái hợp
nhưng khuếch tán vào vùng nghèo của mối nối pn Nền Thu. Ngay khi đến vùng này các điện
tử được kéo qua vùng mối nối phân cực nghịch do tác động của điện trường tạo bởi lực hấp
dẫn giữa các ion dương và âm. Thực sự chúng ta có thể thấy các điện tử được kéo sang vùng
nghèo của mối nối phân cực nghịch Nền Thu do điện áp của nguồn ngoài đang đặt trên cực thu.
Các điện tử đi ngang qua vùng Thu đến cực Thu và đi về cực dương của nguồn áp ngoài
đang cấp vào cực thu. Điều này hình thành dòng cực thu IC . Dòng cực thu có giá trị rất lớn hơn
so với dòng qua cực nền IB . Đây chính là lý do tạo được độ lợi dòng điện (current gain).
9.1.3.CÁC THÀNH PHẦN DÒNG ĐIỆN QUA TRANSISTORS
Transistor npn
Transistor pnp
HÌNH H 9.6: Thành phần dòng điện qua transistor.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
309
Trong hình H9.6 trình bày các thành phần dòng điện và hướng của dòng qua transistor
npn và pnp. Quan hệ giữa các thành phần dòng điện thỏa định luật Kirchhoff 1 như sau:
IE  IC  IB
(9.1)
Nên nhớ giá trị dòng qua cực nền IB rất nhỏ so với dòng IC . Các chỉ số dùng trong các
ký hiệu dòng điện được ghi bằng các chữ in hoa để xác định các thành phần dòng điện này là
dòng một chiều DC.
Vùng nghèo tại mối nối
Nền Thu (B-C)
Phân cực Nghịch
mối nối Nền Thu
Dòng điện tử
cực Thu ( IC )
Dòng điện tử
cực Nền ( IB )
Vùng nghèo tại mối nối
Nền Phát (B-E)
Phân cực Thuận
mối nối Nền Phát
Dòng điện tử cực Phát
Dòng điện tử
cực Nền ( IB )
IE  IC  IB
Dòng điện tử
cực Thu ( IC )
HÌNH H 9.5
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
310
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
9.1.4.CÁC THÔNG SỐ VÀ ĐẶC TUYẾN CỦA TRANSISTORS:
Khi các transistor npn
hay pnp được kết nối với
các nguồn áp DC phân
cực, gọi : VBB là nguồn áp
DC phân cực thuận mối
nối nền phát và VCC là
nguồn áp DC phân cực
nghịch mối nối nền thu ,
xem hình H9.7.
HÌNH H 9.7


9.1.4.1.HỆ SỐ DC VÀ HỆ SỐ DC :
Hệ số DC được gọi là độ lợi dòng điện DC và được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua
cực thu IC so với dòng DC qua cực nền IB . Ta có:
DC 
IC
(9.2)
IB
Hệ số DC còn được gọi là hFE là thông số của transistor trong mạch tương đương
tính theo thông số h thường được áp dụng khi thiết kế các mạch khuếch đại dùng transistor. Giá
trị của hệ số  DC  hFE trong phạm vi từ 20 đến 200 hay lớn hơn.
Hệ số  DC được định nghĩa là tỉ số dòng DC qua cực thu IC so với dòng DC qua cực
phát IE . Ta có:
DC 
IC
(9.3)
IE
Hệ số DC ít được sử dụng hơn so với hệ số DC trong quá trình tính toán hay thiết kế.
Giá trị của hệ số DC trong phạm vi từ 0,95 đến 0,98 hay lớn hơn.
9.1.4.2.GIẢI TÍCH ÁP VÀ DÒNG TRONG MẠCH PHÂN CỰC TRANSISTOR:
Trong mạch phân cực hình H9.8, gọi:
VBE : điện áp DC giữa cực nền và cực phát.
VCE : điện áp DC giữa cực thu và cực phát.
VCB : điện áp DC giữa cực thu và cực nền.2
VBB là áp phân cực thuận mối nối nền phát (BE) và
VCC là áp phân cực ngược mối nối nền thu (BC). Khi
HÌNH H 9.8
mối nối BE phân cực thuận, tương tự như diode
điện áp giữa mối nối BE là: VBE  0,7 V .
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
311
Mặc dù trong các transistor thực sự, áp VBE có thể cao đến mức 0,9 V và phụ thuộc vào
dòng điện, trong tài liệu này chúng ta dùng giá trị 0,7 V để đơn giản trong quá trình phân tích các
vấn đề cơ bản.
Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực nền, ta có quan hệ:
VBB  RB  IB  VBE
(9.4)
VBB  VBE
(9.5)
Suy ra:
IB 
RB
Áp dụng định luật Kirchhoff 2 cho mắt lưới phía cực thu, ta có quan hệ:
VCC  RC  IC  VCE
(9.6)
Suy ra:

VCE  VCC  RC  IC  VCC  RC  DC.IB

(9.7)
THÍ DỤ 9.1:
Cho mạch phân cực transistor trong hình H9.9, biết
transistor có hệ số DC  150 . Xác định các dòng điện: IB ;
IC ; IE và các áp VCE và VCB .
GIẢI:
Áp dụng quan hệ (9.5), ta có:
HÌNH H 9.9
IB 
VBB  VBE
RB

5 V  0,7 V
 0,43mA
10 k
Áp dụng quan hệ (9.2) suy ra dòng qua cực thu là:
IC  DC .IB  150  0,43  64,5 mA
Áp dụng quan hệ (9.1) hay định luật Kirchhoff 1, ta có:
IE  IC  IB  64,5  0,43  64,93 mA
Áp dụng quan hệ (9.7) để xác định áp VCE , ta có:
VCE  10  100  0,0645  3,55 V
Áp dụng định luật Kirchhoff2 ta có:
VCB  VCE  VBE  3,55  0,7  2,85 V
9.1.4.3.ĐẶC TUYẾN CỰC THU CỦA TRANSISTOR:
Áp dụng mạch điện trong hình H9.10 để xác
định đặc tuyến cực thu bằng thực nghiệm. Đặc
tuyến cực thu của transistor là đồ thị mô tả
quan hệ giữa áp VCE theo dòng IC , khi chọn
dòng IB làm thông số.
Đặc tuyến cực thu của transistor được trình
bày trong hình H9.11.
HÌNH H 9.10
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
312
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Vùng ngưng dẫn
Vùng
bảo
hòa
Vùng
hoạt động
Vùng
BREAK
DOWN
b. Quan hệ giữa dòng IC theo áp VCE khi thay đổi giá trị của dòng IB
IB1 < IB2 < IB2 < . . .
a. Quan hệ giữa dòng IC theo áp VCE tại môt giá trị của dòng IB
HÌNH H 9.11: Đặc tuyến cực thu của transistor
Giả sử áp VBB được chỉnh để tạo ra giá trị IB bất kỳ và áp VCC  0 V . Tại điều kiện này
các mối nối BE và BC phân cực thuận vì áp VBE  0,7 V trong khi áp VCE  0 V . Khi các mối nối
BE và BC phân cực thuận, transistor hoạt động trong vùng bảo hòa.
Khi tăng áp VCC , áp VCE tăng dần khi dòng IC tăng; quá trình được xác định bởi đoạn đặc
tuyến AB trong hình H9.11a. IC tăng khi VCC tăng vì VCE duy trì giá trị nhỏ hơn 0,7 V tùy thuộc
vào sự phân cực thuận mối nối nền thu.
Một cách lý tưởng, khi VCE vượt cao hơn giá trị 0,7 V, mối nối BC bắt đầu phân cực
nghịch và transistor bắt đầu đi vào vùng hoạt động hay vùng tuyến tính. Khi mối nối BC phân
cực nghịch dòng IC ngừng tăng và duy trì giá trị không đổi tương ứng với giá trị của dòng IB
khi áp VCE tiếp tục gia tăng. Thực sự dòng IC có hơi gia tăng giá trị khi VCE gia tăng do độ rộng
của vùng nghèo tại mối nối nền thu. Hệ quả này do một số ít lổ trống thực hiện quá trình tái hợp
trong vùng nền làm hệ số DC hơi giảm thấp giá trị. Quá trình này được trình bày bằng đoạn BC
trên đặc tuyến cực thu . Phần đặc tuyến này trình bày quan hệ IC  DC .IB .
Khi VCE tăng đến mức đủ lớn, mối nối BC phân cực nghịch đạt đến trạng thái phá vở
phân cực nghịch và dòng cực thu gia tăng rất nhanh. Quá trình này được biểu diễn bằng đoạn
đặc tuyến phía phải điển C trong hình H9.11a. Các transistor không được tính toán để hoạt
động trong vùng phá vở phân cực nghịch của mối nối nền thu.
Họ đặc tuyến cực thu là các đồ thị trình bày quan hệ giữa dòng IC theo áp VCE khi thay đổi
giá trị IB , hay chọn dòng IB làm thông số. Họ đặc tuyến cực thu được trình bày trong hình H9.11b.
Khi IB  0 transistor hoạt động trong vùng ngưng dẫn (cut off) mặc dù ta có thể định được giá
trị rất nhỏ của dòng IC .
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
313
THÍ DỤ 9.2:
Cho mạch dùng xác định
đặc tính cực thu như trong hình
H9.10, giả sử transistor có hệ số
khuếch đại DC  DC  100 , giá trị
của dòng IB khảo sát trong phạm
vi từ : 5 A  25 A .
Dạng của họ đặc tuyến cực
thu được xác định theo phân tích
trên trình bày trong hình H9.12 với
thông số IB thay đổi nhày cấp
tương ứng với 5 A .
HÌNH H 9.12: Họ đặc tuyến cực thu của transistor
9.1.4.4.VÙNG NGƯNG DẪN (CUT OFF):
Như đã trình bày trong mục trên khi dòng
IB  0 ; transistor hoạt động trong vùng ngưng
dẫn, trong hình H9.13 cực nền hở mạch mô tả
dòng qua cực nền triệt tiêu. Trong điều kiện này,
sẽ có dòng điện rò qua cực thu rất nhỏ , ICEO
phụ thuôc vào điều kiện nhiệt tác động lên các
hạt tải. Trong quá trình giải tích, thường bỏ qua
giá trị ICEO tại vùng ngưng dẫn và xem như
VCE  VCC . Trong vùng ngưng dẫn các mối nối
pn nền phát và nền thu đều phân cực nghịch.
HÌNH H 9.13: Dòng điện rò cực thu ICEO tại trạng thái
ngưng dẫn (cut off).
9.1.4.5.VÙNG BÀO HÒA (CUT OFF):
Khi mối nối nền phát phân cực thuận
và dòng IB gia tăng, dòng cực thu IC cũng gia
tăng theo quan hệ IC   DC .IB , lúc này áp VCE
được xác định theo quan hệ (9.6) hay:
VCE  VCC  RC .IC
HÌNH H 9.14: Dòng IB tăng làm IC tăng và VCE giảm.
Khi transistor bảo hòa dòng
IC tăng không phụ thuộc vào
tốc độ tăng của dòng I .
B
Tóm lại khi IB và IC tăng thì VCE giảm.
Khi VCE giảm đến trạng thái giá trị bảo hòa
VCE SAT , mối nối nền thu bắt đầu phân cực
thuận và dòng IC tăng nhanh. Tại lúc bảo
hòa quan hệ IC   DC .IB không còn duy trì chính xác. Áp VCE SAT thường được xác định tại điểm
khuỷu của đặc tuyến cực thu và có giá trị khoảng VCE SAT  0,4V  0,5V đới với transistor Silicon.
9.1.4.6.ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE):
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
314
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Vùng bảo hòa và vùng
ngưng dẫn trong đặc tuyến cực thu
có quan hệ với đường tải điện DC.
Khi cấp nguồn cho transistor hoạt
động theo mạch trong hình H9.10
hay H9.14; phương trình cân bằng
áp trong mắt lưới chức cực thu phát
của transistor được viết theo quan
hệ (9.6), ta có: VCE  VCC  RC .IC
Với giá trị VCC và RC cho
trước, ta xem áp VCE là hàm theo
biến số IC . Đồ thị mô tả quan hệ
 
