Transistor Kết Hợp Hai Cực

Định nghĩa BJT

Transistor Kích thích Hai cực (còn được gọi là BJT hoặc Transistor BJT) là thiết bị bán dẫn ba đầu cuối bao gồm hai khớp p-n có khả năng khuếch đại hoặc tăng cường tín hiệu. Đây là thiết bị được điều khiển bằng dòng điện. Ba đầu cuối của BJT là base, collector và emitter. BJT là loại transistor sử dụng cả electron và lỗ trống làm chất mang điện.

Một tín hiệu với biên độ nhỏ nếu được áp dụng vào base sẽ có sẵn ở dạng được khuếch đại tại collector của transistor. Đây là sự khuếch đại được cung cấp bởi BJT. Lưu ý rằng nó yêu cầu một nguồn điện DC bên ngoài để thực hiện quá trình khuếch đại.

Có hai loại transistor kích thích hai cực – transistor NPN và transistor PNP. Sơ đồ của hai loại transistor kích thích hai cực này được đưa ra dưới đây.

Từ hình trên, chúng ta có thể thấy rằng mỗi BJT có ba phần được gọi là emitter, base và collector. JE và JC đại diện cho khớp của emitter và khớp của collector tương ứng. Bây giờ, ban đầu đủ cho chúng ta biết rằng khớp base-emitter được tiếp xúc thuận và khớp base-collector được tiếp xúc ngược. Chủ đề tiếp theo sẽ mô tả hai loại transistor này.

Transistor Kích thích Hai cực NPN

Trong transistor kích thích hai cực n-p-n (hoặc transistor npn), một bán dẫn p-type nằm giữa hai bán dẫn n-type. Dưới đây là sơ đồ của transistor n-p-n. Hiện tại I E, IC là dòng điện phát xạ và dòng điện thu tập tương ứng, và VEB và VCB là điện áp phát xạ-base và điện áp thu tập-base tương ứng. Theo quy ước, nếu dòng điện IE, IB và IC đi vào transistor, dấu của dòng điện được coi là dương và nếu dòng điện đi ra khỏi transistor thì dấu được coi là âm. Chúng ta có thể lập bảng các dòng điện và điện áp khác nhau bên trong transistor n-p-n.

Transistor Kích thích Hai cực PNP

Tương tự, đối với transistor kích thích hai cực p-n-p (hoặc transistor pnp), một bán dẫn n-type được kẹp giữa hai bán dẫn p-type. Sơ đồ của transistor p-n-p được hiển thị dưới đây.

Đối với transistor p-n-p, dòng điện đi vào transistor thông qua đầu cuối phát xạ. Giống như bất kỳ transistor kích thích hai cực nào, khớp base-emitter được tiếp xúc thuận và khớp base-collector được tiếp xúc ngược. Chúng ta cũng có thể lập bảng dòng điện phát xạ, base và thu tập, cũng như điện áp phát xạ-base, thu tập-base và thu tập-phát xạ cho transistor p-n-p.

Nguyên lý hoạt động của BJT

Hình vẽ cho thấy transistor n-p-n được phân cực trong vùng hoạt động (xem phân cực transistor), khớp BE được tiếp xúc thuận trong khi khớp CB được tiếp xúc ngược. Chiều rộng của vùng suy giảm của khớp BE nhỏ hơn so với khớp CB.

Tiếp xúc thuận tại khớp BE làm giảm tiềm năng rào cản, cho phép electron chảy từ emitter đến base. Vì base mỏng và ít bị pha tạp, nó có rất ít lỗ trống. Khoảng 2% electron từ emitter tái hợp với lỗ trống trong base và chảy ra ngoài qua đầu cuối base.

Điều này tạo thành dòng điện base, nó chảy do tái hợp của electron và lỗ trống (Lưu ý rằng hướng dòng điện thông thường chảy ngược lại với hướng chảy của electron). Số lượng lớn electron còn lại sẽ vượt qua khớp thu tập được tiếp xúc ngược để tạo thành dòng điện thu tập. Do đó, theo KCL,

Dòng điện base rất nhỏ so với dòng điện phát xạ và thu tập.

