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)
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 PNP C C E B B B 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. Bipolar junction transistor (BJT)E B C
VEB
VCB
Charge neutral Region
Depletion Region
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 Operation Region IB or VCE Char.
BC and BE Junctions
Mode
Cutoff
IB = Very small
Reverse & Reverse
Open Switch
Saturation
VCE = Small
Forward & Forward
Closed Switch
Active Linear
VCE = Moderate
Reverse &
Forward
Linear Amplifier
Break-down
VCE = Large
Beyond Limits
Overload

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

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

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

25. Đặc tuyến ra (đặc tuyến ở C) với mắc CEIC IC
IB = 40mA
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,
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
βdc phụ thuộc: BJT, dòng IC, và nhiệt độ
H.7-1 Sự biến đổi của độ lợi dòng

38. 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= β IB = 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)

39. 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)

40. Ảnh hưởng của RC đến DC LL (1/2)

41. Ảnh hưởng của RC đến DC LL (2/2)

42. 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:

43. 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)

44. 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.

45. 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.

46. 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

47. 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?

48. 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.7-9 Phân cực [dòng] phát [hằng]

49. 7-7 Mạch lái LED H. 7-12 (a) Phân cực nền; (b) Phân cực phát
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
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

50. Phân cực BJT

51. Từ Vựng (1) Collector-feedback bias = phân cực hồi tiếp cực thu
Emitter-feedback bias = phân cực hồi tiếp cực phát
Firm voltage divider = cầu chia áp
PNP transistor
Prototype = [sản phẩm] mẫu
Q point = điểm [tĩnh] Q
Self-bias = tự phân cực
Stage = tầng

52. Từ Vựng (2) Stiff voltage divider = mạch chia áp hằng
Two-supply emitter bias (TSEB) = phân cực phát với 2 nguồn cấp điện
Voltage-divider bias = phân cực bằng mạch chia áp

53. Nội dung chương 8 Phân cực bằng mạch chia áp (VDB)
Phân tích VDB chính xác
Đường tải VDB và điểm Q
Phân cực dòng phát hằng với 2 nguồn cấp điện
Các kiểu phân cực khác
Troubleshooting
Transistor PNP

54. 8-1 Phân cực bằng mạch chia áp (VDB)

55. { Phân cực bằng mạch chia áp (VDB) +VCC RC R1 R1 and R2 tạo thànhRE
H.8-1 a) Mạch phân cực VDB

56. Phân tích mạch chia áp +VCC R1 R2 VBB = VCC +VBB R1 + R2 R2
GIẢ THIẾT: Dòng nền
nhỏ hơn nhiều
dòng qua mạch chia áp

57. Mạch VDB đơn giản hóa Hoàn tất phân tích: VBB - VBE IE = RE IC @ IE
+VCC RC RE
VBB
Hoàn tất phân tích:
IE =
VBB - VBE RE IE
VC = VCC - ICRC
VCE = VC - VE

58. Quá trình 6 bước
1. Tính điện áp nền VB bằng phương trình mạch chia áp. 2. Trừ 0.7 V để có điện áp phát VE. 3. Chia cho điện trở phát RE để có được dòng phát IE.
4. Xác định sụt áp trên điện trở ở cực thu RC.
5. Trừ vào VCC có được điện áp thu VC.
Tính sụt áp C-E:
VCE = VC – VE .

59. 8-2 Phân tích VDB chính xác

60. { Mạch chia áp có phải là nguồn hằng không? +VCC RC R1
Tìm điện trở Thevenin
RTH = R1 R2 R2 RE

61. Mô hình Thevenin
của mạch phân cực:
+VCC RC
RTH
VBB RE

62. Áp dụng qui tắc 100:1 vào mạch phân cực: RTH < 0.01 RIN +VCC RC RTH
VBB
RTH
RIN RE
Khi đạt quy tắc này,
mạch chia áp không đổi

63. Đôi khi mạch chia áp không đổi được chọn theo:
+VCC
R1 R2
< 0.1 bdcRE RC R1
Xấp xỉ gần hơn:
IE =
VBB - VBE
RE +
bdc
R1 R2 R2 RE

64. 8-3 Đường tải VDB và điểm Q
Vì VDB xuất phát từ phân cực phát nên Q không bị ảnh
hưởng bởi độ lợi dòng.
Thay đổi điểm Q bằng cách thay đổi điện trở phát RE.

65. 8-4 Phân cực [dòng] phát [hằng] với 2 nguồn cấp điện (TSEB)

66. Mạch TSEB 3.6 kW 10 V IE = VEE - 0.7 V RE Giả sử VB=0 V 2.7 kW 1 kW
2 V V
1 kW
= 1.3 mA
2 V

67. Tìm các điện áp: 3.6 kW 10 V 2.7 kW 1 kW 2 V
VC = 10 V - (1.3 mA)(3.6 kW) = 5.32 V
VCE = 5.32 V - (-0.7 V) = 6.02 V
2.7 kW
1 kW
2 V

68. 8-5 Các kiểu phân cực khác

69. Phân cực [dòng] nền [hằng]
+VCC
Phân cực [dòng] nền [hằng] RC RB
Khó biết trước
Điểm Q di chuyển khi thay BJT
Điểm Q di chuyển theo nhiệt độ
Không thực tế

70. Phân cực hồi tiếp [cực] phát (Emitter-feedback bias)
+VCC RC RB
Tốt hơn phân cực nền
Điểm Q vẫn di chuyển
Không phổ biến RE

71. Phân cực hồi tiếp [cực] thu (Collector-feedback bias)
+VCC RC RB
Tốt hơn hồi tiếp phát
Điểm Q vẫn di chuyển
Ứng dụng hạn chế

72. Phân cực hồi tiếp thu và phát (Collector- and emitter
-feedback bias)
+VCC RC RB
Tốt hơn phân cực phát
Không tốt bằng VBD
Ứng dụng hạn chế RE

73. (Two-supply emitter bias)
Phân cực phát 2 nguồn
(Two-supply emitter bias)
Rất ổn định
Cần 2 nguồn cấp điện

74. (Voltage divider bias)
Phân cực mạch chia áp
(Voltage divider bias)
+VCC RC R1
Rất ổn định
Cần 1 nguôn cấp điện
Phổ biến nhất R2 RE

75. 8-7 Transistor PNP

76. PNP Transistors IC IB IE IC IB IE
Electron flow
Conventional flow

77. Phân cực PNP -VCC +VEE RC RE R1 R2 R2 R1 RE RC (A) Với nguồn dương
(B) Với nguồn âm