VCE  f IC có dạng đường thẳng
chính là đường tải DC. Đường
thẳng này cắt trục hoành tại điểm có
tọa độ
HÌNH H 9.15: Đường tải DC
V
CE

 VCC ; IC  0 tại vùng
ngưng dẫn.
Đường tải DC còn cắt trục



tung tại điểm có tọa độ  VCE  0 ;IC 
VCC 
 ; vị trí này nằm sâu trung vùng bảo hòa, xem hình
RC 
H9.15. Phạm vi còn lại của đường tải DC là vùng hoạt động tuyến tính của transistor.
THÍ DỤ 9.3:
Cho mạch transistor theo hình H9.16,
giả sử áp bảo hòa VCE SAT  0,2 V ; xác định
trạng thái hoạt động của transistor.
GIẢI
Đầu tiên xác định dòng qua cực nền
của transsitor theo điều kiện hiện có của mạch
điện phân cực theo hình H9.16.
HÌNH H 9.16
IB 
VBB  VBE
RB

3V  0,7V
 0,23mA
10 k
Giả sử transistor hoạt động trong vùng tuyến tính, ta có quan hệ sau:
IC  DC .IB  50  0,23 mA  11,5 mA
Muốn biết transistor có hoạt động trong vùng bảo hòa hay không ta cần xác định giá trị
của dòng IC lúc bảo hòa. Ta có quan hệ sau:
IC SAT 
VCC  VCE SAT
RC

10 V  0,2 V
 9,8 mA
1k
So sánh kết quả của dòng IC vừa tìm được với giá trị dòng IC SAT ta kết luận IC  IC SAT
nên transistor đang làm việc trong trạng thái bảo hòa.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
315
9.1.4.7.ẢNH HƯỞNG NHIỆT ĐỘ LÊN HỆ SỐ KHUẾCH ĐẠI DÒNG  DC :
HÌNH H 9.17: Ảnh hưởng cũa nhiệt độ lên hệ số khuếch đại DC  DC
Hệ số khuếch đại  DC hay hFE là thôngsố quan trọng của transistor, khi phân tích hay thiết
kế ta cần khảo sát thông số này một cách kỹ lưởng và chi tiết hơn. Thực sự  DC không hoàn toàn
là hằng số, giá trị này thay đổi khi dòng IC và nhiệt độ môi trường thay đổi , xem hình H9.17.
Khi duy trì nhiệt độ của các mối nối pn ổn định và gia tăng dòng IC hệ số  DC tăng đến
mức tối đa.
Khi duy trì giá trị IC không đổi và thay đổi nhiệt độ,  DC thay đổi trực tiếp khi nhiệt độ thay
đổi: nhiệt độ tăng hệ số  DC tăng và ngược lại nhiệt độ giảm hệ số  DC giảm.
Trong các tài liệu kỹ thuật thường cho giá trị  DC hay hFE tại giá trị dòng IC định trước. Hơn
nữa, với giá trị dòng IC tại nhiệt độ định trước, hệ số  DC cũng thay đổi theo từng linh kiện dù rằng
các linh kiện này có cùng mã số; sự kiện này phụ thuộc vào phương thức sản xuất của mỗi nhà
sản xuất. Hệ số  DC được xác định ứng với giá trị nào đó của dòng IC và thường là giá trị cực tiểu
DC min mặc dù giá trị cực đại và các giá trị mẫu của DC đôi khi cũng được đề cập đến trong các
tài liệu kỹ thuật.
9.1.4.8.CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI CỦA TRANSISTOR:
Transistor cũng như các linh kiện điện tử khác đều có giới hạn trong phạm vi hoạt động.
Các giới hạn này được xác định theo thông số định mức qui định bởi các nhà sản xuất và trình
bày trong các tài liệu kỹ thuật. Theo tiêu chuẩn, giá trị tối đa cho phép của các thông số transistor
bao gồm điện áp: VCB ; VCE ; VBE ; dòng IC và công suất tiêu tán PD . Trong đó:
PD  VCE .IC
(9.8)
Tích số của VCE và IC không được vượt quá mức công suất tiêu tán cực đại cho phép
PD max và các giá trị VCE và IC không thể đạt giá trị tối đa cùng lúc.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
316
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
THÍ DỤ 9.4:
Cho Transistor trong hình H9.18 có các
giá trị cực đại của các thông số như sau:
PD max  800 mW ; VCE max  15 V ; IC max  100 mA
áp VCC
Xác định giá trị tối đa cho phép của nguồn
có thể điều chỉnh không vượt qua các giới
hạn cho phép. Thông số nào sẽ vượt giá trị cho
phép trước tiên.
GIẢI
Dòng qua cực nền:
HÌNH H 9.18
IB 
VBB  VBE

RB
5 V  0,7 V
 0,195 mA
22 k
Dòng qua cực thu:
IC  DC .IB  100  0,195  19,5 mA
Dòng IC có giá trị nhỏ hơn dòng cực đại cho phép IC max  100 mA , hơn nữa giá trị này
không phụ thuộc vào áp VCC mà chỉ phụ thuộc vào dòng IB và hệ số khuếch đại  DC .
Điện áp đặt ngang qua hai đầu điện trở RC :
VR  RC .IC  1k  19,5 mA  19,5 V
C
Áp dụng định luật Kirchhoff 2 trong mắt lưới chứa cực thu và phát, ta có:
VCC  VCE  VR
Hay:
C
VCE  VCC  VR
C
Khi VCE đạt giá trị tối đa cho phép, ta có quan hệ:
VCC max  VCE max  VR  15  19,5  34,5 V
C
Công suất tiêu tán trên transistor tại lúc đạt VCE max :
PD  VCE max  IC  15 V  19,5 mA  292,5 mW
Giá trị PD tìm được nhỏ hơn giá trị PD max  800 mW . Tóm lại giá trị VCE max  15 V đạt giới
hạn cho phép trước tiên khi thay đổi áp VCC không vượt quá giới hạn 34,5 V.
Tuy nhiên nên nhớ khi ngừng cấp dòng cực nền chuyển transistor sang trạng thái ngưng
dẫn, áp VCE lúc này đạt giá trị bằng với áp VCC max  34,5 V .
9.1.4.9.SỰ THAY ĐỔI CÔNG SUẤT CỰC ĐẠI THEO NHIỆT ĐỘ:
Tương tự như các linh kiện bán dẫn khác, giá trị công suất tiêu tán PD max thường được cho
tại điều kiện nhiệt độ 25oC. Khi nhiệt độ làm việc của môi trường tăng lên giá trị PD max cần hiệu


chỉnh giảm thấp xuống. Hệ số giảm công suất tiêu tán K PD có đơn vị tính theo mW o  , gọi PD
C

là độ thay đổi công suất tiêu tán khi nhiệt độ thay đổi trong khoảng  T , ta có quan hệ sau:
 
PD  KPD  T
(9.9)
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
317
THÍ DỤ 9.5:
Cho Transistor bất kỳ có công suất tiêu tán cực đại cho phép là PD max  1W tại 25oC. Hệ
số thay đổi công suất tiêu tán của linh kiện là KPD  5 mW o . Xác định công suất tiêu tán tối đa
C
cho phép của linh kiện khi làm việc tại 70oC.
GIẢI
Áp dụng quan hệ (9.9) ta có:
 


