Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 5 giới thiệu về BJT. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Đáp ứng tần số và hoạt động chuyển mạch của BJT, các mô hình của BJT, các loại BJT khác.
ĐHBK Tp HCM-Khoa Đ-ĐT BMĐT GVPT: Hồ Trung Mỹ Môn học: Dụng cụ bán dẫn Chương BJT BJT • • • • • • • • • • • Giới thiệu Bức tranh ý niệm Đặc tính tĩnh BJT Các tham số hiệu dụng cụ Các hiệu ứng thứ cấp Các đặc tuyến BJT Đáp ứng tần số hoạt động chuyển mạch BJT Các mơ hình BJT Các loại BJT khác Các ứng dụng BJT: Gương dòng điện, … Thyristor 5.6 Đáp ứng tần số hoạt động chuyển mạch BJT 5.6.1 Đáp ứng tần số • Mạch tương đương tần số cao • Tần số cắt (cutoff frequency) Mạch KĐ CE – Hoạt động tín hiệu nhỏ Mạch tương đương tần số cao r, C (=Cbc): tương đương tín hiệu nhỏ JC phân cực ngược r, C (=Cbe): tương đương tín hiệu nhỏ JE phân cực thuận ro : điện trở BJT CE rx : điện trở miền trung hòa (bỏ qua tần số trung bình) Các giá trị thực tế tham số: r lớn (có thể xem hở mạch), C =1-5pF, C=5-50pF Hybrid-pi model a useful small signal equivalent circuit Các giới hạn tần số hoạt động Các yếu tố làm trễ Thời tổng cộng từ E đến C hay thời gian trễ với thời gian nạp điện dung tiếp xúc jE thời gian qua miền thời gian qua miền nghèo miền thu (collector) thời gian nạp điện dung collector Thời gian nạp điện dung tiếp xúc jE với Điện trở khuếch tán tiếp xúc JE Điện dung khuếch tán Điện dung ký sinh B E Thời gian qua miền Với transistor NPN, mật độ dòng điện tử miền nền: hay { Thời gian qua miền nghèo miền thu (collector) Điện tử qua miền điện tích khơng gian B-C với tốc độ bão hịa chúng transistor NPN Với xdc bề rộng miền điện tích khơng gian B-C vS vận tốc bão hòa Thời gian nạp điện dung collector với Điện trở nối tiếp miền thu Điện dung tiếp xúc JC Điện dung từ miền thu đến đế (substrate) transistor Tần số cắt (cutoff frequency) transistor Độ lợi dòng CB Độ lợi dòng CB tần thấp Tần số cắt alpha 10 The dBm Reference Ap (dBm) 10 log P 1mW dB Voltage Gain Ap (dB) Pout vout vout Rin Rin 10 log 10 log 20 log 10 log Pin Rout vin vin Rout Ap (dB) Av (dB) 20 log Av 20 log vout Rout Rin vin 77 Dữ liệu số BJT thơng dụng 78 79 5.8 Các BJT khác • Darling ton Transistor • Polysilicon emitter Transistor • Heterojunction bipolar transistor (HBT)=transistor lưỡng cực chuyển tiếp dị thể • Phototransistor = transistor quang 80 5.8.1 Cấu hình Darlington IB,1 IC,1 IB,2= IE,1 IC,2 IE,2 Làm cho độ lợi dòng cao, thường dùng mạch cần dòng IC cao (nhiều Amperes), ta muốn điều khiển với dòng nhỏ Và làm cho điện trở vào cao Ta nối BJT rởi thành transistor Darlington hay mua loại người ta chế tạo sẵn Với hình ta thấy quan hệ IB1 IC2 IC2=IB1 với = 1 VBE tương đương 2xVON ( 1.4V) VCEsat lớn (thường ~1 V) 81 Cấu hình Darlington (2) TIP-141 Vì để có tốc độ chuyển nhanh để bảo vệ BJT, đóng gói sẵn BJT Darlington thường có điện trở diode Darlington tiêu biểu TIP140 làm việc với 10A, có độ lợi dịng cao 1000 Darlington tín hiệu nhỏ có cỡ hàng 100 000! 82 83 5.8.2 Polysilicon emitter BJT • PET dùng IC 84 5.8.3 Heterojunction bipolar transistors Chú ý: HBT dùng ứng dụng tốc độ cao/tần số cao 85 5.8.4 Phototransistor (transistor quang) 86 Cấu trúc phototransistor Window Base Emitter n p-type n-type Collector 87 Phototransistors • Photodiode với mạch KĐ (transistor) • Ánh sáng chiếu vào tiếp xúc B-E (JE) • Dịng Collector IC hàm tuyến tính tới xạ (giả sử =const) • Dãi tuyến tính hẹp nhiều so với photodiode hay quang trở • Đặc tuyến IC theo VCE vẽ theo bước tới xạ • Độ nhạy phototransistor (RE) tốt độ nhạy photodiode 88 Phototransistor • Khơng nhanh photodiode • Sử dụng transistor, ngoại trừ khơng cần dịng 89 TD: Đặc tuyến phototransistor 90 Phototransistor 91 ... điện trở BJT CE rx : điện trở miền trung hịa (bỏ qua tần số trung bình) Các giá trị thực tế tham số: r lớn (có thể xem hở mạch), C = 1-5 pF, C = 5- 50pF Hybrid-pi model a useful small signal equivalent... trước =50 150 RC =1 K Tìm RB? +10V +5V vI= VIL=0V BJT tắt ( OFF) vC=VCC vI = VIH=5V BJT bão hịa (ON) vC=VCEsat Khi bão hịa ta có VCEsat= 0.2V (Si) minIBsat > ICsat với min = 50 ICsat... tốc độ chuyển mạch 22 Transistor Schottky • • • • • Diode Schottky dụng cụ hạt dẫn đa số, có nghĩa đáp ứng độ nhanh nhiều dụng cụ lưỡng cực Người ta dùng tính chất diode để tăng tốc đáp ứng BJT