Ở đây, phần lớn chất mang điện là electron. Cách hoạt động của transistor p-n-p giống như của n-p-n, chỉ khác là chất mang điện chủ yếu là lỗ trống thay vì electron. Chỉ một phần nhỏ dòng điện chảy do chất mang điện chủ yếu và hầu hết dòng điện chảy do chất mang điện thiểu số trong BJT. Do đó, chúng được gọi là thiết bị chất mang điện thiểu số.

Mạch tương đương của BJT

Khớp p-n được biểu diễn bằng diode. Vì transistor có hai khớp p-n, nó tương đương với hai diode được kết nối ngược chiều. Điều này được gọi là tương đương hai diode của BJT.

Đặc tính của Transistor Kích thích Hai cực

Ba phần của BJT là thu tập, phát xạ và base. Trước khi tìm hiểu về đặc tính của transistor kích thích hai cực, chúng ta cần biết về các chế độ hoạt động của loại transistor này. Các chế độ là

• Chế độ Common Base (CB)

• Chế độ Common Emitter (CE)

• Chế độ Common Collector (CC)

Các chế độ này được hiển thị dưới đây

Bây giờ, nói về đặc tính của BJT, có các đặc tính khác nhau cho các chế độ hoạt động khác nhau. Đặc tính là không gì khác hơn là các dạng đồ thị của mối quan hệ giữa các biến dòng điện và điện áp khác nhau của transistor. Đặc tính cho transistor p-n-p được đưa ra cho các chế độ và các tham số khác nhau.

Đặc tính Common Base

Đặc tính Đầu vào

Đối với transistor p-n-p, dòng điện đầu vào là dòng điện phát xạ (IE) và điện áp đầu vào là điện áp thu tập-base (VCB).

Vì khớp base-emitter được tiếp xúc thuận, do đó đồ thị của IE so với VEB tương tự như đặc tính tiếp xúc thuận của diode p-n. IE tăng cho VEB cố định khi VCB tăng.

Đặc tính Đầu ra

Đặc tính đầu ra cho thấy mối quan hệ giữa điện áp đầu ra và dòng điện đầu ra IC là dòng điện đầu ra và điện áp thu tập-base, và dòng điện phát xạ IE là dòng điện đầu vào và hoạt động như các tham số. Hình dưới đây cho thấy đặc tính đầu ra cho transistor p-n-p ở chế độ CB.

Như chúng ta đã biết, đối với transistor p-n-p, IE và VEB là dương và IC, IB, VCB là âm. Có ba vùng trong đường cong, vùng hoạt động, vùng bão hòa và vùng cắt. Vùng hoạt động là vùng mà transistor hoạt động bình thường.

Ở đây, khớp phát xạ được tiếp xúc ngược. Bây giờ, vùng bão hòa là vùng mà cả hai khớp phát xạ-thu tập đều được tiếp xúc thuận. Và cuối cùng, vùng cắt là vùng mà cả khớp phát xạ và khớp thu tập đều được tiếp xúc ngược.

Đặc tính Common Emitter

Đặc tính Đầu vào

IB (Dòng điện Base) là dòng điện đầu vào, VBE (Điện áp Base – Emitter) là điện áp đầu vào cho chế độ CE (Common Emitter). Do đó, đặc tính đầu vào cho chế độ CE sẽ là mối quan hệ giữa IB và VBE với VCE là tham số. Đặc tính được hiển thị dưới đây

Đặc tính đầu vào điển hình của CE tương tự như đặc tính tiếp xúc thuận của diode p-n. Nhưng khi VCB tăng, chiều rộng của base giảm.

Đặc tính Đầu ra

Đặc tính đầu ra cho chế độ CE là đường cong hoặc đồ thị giữa dòng điện thu tập (IC) và điện áp thu tập-emitter (VCE) khi dòng điện base IB là tham số. Đặc tính được hiển thị dưới đây trong hình vẽ.

Giống như đặc tính đầu ra của transistor common-base, chế độ CE cũng có ba vùng được gọi là (i) vùng hoạt động, (ii) vùng cắt, (iii) vùng bão hòa. Vùng hoạt động có khớp thu tập được tiếp xúc ngược và khớp phát xạ được tiếp xúc thuận.

Đối với vùng cắt, khớp phát xạ được tiếp xúc ngược nhẹ và dòng điện thu tập không hoàn toàn bị cắt. Cuối cùng, đối với vùng bão hòa, cả hai khớp thu tập và phát xạ đều được tiếp xúc thuận.