PD  KPD  T  5  70  25  225 mW
Suy ra công suất tiêu tán tối đa cho phép của transsitor khi làm việc tại 70oC là:
PDmax
70o C
 PDmax
25o C
 PD  1000  225  775 mW
9.2.CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRANSISTOR:
9.2.1.CHẾ ĐỘ KHUẾCH ĐẠI:
9.2.1.1.CÁC ĐẠI LƯỢNG DC VÀ AC:
Trước khi trình bày chế độ khuếch đại của transistor, chúng ta cần xác định ký hiệu dùng
cho các đại lương dòng, áp và điện trở trong mạch; vì mạch khuếch đại sẽ hoạt động đồng thời
với các đại lượng xoay chiều AC và một chiều DC.
Trong mục này, chúng ta dùng các ký hiệu chữ in hoa cho dòng ( I ) và áp ( V ) để biểu thị
cho giá trị hiệu dụng, giá trị trung bình và giá trị đỉnh đến đỉnh (peak to peak) của áp AC. Các ký
hiệu viết bằng chữ thường dùng biểu diễn các giá trị tức thời cho dòng ( i ) và áp ( v ).
Các đại lượng DC được đánh chỉ số bằng các ký tự in hoa, thí dụ như IB , IC hay VBE , VCE ..
các ký hiệu VC , VB , VE là áp tính từ các cực của transistor tính đến điểm mass chung (nút chuẩn
0V) của mạch.
Các đại lượng AC là các đại lượng thay đổi theo thời gian được đánh chỉ số bằng các ký
tự in thường, thí dụ như ib , ic hay v be , v ce .. các ký hiệu v c , vb , ve là áp AC từ các cực của
transistor tính đến điểm mass chung (nút chuẩn 0V) của mạch.
Các điện trở trong mạch được ký hiệu bằng chữ in hoa R , các nội trở trong transistor được
ký hiệu là r ' , r 'e . Các điện trở mạch ngoài dùng cho giải tích với tín hiệu DC có các chì số lả chữ
in hoa như: RE ; RB .. các điện trở mạch ngoài dùng cho giải tích với tín hệu AC có chỉ số là các
chữ thường như: Re .
9.2.1.2.KHẢO SÁT MẠCH KHUẾCH ĐẠI DÙNG TRANSISTOR:
Theo các nội dung đã khảo sát nêu trong các mục trên, dòng qua cực thu của transistor
được khuếch đại vì bằng tích số dòng qua cực nền với hệ số khuếch đại  . Giá trị dòng điện
cực nền thường rất nhỏ so với dòng cực thu và cực phát, do đó có thể xem dòng cực thu và cực
phát có giá trị xấp xỉ bằng nhau.
Xét mạch điện trong hình H9.19, nguồn áp AC vin được cung cấp xếp chồng với áp DC
phân cực VBB tại cực nền bằng cách đấu nối tiếp các nguồn và nối tiếp với điện trở cực nền RB .
Điện áp phân cực VCC nối đến cực thu thông qua điện trở RC .
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
318
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Nguồn áp AC tạo ra
dòng AC qua cực nền dẫn đến
dòng AC qua cực thu. Dòng AC
qua cực thu tạo áp AC ngang
qua điện trở RC . Tác động của
transistor trong trường hợp này
khuếch đại tín hiệu AC cấp vào
cực nền và được đưa ra trên
điện trở RC . Cần nhớ áp AC
nhận trên RC đảo pha so với áp
b./ Dạng áp AC vào và
áp AC ra trên cực thu.
a./ Áp AC và áp DC phân cực đấu nối tiếp
HÌNH H 9.19
AC cấp vào trên cực nền. Do
mối nối nền phát phân cực
thuận nên điện trở nội xét đối
với tín hiệu AC có giá trị rất
thấp.
Gọi r 'e là điện trở nội cực phát xét đối với tín hiệu AC, dòng cực phát tính đối với áp AC là:
ie  ic 
vb
(9.9)
r 'e
Áp AC trên cực thu là vC bằng với áp AC đặt ngang qua hai đầu điện trở RC :
v C  RC .ic  RC .ie
Áp AC tại cực nền được xác định theo quan hệ:
vb  vin  RB .ib
vC được xem là áp AC ra của mạch khuếch đại. Tỉ số của áp v C và vb là độ lợp điện áp
(hay hệ số khuếch đại áp) A v của mạch transistor.
Av 
vc
vb

RC .ie
r 'e .ie

RC
(9.10)
r 'e
Vì RC là điện trở ngoài và có giá trị rất lớn so với điện trở nội r 'e điện áp ra nhận được luôn
có biên độ rất lớn hơn so với điện áp cấp vào.
THÍ DỤ 9.6:
Cho mạch khuếch đại áp AC dùng transistor
như trong hình H9.20; xác định độ lợi điện áp và áp
ngõ ra; biết điện trở nội r 'e  50  .
GIẢI:
Áp dụng quan hệ (9.10) ta có:
Av 
RC
r 'e

1k
 20
50 
Áp AC ngõ ra là :
v out  A v .vin  20  100 mV  2 V
HÌNH H 9.20
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
319
9.2.2.CHẾ ĐỘ ĐÓNG NGẮT:
b./ Trạng thái bảo hòa; Khóa đóng kín
a./ Trạng thái ngưng dẫn; Khóa hở
HÌNH H 9.21
Trong hình H9.21
trình bày nguyên lý hoạt
động cơ bản của
transistor như một khóa
điện dùng đóng ngắt
mạch.
Trong
hình
H9.21a transistor hoạt
động trong vùng ngưng
dẫn (cut off) vì mối nối
nền phát không được
phân cực thuận. Với
điều kiện này xem như
cực thu và phát hở
mạch và được ký hiệu
bằng khóa điện tương đương hở mạch.
Trong hình H9.21b transistor hoạt động trong vùng bảo hòa (saturation) vì mối nối nền
phát và mối nối nền thu được phân cực thuận; dòng cực nền có giá trị đủ lớn tạo ra dòng cực
thu đạt đến mức bảo hòa. Với điều kiện này xem như cực thu và phát kín mạch và được ký
hiệu bằng khóa điện tương đương kín mạch. Thực sự khi transistor đạt đến mức bảo hòa, giá
trị VCEsat có giá trị trong khoảng 0,3 V đến 0,5 V.
9.2.2.1.ĐIỀU KIỆN ĐẠT TRẠNG THÁI NGƯNG DẪN:
Theo phân tích trên, transistor hoạt động trong vùng ngưng dẫn khi mối nối nền phát
không phân cực thuận. Bỏ qua ảnh hưởng c của dòng điện rò, tất cả các dòng điện khác trong
mạch có giá trị bằng 0 và áp VCE bằng áp nguồn ngoài VCC . Tóm lại:
VCE SAT  VCC
(9.11)
9.2.2.2.ĐIỀU KIỆN ĐẠT TRẠNG THÁI BẢO HÒA:
Theo phân tích trên, khi mối nối nền phát phân cực thuận và dòng cực nền đủ lớn để
tạo dòng qua cực thu cực đại, transistor đạt trạng thái bảo hòa. Khi đạt trạng thái bảo hòa, ta
có quan hệ sau:
IC SAT 
VCC  VCE SAT
RC
(9.12)
Trong trường hợp giá trị VCE SAT có giá trị rất bé so với VCC ta có thế áp dụng quan hệ:
IC SAT 
VCC
RC
(9.13)
Giá trị cực tiểu của dòng qua cực nền đủ tạo trạng thái bảo hòa cho transistor thỏa quan hệ
sau đây:
IB min 
IC SAT
DC
(9.14)
Trong thực tế vận hành ta tạo ra dòng IB có giá trị hơi lớn hơn giá trị IB min xác định
theo quan hệ (9.14) để duy trì tốt trạng thái bảo hòa cho transistor.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
320
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
THÍ DỤ 9.7:
Cho mạch transistor như trong hình H9.22; xác định:
a./ Áp VCE khi Vin  0 V
b./ Dòng IB min
để transistor đạt trạng thái bảo hòa, biết
DC  200 , bỏ qua giá trị áp VCE SAT .
c./ Giá trị cực đại của điện trở RB khi Vin  5 V .
GIẢI:
a./ Áp dụng quan hệ : VCE  VCC  RC .IC , khi Vin  0 V dòng
qua cực nền IB  0 A , dòng IC   DC .IB  0 A transistor ngưng
dẫn; suy ra VCE  VCC  10 V .
HÌNH H 9.22
b./ Khi bỏ qua ảnh hưởng của áp VCE SAT , dòng IB min được xác định như sau:
IC SAT 
IB min 
VCC

RC
IC SAT
DC
10 V
 10 mA
1k

10 mA
 0,05 mA  50 A
200
c./ Giá trị cực đại của điện trở RB ; áp dụng phương trình cân bằng áp phía cực nền, ta có:
VBB  RB .IB  VBE
Suy ra:
RB max 
Vin  VBE
IB min
RB 
Hay:

VBB  VBE
IB
5 V  0,7 V
 86 k
50 A
THÍ DỤ 9.8:
Cho mạch transistor như trong hình H9.23;
trong đó đèn LED (Light - Emitting Diode) là diode
phát quang khi được phân cực thuận và sẽ không
phát sáng khi phân cực nghịch hoặc không được
phân cực.
Cho dòng điện qua LED khi phát sáng là 30
mA. Áp cấp vào cực nền có dạng xung chữ nhựt.
Biết: VCC  9 V ; VCE SAT  0,3 V ; RC  270  ;
RB  3,3 k ; DC  50 .
Xác định biên độ của sóng xung chữ nhựt
đủ để transistor bảo hòa. Khi tính toán chọn dòng
điện qua cực nền bằng 2 lần giá trị IB min để đảm
HÌNH H 9.23
bảo transistor bảo hòa hoàn toàn.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
GIẢI:
321
Trước tiên với các giá trị của phần tử mạch ta xác định giá trị dòng điện IB min trước tiên; ta
có dòng IC SAT xác định theo quan hệ sau:
IC SAT 
VCC  VCE SAT
RC

9  0,3
 0,0322 A  32,2mA
270
Suy ra:
IB min 
IC SAT
DC

32,2
 0,644 mA
50
Theo yêu cầu của đầu đề thí dụ khi chọn dòng qua cực nền dùng tính biên độ cho áp xung
chữ nhựt có giá trị gấp 2 lần IB min , ta có:
IB  2.IB min  2  0,644  1,288 mA
Gọi Vin là biên độ xung chữ nhựt , ta có quan hệ sau tại cực nền:
Vin  RB  IB  VBE  3,3 k  1,288 mA  0,7 V  4,95 V
Tóm lại biên độ xung chữ nhựt cần có để transistor bảo hòa là Vin  4,95 V
9.3.HÌNH DẠNG VÀ VỊ TRÍ CHÂN RA CỦA TRANSISTOR:
HÌNH H 9.24: Transistor vỏ nhựa dùng trong các ứng dụng tổng quát với tín hiệu có biên độ nhỏ.
HÌNH H 9.25: Transistor vỏ kim loại dùng trong các ứng dụng tổng quát với tín hiệu có biên độ nhỏ.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
322
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
HÌNH H 9.26: Cấu tạo của Transistor package, nhiều transistor chứa trong cùng một vỏ.
HÌNH H 9.27: Transistor có công suất trung bình đến công suất lớn (Transistor công suất).
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
323
HÌNH H 9.28: Transistor dùng trong các ứng dụng có tần số cao (RF transistors).
9.4.CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN CỰC TRANSISTOR:
9.4.1. ĐIỂM LÀM VIỆC DC:
9.4.1.1. PHÂN CỰC DC:
Phân cực là thao tác xác định điểm làm việc DC cho các bộ khuếch đại hoạt động
trong vùng tuyến tính. Nếu bộ khuếch đại không được phân cực đúng điểm làm việc DC đối với
tín hiệu áp ngõ vào và ngõ ra, có thể dẫn đến quá trình ngưng dẫn hay bảo hòa khi cấp tín hiệu
vào bộ khuếch đại.
Trong hình H9.29 trình bày
Ký hiệu của bộ khuếch đại
các ảnh hưởng khi phân cực DC
thích hợp hay không thích hợp cho
các bộ khuếch đại đảo pha.
a./ Khuếch đại tuyến tính, tín hiệu ra đảo pha và có biên độ lớn hơn tín
hiệu vào nhưng không bị sái dạng.
Trong hình a tín hiệu ra được
khuếch đại, nhưng đảo pha so với
tín hiệu ngõ vào. Tín hiệu ra dao
động quanh giá trị mức áp VDC
phân cực trên ngõ ra.
b./ Khuếch đại phi tuyến, tín hiệu ra đảo pha có biên độ lớn hơn tín
hiệu vào nhưng bị xén đầu phía trên do transistor ngưng dẫn.
Phân cực không thích hợp sẽ
tạo ra sự sái dạng của tín hiệu ra
như trường hợp trình bày trong
hình b và c.
Trong hình b phần áp dương
của tín hiệu ra bị giới hạn là do
điểm Q (điểm làm việc DC) phân
cực quá gần vùng ngưng dẫn.
c./ Khuếch đại phi tuyến, tín hiệu ra đảo pha và có biên độ lớn hơn tín
hiệu vào nhưng bị xén đầu phía dưới do transistor bảo hòa.
HÌNH H 9.29: Khuếch đại tuyến tính và phi tuyến.
Trong hình c phần áp âm của
tín hiệu ra bị giới hạn là do điểm Q
(điểm làm việc DC) phân cực quá
gần vùng bảo hòa.
9.4.1.2. GIẢI TÍCH MẠCH DÙNG ĐỔ THỊ:
Transistor trong hình H9.30 được phân cực khi thay đổi áp VCC và VBB để đạt được các giá
trị IB ; IC ; IE và VCE . Họ đặc tuyến cực thu của transistor được trình bày trong hình H9.30b, ta sử
dụng các đặc tuyến này để mô tả kết quả đặt được từ phương pháp phân cực DC. Trong hình
H9.31, chúng ta xác định 3 giá trị dòng IB để khảo sát sự thay đổi giá trị của dòng IC và áp VCE .
Đầu tiên điều chỉnh áp VBB để có được dòng IB  200 A , xem hình H9.31a; từ quan hệ
IC  DC .IB suy ra IC  20 mA , ta có áp VCE xác định như sau:
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
324
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
a./ Mạch phân cực
b./ Họ đặc tuyến cực thu
HÌNH H 9.30: Phân cực transistor dùng đồ thị
HÌNH H 9.31: Phân cực thay đổi điểm làm việc Q của transistor.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
325
VCE  VCC  RC .IC  10 V  (20 mA).(220  )  5,6 V
Điểm làm việc Q được ký hiệu là Q1 xác định trong hình H9.31a .
Kế tiếp trong hình H9.31b, giá trị VBB được tăng lên để tạo ra dòng IB  300 A và dòng
IC  30 mA , ta có:
VCE  10 V  (30 mA).(220  )  3,4 V
Điểm làm việc Q được ký hiệu là Q2 xác định trong hình H9.31b.
Sau cùng trong hình H9.31c, giá trị VBB được tăng cao hơn để tạo ra dòng IB  400 A
và dòng IC  40 mA , ta có:
VCE  10 V  (40 mA).(220  )  1,2 V
Điểm làm việc Q được ký hiệu là Q3 xác định trong hình H9.31c.
9.4.1.3. ĐƯỜNG TẢI DC (DC LOAD LINE):
Cần chú ý khi dòng IB tăng,
dòng IC tăng và áp VCE giảm
và ngược lại khi dòng IB giảm,
dòng IC giảm và áp VCE tăng.
Khi điều chỉnh tăng hay giảm
áp VBB điểm làm việc DC của
transistor sẽ di chuyển trên
đường thẳng được gọi là
đường tải DC (xem lại mục
9.1.4.6).
Đường tải DC cắt trục
hoành tại 10V tương ứng với
quan hệ VCE  VCC . Đây là
HÌNH H 9.33: Đường tải DC.
điểm ngưng dẫn vì IC  IE  0
Thực sự tại vị trí ngưng dẫn ta có dòng rò ICBO có giá trị rất nhỏ, thông thường chúng ta bỏ
qua giá trị này.
Đường tải DC cắt trục tung tại vị trí IC  45,5 mA đây là điểm bảo hòa của transistor vì
dòng IC đạt giá trị tối đa. Thực sự có giá trị áp rất nhỏ VCE SAT đặt ngang qua cực thu và phát và
dòng IC SAT hơi nhỏ hơn giá trị IC  45,5 mA , xem hình H 9.33.
Đường tải DC có dạng đường thẳng xác định theo quan hệ hàm như sau:
 1 
V 
IC  f VCE     .VCE   CC 
R 
R 
 C
 C 
 
(9.15)
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
326
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
9.4.1.4. VÙNG LÀM VIỆC TUYẾN TÍNH
Vùng dọc theo đường tải DC từ vị trí bảo
hòa đến vị trí ngưng dẫn được gọi là vùng làm việc
tuyến tính của transistor. Khi transistor hoạt động
trong vùng này, điện áp ra được tái tạo một cách
tuyến tính với điện áp vào.
Trong hình H9.34 trình bày một thí dụ về hoạt
động của transistor trong vùng tuyến tính. Khi chưa
cấp áp vin vào cực nền, điểm làm việc Q được xác
định qua các phép tính sau:
IBQ 
HÌNH H 9.34:
VBB  VBE
RB

3,7 V  0,7 V
 300 A
10 k




ICQ  DC .IBQ  100  300 A  30 mA

VCEQ  VCC  RC .ICEQ  10 V  30 mA . 220   3,4 V
Giả sử áp sin ngõ
vào vin xếp chồng với áp
phân cực VBB tạo thành
dòng sin tại cực nền có
biên độ là 100 A dao
động quanh điểm làm
việc
Q
có
dòng
IBQ  300 A . Sự kiện
này đưa đến dòng cực
thu có biên độ là
10 mA dao động quanh
điểm làm việc Q có dòng
ICQ  30 mA . Với sự thay
HÌNH H 9.35:
đổi của dòng cực nền và
dòng cực thu khi cấp áp
sin dẫn đến áp giữa cực
thu và phát có biên độ là
2,2 V dao động quanh
điểm làm việc Q có
VCEQ  3,4 V .
Điểm A trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với đỉnh dương của áp sin vào vin .
Điểm B trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với đỉnh âm của áp sin vào vin .
Điểm Q trên đường tải DC trong hình H9.35 ứng với điểm 0 của áp sin vào vin .
VCEQ , ICQ và IBQ làm thông số của điểm làm việc DC khi không cấp áp sin vào cực nền.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
327
9.4.1.5. SỰ SÁI DẠNG (DISTORSION) :
Điểm làm việc Q chọn gần khu vực ngưng dẫn
Điểm làm việc Q chọn gần khu vực bảo hòa
HÌNH H 9.36: Sự sái dạng áp ngõ ra khi chọn điểm làm việc Q
Với nội dung phân tích vùng làm
việc tuyến tính như vừa trình bày, điểm
làm việc Q được chọn trên đường tải
DC ngay vị trí trung điểm để tránh sự
sái dạng áp ra sau khi được khuếch đại.
Trong hình H9.36 khi chọn điểm
làm việc Q lệch về vùng bảo hòa hay
ngưng dẫn sẽ làm tín hiệu sin trên ngõ ra
bị xén đỉnh dương hay đỉnh âm.
Tuy nhiên sự sái dạng áp ngõ ra
còn phụ thuôc biên độ của áp sin ngõ
vào trên cực nền. Trong hình H9.37 trình
bày trường hợp điểm làm việc Q được
chọn tại vị trí giữa trên đường tải DC,
nhưng biên độ tín hiệu áp vào quá lớn
đẩn đến trạng thái xén đỉnh dương và
đỉnh âm của áp ngõ ra.
HÌNH H 9.37: Sự sái dạng áp ngõ ra do biên độ áp vào quá lớn
THÍ DỤ 9.9:
Xác định điềm làm việc Q của transistor
cho trong mạch hình H9.38. Suy ra biên độ đỉnh
của dòng cực nền để mạch hoạt động trong vùng
tuyến tính. Biết  DC  200 .
GIẢI
Với mạch cho trước các thông số, điểm
làm việc Q xác định bời cặp giá trị IC và VCE .
HÌNH H 9.38
IB 
VBB  VBE
RB

10 V  0,7 V
 0,1979 mA
47 k
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
328
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Dòng cực thu :


IC  DC .IB  200. 0,1979 mA  39,6 mA
Áp DC đặt ngang qua cực thu và cực phát:



VCE  VCC  RC .IC  20 V  330  . 39,6 mA  6,93 V
Điểm làm việc Q của transistor có giá trị là : ICQ  39,6 mA và VCEQ  6,93 V
Khi transistor ngưng dẫn ta có :
IC cutoff  0 A
Khi transistor dẫn bảo hòa, ta có:
IC SAT 
VCC
RC

20 V
 0,0606 A  60,6 mA
330 
Với kết quả tính toán được, ta xác định vị
trí điểm làm việc Q trên đường tải DC, xem
hình H9.39. Điểm làm việc Q được chọn gần
vùng bảo hòa, muốn áp ra không sái dạng ta
cần có biên độ của dòng xoay chiều qua cực
thu giới hạn trong phạn vi IC  IC SAT  ICEQ .
IC  IC SAT  ICEQ  60,6  39,6  21mA
Biên độ đỉnh của dòng xoay chiều cấp vào
cực nền không tạo sái dạng được xác định
theo quan hệ sau:
IB 
HÌNH H 9.39
IC
DC

21
 0,105 mA
200
9.4.2. PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP:
Trong các nội dung trên, chúng dùng hai nguồn DC độc lập để
phân cực transistor. Trong thực tế chỉ cần dùng duy nhất một
nguồn DC phân cực cho transistor, xem hình H9.40. Trong các đồ
mạch nguyên lý để đơn giản hóa, ta thay thế ký hiệu của nguồn áp
DC bằng ký hiệu vòng tròn có ghi cực tính nguồn áp phân cực  VCC .
Điện áp phân cực tại cực nền được cung cấp bằng cầu
phân áp dùng điện trở R1 và R2 , với nguồn áp DC cấp vào cầu
phân áp là  VCC . Trong hình H9.40, có hai dòng nhánh từ nút A đi
xuống điểm Gnd (Ground) chung của mạch: một dòng đi qua R2 và
thành phần dòng nhánh còn lại qua nối nối BE của transsistor và RE .
Nếu dòng qua cực nền rất nhỏ so với dòng qua R2 , mạch phân
HÌNH H 9.40
cực xem như chỉ phụ thuộc vào cầu phân áp bao gồm các điện
trở R1 và R2 .
Trong trường hợp dòng cực nền không đủ nhỏ để bỏ qua khi so sánh với dòng qua R2 ,
ta cần chú ý đến điện trở nhập tại cực nền RINbase ; điện trở này xuất hiện giữa cực nền đến
điểm Gnd và song song với điện trở R2 , xem hình H9.41.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
329
9.4.2.1. ĐIỆN TRỞ NHẬP TẠI CỰC NỀN :
Nhìn về cực nền
của transistor
Để xây dựng các quan hệ dùng tính toán
điện trở nhận tại cực nền, chúng ta sử dụng sơ đồ
mạch tương đương trong hình H9.42. Trong đó:
VIN là điện áp DC giữa cực nền và Gnd.
IIN là dòng DC vào cực nền.
Áp dụng định luật Ohm ta có:
RINbase 
VIN
IIN
(9.16)
Áp dụng định luật Kirchhoff áp cho mắt lưới nền phát
ta có:
HÌNH H 9.41
VIN  VBE  RE .IE
Giả thiết VBE
(9.17)
RE .IE , quan hệ (9.17) thu gọn lại như sau:
VIN  RE .IE
(9.18)
Hơn nữa ta còn có quan hệ : IE  IC   DC .IB , suy ra:
VIN  DC .RE .IB
(9.19)
Vì dòng điện IN  IB , so sánh quan hệ (91,6) và (9.19), ta có:
RINbase  DC .RE
(9.20)
HÌNH H 9.42
THÍ DỤ 9.10:
Xác định điện trở nhập từ cực nền của transistor trong mạch hình
H9.43, biết hệ số khuếch đại  DC  125
GIẢI
Áp dụng quan hệ (920), ta có:


RINbase  DC .RE  125. 1k  125 k
9.4.2.2. GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP :
Xét transistor npn dùng mạch cầu phân áp để phân cực theo hình
H9.44a. Khi có xét đến điện trở nhập tại cực nền: RINbase  DC .RE , gọi
HÌNH H 9.43
điện trở tương đương do RINbase ghép song song với R2 từ cực nền xuống điểm Gnd là RBG , ta có:
RBG 
Hay:
RBG 
RINbase .R2
RINbase  R2
R2


R2 
 1 

.R

DC
E


DC .RE .R2
DC .RE  R2
(9.21)
(9.22)
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
330
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Áp dụng cầu phân áp xác định điện áp
VB là áp từ cực nền xuống đến Gnd.
RBG.VCC
VB 
(9.23)
RBG  R1
Từ kết quả này chúng ta suy ra các đại
lượng khác còn lại trong mạch bằng các quan
hệ sau đây:
VE  VB  VBE
(9.24)
VE là áp từ cực phát xuống đến Gnd.
HÌNH H 9.44
IE 
VE
(9.25)
RE
Dòng qua cực phát thỏa quan hệ :
   1
(9.26)
 IC .  DC

 

DC
DC


1 , ta xem như IE  IC , từ đó suy ra áp giữa hai cực thu phát của transistor:
IE  IC  IB  IC 
Khi  DC
IC
VCE  VCC  RC .IC  VE  VCC  VE  RC .IE
(9.27)
THÍ DỤ 9.11:
Xác định điểm làm việc của mạch transistor trong hình H9.45,
biết hệ số khuếch đại  DC  100 .
GIẢI
Điện trở nhập từ cực nền:


RINbase  DC .RE  100. 560   56 k
Điện trở tương đương từ cực nền đến Gnd:
RBG 
RINbase .R2
RINbase  R2

 56 k  . 5,6 k   5,091k
56 k  5,6 k
Áp VB từ nền xuống Gnd:
HÌNH H 9.45
VB 
RBG.VCC
RBG  R1

 5,091k  .10 V
5,091k  10 k
 3,373 V
Áp VE từ phát xuống Gnd:
VE  VB  VBE  3,373  0,7  2,673 V
Dòng IE :
IE 
VE
RE

2,673 V
 4,77 mA
560 
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
331
Áp dụng quan hệ (9.26) xác định dòng IC :
 DC 
 100 
IC  
 .IE  
 .4,77  4,727 mA
   1
100
1



DC


Áp VCE :



VCE  VCC  VE  RC .IC  10 V  2,673 V  1k . 4,727mA  2,6 V
9.4.2.3. GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG MẠCH THÉVENIN TƯƠNG ĐƯƠNG :
Ngoại trừ phương pháp
giải tích mạch phân cực dùng
cầu phân áp bằng phương
pháp xác định tổng trở nhập
như vừa trình bày, chúng ta có
thể phân tích mạch phân cực
dùng cầu phân áp bằng cách
áp dụng định lý Thévénin.
Đầu tiên thay thế mạch
phân cực nền phát trong hình
H9.46a
bằng mạch tương
tương Thevenin trình bày trong
hình H9.46b.
Từ nút A xác định mạch
Thévenin tương đương, ta có:
HÌNH H 9.46
VTH 
RTH 
R2 .VCC
(9.28)
R1  R2
R1.R2
(9.29)
R1  R2
Sau khi thay thế mạch phân cực bằng mạch tương đương Thévénin, áp dụng mạch tương
đương trong hình H9.46b xác định các thông số khác còn lại trong mạch để suy ra điểm làm việc
Q của mạch.
Áp dụng định luật Kirchhoff áp trong mắt lưới cực nền phát chứa nguồn VTH ta có:
VTH  RTH.IB  VBE  RE .IE
Vì:
(9.30)


IE  IC  IB  DC .IB  IB  DC  1 .IB
Suy ra:

(9.31)

VTH  RTH.IB  VBE  RE . DC  1 .IB
Tóm lại:
IB 
VTH  VBE


RTH  DC  1 .RE
(9.32)
Từ quan hệ (9.32) suy ra dòng IC   DC .IB , dòng IE và áp VCE
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
332
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
THÍ DỤ 9.12:
Tính lại điểm làm việc của mạchđiện transistor cho trong thí dụ 9.11 bằng phương pháp áp
dụng mạch Thévénin tương đương thay thế cho mạch phân cực dùng cầu phân áp.
GIẢI
VTH 
Áp Thévénin tương đương:
R2 .VCC
R1  R2

 5,6 k  .10 V
10 k  5,6 k
 3,5897  3,59 V
Điện trở Thévenin tại cực nền của transistor:
RTH 
R1.R2
R1  R2

 10 k  . 5,6 k   3,5897  3,59 
10 k  5,6 k
Dòng qua cực nền:
IB 
VTH  VBE


RTH  DC  1 .RE
Dòng qua cực thu:

3,59 V  0,7 V


3,59 k  100  1 .560 

 0,048 mA

IC  DC .IB  100. 0,048 mA  4,8 mA
Dòng qua cực phát: IE  IC  IB  4,8 mA  0,048  4,848 mA
Áp giữa cực thu và cực nền của transistor:


 


VCE  VCC  RC .IC  RE .IE  10  1k . 4,8 mA  560  . 4,848mA  2,49 V
So sánh các kết quả tính toán trong hai thí dụ 9.11 và 9.12 cho thấy: điểm làm việc có giá
trị các thông số chênh lệch rất nhỏ có thể chấp nhận. Kết quả tính toán hội tụ.
9.4.2.4. KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP :
Từ phương pháp giải tích dùng mạch tương đương Thévénin, dựa vào các quan hệ (9.30)
và (9.31) ta có:
 RTH 
VTH  
 .I  VBE  RE .IE
   1 E
 DC

IE 
Khi ta có RE
IE 
VTH  VBE
 R


TH
 RE 


 DC  1 

(9.33)
(9.34)
 RTH 

 quan hệ (9.34) được viết lại như sau:
   1
 DC

VTH  VBE
RE
(9.35)
Trong quan hệ (9.35) cho thấy dòng IE không phụ thuộc vào hệ số  DC . Như vậy khi nhiệt
độ thay đổi, hệ số  DC thay đổi theo nhiệt độ nhưng dòng IE không thay đổi. Nếu IE  IC dòng IB
rất nhỏ; mạch phân cực có tính ổn định nhiệt vì điểm làm việc không phụ thuôc vào nhiệt độ.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
333
9.4.2.5. GIẢI TÍCH MẠCH PHÂN CỰC DÙNG CẦU PHÂN ÁP CHO TRANSISTOR PNP :
Như đã biết transistor pnp cần đảo
ngược cực tính của các nguồn ngoài phân
cực so với mạch phân cực của transistor
npn. Yêu cầu này được thực hiện với
nguồn cung cấp vào cực thu của trsnsistor
âm hơn so với điểm chung Gnd của mạch,
xem hình H9.47a; hoặc cấp đầu dương
nguồn áp phân cực vào cực phát của
transistor pnp, xem hình H9.47b.
Thông thường mạch phân cực cho
transistor pnp được vẽ lại theo hình H9.48.
Phương pháp giải tích về cơ bản thực
hiện tương tự như phương pháp đã
thực hiện cho transistor npn. Tuy nhiên
cần chú ý:
a./ Cực âm nguồn cung cấp VCC
nối vào cực thu
b./ Cực dương nguồn
cung cấp VEE nối vào cực phát
Transistor pnp dẫn khi mối nối
phát nền (EB) phân cực thuận. Nói khác
hơn điện thế tại cực phát E cao hơn điện
thế tại cực nền B; VE  VB .
HÌNH H 9.47
Mối nối nền thu (BC) phân cực nghịch, điện thế cực nền B cao
hơn điện thế tại cực thu C; VB  VC .
Để xác định điểm làm việc Q cho transistor pnp, đầu tiên chúng
ta vẫn xác định điện trở nhập giữa cực phát và nền khi nhìn từ ngoài vào
hai cực nền phát. Công thức áp dụng tương tự theo (9.20)
RIN  DC .RE
(9.36)
Suy ra điện trở tương đương REB giữa cực phát và cực nền khi
dùng cầu phân áp phân cực. Điện trở tương tương này do điện trở
R2 ghép song song với RIN .Tương tự như quan hệ (9.22) ta có:
HÌNH H 9.48
REB 
R2

R2 
 1 

DC .RE 

(9.37)
Áp cấp vào cực nền xác định theo quan hệ:
VB 
R1.VEE
R1  REB
(9.38)
Áp đặt vào cực phát xác định theo quan hệ:
VE  VB  VEB  VB  0,7V
(9.39)
Dòng qua cực phát xác định theo quan hệ sau:
IE 
VEE  VE
RE
(9.40)
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
334
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
Từ giá trị tìm được cho dòng qua cực phát IE ta suy ra dòng qua cực thu theo quan hệ:
 DC 
IC  
 .I
   1 E
DC


(9.41)
Cuối cùng áp giữa cực phát và thu xác định theo quan hệ sau:
VEC  VE  RC .IC
(9.42)
Tương tự như trường hợp transistor npn, với transistor pnp ngoại trừ phương pháp
dùng tông trở nhập như vừa trình bày ta cũng có thể áp dụng phương pháp dùng mạch
tương đương Thévénin để xác định điểm phân cực.
THÍ DỤ 9.13:
Áp dụng phương pháp giải tích dùng tổng trở nhập tương đương tại
cực phát và cực nền định điểm làm việc cho transistor pnp trong
mạch phân cực dùng cầu phân áp hình H9.49.
GIẢI
Đầu tiên xác định điện trở nhập tại các cực phát và nền:
RIN  DC .RE  150.1k  150 k
Điện trở tương đương giữa hai cực phát và nền khi có thêm
cầu phân áp:
REB 
HÌNH H 9.49
R2

R2 
 1 

DC .RE 


10 k

10 k 
1

150.1k 

 9,375 k
Áp cấp vào cực nền:
VB 
R1.VEE
R1  REB

22 k  10 V
 7,0119  7 V
22 k  9,375 k
VE  VB  VEB  7  0,7  7,7 V
Áp đặt vào cực phát:
Dòng qua cực phát:
IE 
VEE  VE
RE

10 V  7,7 V
 2,3mA
1k
Dòng qua cực thu:
 DC 
 150 
IC  
 .IE  
  2,3  2,284768  2,285 mA
   1
150
1



 DC

Áp giữa các cực phát thu của transistor:



VEC  VE  RC .IC  7,7 V  2,2 k . 2,285 mA  2,673 V
Tóm lại điểm làm việc của transistor pnp là: IC  2,29 mA ; VEC  2,67 V
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
335
THÍ DỤ 9.14:
Tìm lại điểm làm việc của transistor cho trong thí dụ 9.13, khi áp dụng phương pháp dùng
mạch Thévénin thay tương đương cho cầu phân áp.
 VEE
 VEE
R2
IE
RE
VEB
VB
 VEE
VE
VC
R1
 VTH RTH
RE
VE
VEB
VB
IB
VC
IC
RC
RC
GIẢI
Trong hình H9.50 trình bày phương pháp
thay thế cầu phân áp dùng mạch tương đương
Thévénin. Điện áp Thévénin VTH được xác định
theo quan hệ sau:
VTH 
R1  R2

 22 k  . 10 V   6,875 V
22 k  10 k
Điện trở tương đương của mạch Thévénin
được xác định theo quan hệ sau:
RTH 
HÌNH H 9.50
R1.VEE
R1.R2
R1  R2

 22 k  . 10 k   6,875 k
22 k  10 k
Áp dụng định luật Kirchhoff áp trong mắt lưới chứa các cực nền phát, ta có:
VEE  VTH  RTH.IB  VEB  RB .IB
Hay
 RTH 
VEE  VTH  VEB  
 .I  RE .IE
   1 E
 DC

Suy ra:
IE 
VEE  VTH  VEB
 RTH 

  RE
1


 DC


10 V  6,875 V  0,7 V
2,425 V

 2,319 mA
 6,875 k 
1,04553 k

  1k
 150  1 
Dòng qua cực thu:
 DC 
 150 
IC  
 .IE  
 .2,319 mA  2,304  2,3mA
   1
 150  1 
 DC

Điện áp giữa cực phát và thu được xác định theo quan hệ sau:
VCE  VEE  RE .IE  RC .IC
Suy ra:


 


VCE  10 V  1k . 2,319 mA  2,2 k . 2,304 mA  2,612  2,61V
Tóm lại điểm làm việc của transistor pnp là: IC  2,3 mA ; VEC  2,61V
So sánh kết quả tìm được cho điểm làm việc của transistor trong các thí dụ 9.13 và 9.14
ta nhận thấy kết quả có sai lệch nhưng rất nhỏ, có thể chấp nhận và xem như kết quả tính từ
các phương pháp trên hội tụ.
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
336
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
9.4.3.PHÂN CỰC CỰC NỀN (BASE BIAS):
Phương pháp phân cực này thường được áp dụng trong các
mạch điều khiển (hay lái – driver) các relay điện từ.
Mạch phân cực cực nền trình bày trong hình H9.51. Phương
pháp phân cực transistor hoạt động trong vùng tuyến tính được
trình bày sau đây.
Áp dụng định luât Kirchhoff áp cho mắt lưới chứa cực thu nền
ta có quan hệ sau:
VCC  RB .IB  VBE
(9.43)
Dòng qua cực nền được xác định theo quan hệ:
HÌNH H 9.51
IB 
VCC  VBE
RB
(9.44)
Từ quan hệ (9.44) suy ra quan hệ dùng xác định dòng qua cực thu :
 V  VBE 
IC  DC .IB   CC
 .DC


R
B


(9.45)
Áp dụng định luât Kirchhoff áp cho mắt lưới chứa cực thu phát ta có quan hệ sau:
VCC  RC .IC  VCE
Hay:
VCE  VCC  RC .IC
(9.46)
Từ quan hệ (9.45) cho thấy dòng IC phụ thuộc vào hệ số khuếch đại  DC . Do đó khi
nhiệt độ thay đổi, hệ số  DC thay đổi làm dòng IC thay đổi tương ứng; như vậy điểm làm việc
của transistor thay đổi, mạch phân cực không ổn định khi nhiệt độ môi trường thay đổi. Hơn
nữa với các transistor có cùng mã số nhưng do phương thức sản xuất của nhà chế tạo, hệ số
DC của các transistor này cũng thay đổi trong phạm vi khá rộng làm ảnh hưởng đến mạch phân
cực. Trong quá trình sửa chửa, với mạch phân cực cực nền khi thay thế các transistor bị hư hỏng,
nên điều chỉnh lại các điện trở cho phù hợp với giá trị  DC của transistor mới dùng thay thế.
THÍ DỤ 9.15:
Xác định điểm làm việc của transistor trong mạch phân cực theo
hình H9.52 khi nhiệt độ thay đổi. Biết rằng khi nhiệt độ thay đổi, nếu hệ
số  DC tăng từ 85 đến 100 thì áp VBE giảm từ 0,7 V đến 0,6 V.
GIẢI
Xác định điểm làm việc tại lúc  DC  85 và VBE  0,7 V :
Áp dụng các quan hệ (9.45) và (9.46) ta có:
IC
HÌNH H 9.52
 VCC  VBE 
 12 V  0,7 V 
.
.85  9,605 mA





 1  R
 DC  100 k 
B


VCE
 1  VCC  RC .IC  12V   560   .  9,605 mA   6,62 V
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
337
Xác định điểm làm việc tại lúc  DC  100 và VBE  0,6 V :
IC
 VCC  VBE 
 12 V  0,6 V 
.
.100  11,4 mA





 2  R
 DC  100 k 
B


VCE
 2  VCC  RC .IC  12V   560   .  11,4 mA   5,62 V
Phần trăm thay đổi giá trị IC khi  DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi:
I
 IC 1
C 2 

IC %  

IC 1



 .100   11,4  9,605  .100  18,69%



9,605



Phần trăm thay đổi giá trị VCE khi  DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi:
V
 VCE 1
CE  2 

VCE %  

VCE 1



 .100   5,62  6,62  .100  15,11%



6,62



9.4.4.PHÂN CỰC CỰC PHÁT ( EMITTER BIAS):
Phương pháp phân cực
cực phát dùng các nguồn dương
và nguồn âm để phân cực.
Trong hình H9.53, nguồn
áp VEE dùng phân cực thuận cho
mối nối nền phát.
Trong hình H9.53a trình
bày điện thế của các cực E,B,C
của transistor so với điểm Gnd
của mạch.
Trong hình H9.53b mạch
điện được vẽ lại chi tiết để dễ
dàng phân tích xác định điểm
làm việc cho transistor.
HÌNH H 9.53
Áp dụng định luật Kirchhoff áp cho mắt lưới chứa cực nền và cực phát, ta có:
VEE  VBE  RB .IB  RE .IE
(9.47)
Thay thế quan hệ giữa các dòng IB và IE vào (9.47) ta có:


RB
 RE  .IE
VEE  VBE  
  1

 DC



Hay
IE 
VEE  VBE


RB

 RE 
 DC  1




(9.48)

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
338
Dòng qua cực thu là:
 DC 
IC  
 .I
   1 E
 DC

Áp dụng định luật Kirchhoff áp cho mắt lưới chứa cực thu và phát ta có quan hệ sau:
VCC  VEE  VCE  RC .IC  RE .IE
(9.49)
VCE  VCC  VEE  RC .IC  RE .IE
(9.50)
Suy ra:
Trong quan hệ (9.48) dòng IE phụ thuộc hệ số  DC và áp VBE . Khi chọn giá trị
RE
 RB 

 , quan hệ (9.48) được viết lại như sau:
   1
 DC

V  VBE
IE  EE
RE
(9.51)
Từ quan hệ (9.51) cho thấy dòng IE độc lập đối với hệ số khuếch đại  DC
Hơn nữa khi chọn giá trị VEE rất lớn hơn so với VBE quan hệ (9.51) được viết lại như sau:
IE 
VEE
(9.52)
RE
Tóm lại khi thực hiện đúng điều kiện RE
 RB 

 và VEE
   1
 DC

VBE , dòng IE không
phụ thuộc vào sự thay đổi của nhiệt độ , suy ra điểm làm việc ổn định khi nhiệt độ thay đổi .
THÍ DỤ 9.16:
Xác định điểm làm việc của transistor trong mạch phân cực
theo hình H9.54 khi nhiệt độ thay đổi. Biết rằng khi nhiệt độ thay
đổi, nếu hệ số  DC tăng từ 85 đến 100 thì áp VBE giảm từ 0,7 V
đến 0,6 V.
GIẢI
Xác định điểm làm việc tại lúc  DC  85 và VBE  0,7 V :
Áp dụng quan hệ (9.48) xác định dòng IE :
IE
 1

VEE  VBE


RB

 RE 
 DC  1




HÌNH H 9.54


 20 V   0,7 V
 100 k 

  10 k
 85  1 
 1,7289  1,73mA
Dòng qua cực thu là:
IC
 DC 
 85 
.IE  



 .1,7289  1,70885  1,71mA
1
     1
85
1



 DC

Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
339
Áp VCE đặt ngang qua hai cực thu phát được xác định theo quan hệ (9.50)
VCE
 1  20 V  20 V   4,7 k  .  1,71mA    10 k  .  1,73mA   14,663 V
Xác định điểm làm việc tại lúc  DC  100 và VBE  0,6 V :
IE
 2

VEE  VBE


RB

 RE 
 DC  1




IC


 20 V   0,6 V
 100 k 

  10 k
 100  1 
 1,7652  1,765 mA
 DC 
 100 
.I




 2    1  E  100  1  .1,7652  1,7477  1,748 mA
 DC

VCE
 2  20 V  20 V   4,7 k  .  1,748 mA    10 k  .  1,765mA   14,134 V
Phần trăm thay đổi giá trị IC khi  DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi:
I
 IC 1
C 2 


IC % 

IC 1



 .100 


 1,748  1,71 

 .100  2,22%
1,71


Phần trăm thay đổi giá trị VCE khi  DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi:
V
 VCE 1
CE  2 

VCE %  

VCE 1



 .100 


 14,134  14,663 

 .100  3,61%
14,663


9.4.5.PHÂN CỰC HỒI TIẾP CỰC THU (COLLECTOR-FEEDBACK BIAS):
Mạch phân cực hồi tiếp cực thu trình bày trong hình H9.55, trong
đó điện trở cực nền được nối đến cực thu thay vì nối về nguồn áp VCC
theo một số mạch phâncực khác đã trình bày.
Phương pháp hồi tiếp này tạo ra hiệu ứng “chỉnh cân bằng”
(offsetting) để duy trì ổn định điềm làm việc Q.
Khi dòng IC gia tăng sẽ tạo điện áp đặt ngang qua hai đầu điện
trở RC gia tăng tươg ứng; làm điện thế tại cực thu VC giảm thấp.
Khi điện thế VC giảm, dẫn đến dòng IB giảm kéo theo IC giảm.
Tóm lại dòng IC cân bằng. Quá trình lý luận ngươc lại tương tự
HÌNH H 9.55
khi dòng IC giảm. Quá trình giải tích mạch phân cực hồi tiếp cực thu thực
hiện như sau:
Áp dụng định luật Kirchhoff áp ta có quan hệ:


VCC  RC . IC  IB  RB .IB  VBE
(9.53)
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
340
Thay quan hệ: IB 
IC
va (9.53) ta có:
DC
 I 
VCC  RC .IC  RC  RB .  C   VBE
 
 DC 
Suy ra:



  .I

RC  RB
VCC   RC 

DC



C
(9.54)
 VBE
Tóm lại:
IC 
VCC  VBE


R  RB
R  C
 C
DC


(9.55)




Áp VCE đặt ngang qua cực thu và phát được xác định theo quan hệ:


VCC  RC . IC  IB  VCE
(9.56)

1 
VCE  VCC  RC .  1 
 .IC



DC 

(9.57)
Hay:
Từ quan hệ (9.55) cho thấy dòng điện cực thu phụ thuộc vào các thông số  DC và VBE .
Trong trường hợp RC
IC 
VCC
RC
RC  RB
DC
và VCC
VBE , dòng điện cực thu viết gần đúng theo dạng sau:
điều này cho thấy dòng IC trong điều kiện này không thay đổi khi nhiệt độ thay đổi.
Tóm lại nếu mạch phân cực hồi tiếp cực thu thỏa các điều kiện vừa nêu thi điểm làm
việc Q ổn định khi nhiệt độ thay đổi.
THÍ DỤ 9.17:
Xác định điểm làm việc của transistor trong mạch phân cực
theo hình H9.56 khi nhiệt độ thay đổi. Biết rằng khi nhiệt độ thay
đổi, nếu hệ số  DC tăng từ 100 đến 125 thì áp VBE giảm từ 0,7 V
đến 0,6 V.
GIẢI
Xác định điểm làm việc tại lúc  DC  100 và VBE  0,7 V :
Áp dụng quan hệ (9.55) ta có:
IC 1 

HÌNH H 9.56
VCC  VBE


R  RB
R  C
 C
DC

 



10 V  0,7V

10 k  100 k 
 10 k 

100


 0,769mA
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
341
Áp VCE đặt ngang qua cực thu và phát được xác định theo quan hệ:
VCE

1 
V
R
.
1




 .IC  10V  10 k
CC
C 
 1


DC 


1
 .  1  100
 .0,769 mA  2,233V




Xác định điểm làm việc tại lúc  DC  125 và VBE  0,6 V :
IC
VCC  VBE
10 V  0,6V
 0,864mA

10 k  100 k 
RC  RB  
R 
  10 k 

125

 C
 
DC




1 
1 
VCE 2  VCC  RC .  1 
.IC  10V  10 k .  1 

 .0,864mA  1,29V



125



DC 

 2






Phần trăm thay đổi giá trị IC khi  DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi:
I
 IC 1
C 2 

IC %  

IC 1



 .100   0,864  0,769  .100  12,35%



0,769



Phần trăm thay đổi giá trị VCE khi  DC tăng và VBE giảm do nhiệt độ thay đổi:
V
 VCE 1
CE  2 


VCE % 

VCE 1



 .100   1,29  2,233  .100  42,23%



2,233



Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
342
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
BÀI TẬP CHƯƠNG 9
BÀI TẬP 9.1
Trong hình H9.57, cho dòng điện IB  50 A
và áp đặt ngang qua hai đầu điện trở RC là 5V . Xác
định hệ số  DC và hệ số DC .
ĐÁP SỐ:
DC  100 ; DC  0,99
HÌNH H 9.57
BÀI TẬP 9.2
Cho mạch phân cực transistor trong
hình H9.58. Xác định :
a./ Các dòng điện IC ; IB và IE .
b. / Hệ số khuếch đại  DC
ĐÁP SỐ:
a./ IC  34,04 mA ; IB  702 A ; IE  34,74 mA
HÌNH H 9.58
b./  DC  48,49
BÀI TẬP 9.3
Cho mạch phân cực transistor trong
hình H9.59. Xác định :
a./ Các điện áp VCE ; VBE và VCB .
b./ Transistor hoạt động trong vùng tuyến tính hay
trong vùng bảo hòa.
ĐÁP SỐ:
a./ IB  1,1mA ; IC  55,13 mA .
VCE  5,1V ; VCB  4,38 V .
HÌNH H 9.59
BÀI TẬP 9.4
Cho mạch phân cực transistor trong
hình H9.60. Xác định :
a./ Các điện áp VEC ; VEB và VBC .
b./ Transistor hoạt động trong vùng tuyến tính hay
trong vùng bảo hòa .
ĐÁP SỐ:
a./ IB  85,19 A ; IC  10,65 mA .
VEC  3,85 V ; VBC  3,15 V .
HÌNH H 9.60
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
343
BÀI TẬP 9.5
Cho mạch phân cực transistor trong hình
H9.61. Xác định các dòng điện IC ; IB và IE , biết
DC  0,98 .
ĐÁP SỐ: IE  1,3 mA ; IC  1,274 mA ; IB  26 A
HÌNH H 9.61
BÀI TẬP 9.6
Cho mạch phân cực transistor trong hình
H9.62, cho  DC  100 .Xác định :
a./ Các dòng điện IC ; IB và IE .
b./ Các điện áp VCE ; VBE và VCB .
c./ Khi nhiệt độ gia tăng, nếu hệ số  DC thay đổi từ 100
đến 150 và VBE thay đổi từ 0,7V đến 0,6 V tìm IC .
HÌNH H 9.62
ĐÁP SỐ:
a./ IE  930 A ; IB  9,21 A ; IC  921 A
c./ IC  IC
b./ VCE  10,7 V ; VCB  10 V
  150
 IC
  100
 13 A
BÀI TẬP 9.7
Cho mạch phân cực transistor trong hình
H9.63, cho  DC  100 . Xác định :
a./ Các dòng điện IC ; IB và IE .
b./ Các điện áp VEC ; VEB và VBC .
c./ Nếu hệ số  DC thay đổi từ 100 đến 150 khi nhiệt độ gia
tăng, tìm sự thay đổi của dòng IC .
ĐÁP SỐ: a./ IE  1,5 mA ; IB  14,85 A ; IC  1,485 mA
b./ VEC  8,7 V ; VBC  8 V
HÌNH H 9.63
BÀI TẬP 9.8
Cho mạch transistor trong hình H9.64.
a./ Xác định các giao điểm của đường tải DC
với hệ trục tọa độ của đặc tuyến cực thu.
b./ Xác định điểm làm việc của transistor, biết
hệ số khuếch đại  DC  50 .
c./ Nếu muốn phân cực lại transistor với dòng
IB  20 A , ta cần chỉnh nguồn áp VBB có giá trị
bao nhiêu? Tính lại điểm làm việc.
HÌNH H 9.64
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
344
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
BÀI TẬP 9.9
Cho mạch transistor trong hình H9.65, xác định:
a./ Các giao điểm của đường tải DC với hệ trục tọa độ của đặc
tuyến cực thu.
b./ Điểm làm việc của transistor.
ĐÁP SỐ: a./ IC SAT  20,5 mA ; VCE SAT  8 V .
b./ IC  6 mA ; VCE  5,66 V
BÀI TẬP 9.10
Cho mạch transistor phân cực dùng cầu phân áp theo
hình H9.66.
HÌNH H 9.65
a./ Khi áp dụng phương pháp giải tích mạch dùng điện trở nhận
tương đương giữa cực nền và cực phát, nếu muốn RINbase  10.R2
thì hệ số khuếch đại  DC của transistor là bao nhiêu?
b./ Với mạch hiện có trong hình H9.66, khi thay điện trở R2 bằng
biến trở VR2  15 k , xác định giá trị cực tiểu của VR2 làm
transistor bảo hòa.
c./ Theo điều kiện của câu b, khi chỉnh biến trở VR2 có giá trị là 2kΩ;
HÌNH H 9.66
áp dụng các phương pháp phân tích mạch dùng tổng trở nhập và
phương pháp thay thế tương đương Thévénin để định điểm làm việc
của transistor.
BÀI TẬP 9.11
Cho mạch transistor phân cực dùng cầu phân áp theo hình
H9.67, khi áp dụng phương pháp giải tích dùng mạch tương đương
Thévénin để định điểm làm việc, xác định:
a./ Áp VTH và điện trở tương đương RTH .
b./ Điểm làm việc của transistor.
ĐÁP SỐ: a./ VTH  2,18 V ; RTH  11,37 k .
b./ IC  1,33 mA ; VCE  4,74 V
BÀI TẬP 9.12
HÌNH H 9.67
Cho mạch transistor phân cực dùng
cầu phân áp theo hình H9.68, khi áp
dụng phương pháp giải tích dùng mạch tương đương Thévénin để
định điểm làm việc, xác định:
a./ Áp VB điện áp giữa cực nền xuống điểm Gnd chung của mạch.
b./ Điểm làm việc của transistor.
c./ Công suất tiêu tán trên transistor.
d./ Nếu tăng giá trị điện trở RE gấp 2 lần giá trị hiện có, định lại điểm
làm việc của transistor.
HÌNH H 9.68
ĐÁP SỐ: a./ VB  10,41V
b./ IC  1,56 mA ; VEC  8,3 V
c./ PD  13 mW
d./ IC  841 A ; VEC  9,53 V
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
345
BÀI TẬP 9.13
Cho mạch transistor phân cực cực nền theo hình H9.69, biết hệ
số khuếch đại của transistor là  DC  110 tại nhiệt độ 25oC.
a./ Tính dòng IB , IC và áp VCE tại môi trường nhiệt độ 25oC.
b./ Mạch transistor trên được sử dụng trong môi trường có nhiệt độ
thay đổi từ 0oC đến 70oC. Biết hệ số khuếch đại khuếch đại  DC giảm
50% tại 0oC và tăng lên 75% tại 70oC. Giả sử áp VBE không thay đổi
theo nhiệt độ , khảo sát sự thay đổi dòng IC và áp VCE trong phạm vi
nhiệt độ thay đổi từ 0oC đến 70oC.
ĐÁP SỐ: a./ IB  553,3 A ; IC  60,87 mA ; VCE  2,913 V
b./ Tại 0oC : IC  30,43 mA ; VCE  5,957 V
HÌNH H 9.69
Tại 70oC : IC  106,52 mA ; VCE   1,65 V
BÀI TẬP 9.14
Cho mạch transistor phân cực cực phát theo hình H9.70, biết
hệ số khuếch đại của transistor là  DC  100 .
a./ Tính điện thế tại các cực transistor so với điểm Gnd của mạch.
b./ Giả sử giá trị VBE  0,7 V cho trong đầu đề ở tại 25oC, khi nhiệt
độ tăng lên 100oC giá trị VBE giảm theo hệ số : 2,5 mV / o C . Nếu hệ
số  DC xem như không ảnh hưởng bởi sự thay đổi của nhiệt độ, xác
định sự thay đổi dòng IE .
c./ Khi nào có thể bỏ qua ảnh hưởng sự thay đổi  DC theo nhiệt độ
trong mạch phân cực cực phát.
HÌNH H 9.70
ĐÁP
SỐ:
IB  17,6 A
a./
;
IC  1,761mA ;
IE  1,779 mA ;
VCE  4,327V ;
HÌNH H 9.71
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009
346
KỸ THUẬT ĐIỆN ĐIỆN TỬ – CHƯƠNG 9
VB  0,387 V ; VE  1,087 V ; VC  3,24 V
BÀI TẬP 9.15
Cho mạch transistor phân cực cực phát theo hình H9.71, biết hệ số khuếch đại của transistor
là  DC  100 .
a./ Tính điện thế tại các cực transistor so với điểm Gnd của mạch.
b./ Tính công suất tiêu tán trên transistor theo điều kiện của câu a.
ĐÁP SỐ: a./ IB  149,6 A ; IC  16,455 mA ; IE  16,605 mA ;
VCE  6,766 V ; VB  1,496 V ; VE  2,196 V ; VC  4,57 V
b./ PD  111,33 mW
BÀI TẬP 9.16
Cho mạch transistor phân cực cực nền có hồi tiếp theo
hình H9.72, xác định:
a./ Điểm làm việc của transistor.
b./ Điện thế tại các cực transistor so với điểm Gnd của mạch
c./ Tìm giá trị RC để giảm dòng IC thấp xuông 25%.
d./ Công suất tiêu tán trên transistor tính theo câu a và c.
ĐÁP SỐ: a./ IB  11,7 A ; IC  1,052 mA ; VCE  1,086 V ;
b./ VB  0,7 V ; VE  0 V ; VC  1,086 V
c./ RC  2521 
d./ PD  1,14 mW ; PD  0,78 mW
HÌNH H 9.72
Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh – Khoa Điện Điện Tử – Phòng Thí Nghiệm Máy Điện và Thực Tập Điện- 2009