1. Chương 1
M
U
K thu t i n t và tin h c là m t ngành mũi nh n m i phát tri n. Trong m t
kho ng th i gian tương
i ng n (so v i các ngành khoa h c khác), t khi ra
i
tranzito (1948), nó ã có nh ng ti n b nh y v t, mang l i nhi u thay i l n và sâu
s c trong h u h t m i lĩnh v c c a
i s ng, d n tr thành m t trong nh ng công c
quan tr ng nh t c a cách m ng k thu t trình
cao (mà i m trung tâm là t
ng
hóa t ng ph n ho c hoàn toàn, tin h c hoá, phương pháp công ngh và v t li u m i).
bư c u làm quen v i nh ng v n
cơ b n nh t c a ngành mang ý nghĩa
i cương, chương m
us
c p t i các khái ni m cơ s nh p môn và gi i thi u
c u trúc các h th ng i n t
i n hình.
1.1.
CÁC
I LƯ NG CƠ B N
1.1.1
i n áp và dòng i n
Có hai khái ni m nh lư ng cơ b n c a m t m ch i n. Chúng cho phép xác
nh tr ng thái v i n nh ng i m, nh ng b ph n khác nhau vào nh ng th i i m
khác nhau c a m ch i n và do v y chúng còn ư c g i là các thông s tr ng thái cơ
b n c a m t m ch i n.
Khái ni m i n áp ư c rút ra t khái ni m i n th trong v t lý, là hi u s i n
th gi a hai i m khác nhau c a m ch i n. Thư ng m t i m nào ó c a m ch
ư c ch n làm i m g c có i n th b ng 0 ( i m n i t). Khi ó, i n th c a m i
i m khác trong m ch có giá tr âm hay dương ư c mang so sánh v i i m g c và
ư c hi u là i n áp t i i m tương ng. T ng quát hơn, i n áp gi a hai i m A và
B c a m ch (ký hi u là UAB)xác nh b i:
UAB = VA - VB = -UBA
V i VA và VB là i n th c a A và B so v i g c ( i m nói
t hay còn g i là n i mát).
Khái ni m dòng i n là bi u hi n tr ng thái chuy n
ng c a các h t mang
i n trong v t ch t do tác
ng c a trư ng hay do t n t i m t gradien n ng
h t
theo không gian. Dòng i n trong m ch có chi u chuy n ng t nơi có i n th cao
n nơi có i n th th p, t nơi có m t
h t tích i n dương cao n nơi có m t
h t tích i n dương th p và do v y ngư c v i chi u chuy n ng c a i n t .
T các khái ni m ã nêu trên, c n rút ra m y nh n xét quan tr ng sau:
a) i n áp luôn ư c o gi a hai i m khác nhau c a m ch trong khi dòng i n
ư c xác nh ch t i m t i m c a m ch.
b)
b o toàn i n tích, t ng các giá tr các dòng i n i vào m t i m c a m ch
luôn b ng t ng các giá tr dòng i n i ra kh i i m ó (quy t c nút v i dòng i n). T
ó suy ra, trên m t o n m ch ch g m các ph n t n i ti p nhau thì dòng i n t i m i
i m là như nhau.
1

2. c) i n áp gi a hai i m A và B khác nhau c a m ch n u o theo m i nhánh b t kỳ
có i n tr khác không (xem khái ni m nhánh 1.1.4) n i gi a A và B là gi ng nhau
và b ng UAB. Nghĩa là i n áp gi a 2
u c a nhi u ph n t hay nhi u nhánh n i
song song v i nhau luôn b ng nhau. (Quy t c vòng i v i i n áp).
1.1.2. Tính ch t i n c a m t ph n t
(Ghi chú: khái ni m ph n t
ây là t ng quát,
i di n cho m t y u t c u
thành m ch i n hay m t t p h p nhi u y u t t o nên m t b ph n c a m ch i n.
Thông thư ng, ph n t là m t linh ki n trong m ch)
1. nh nghĩa: Tính ch t i n c a m t ph n t b t kì trong m t m ch i n ư c th
hi n qua m i quan h tương h gi a i n áp U trên hai u c a nó và dòng i n I
ch y qua nó và ư c nh nghĩa là i n tr (hay i n tr ph c - tr kháng) c a ph n
t . Nghĩa là khái ni m i n tr g n li n v i quá trình bi n i i n áp thành dòng i n
ho c ngư c l i t dòng i n thành i n áp.
a) N u m i quan h này là t l thu n, ta có
nh lu t ôm:
U = R.I
(1-1)
ây, R là m t h ng s t l ư c g i là i n tr c a ph n t và ph n t tương
ng ư c g i là m t i n tr thu n. .
Hình 1.1. Các d ng i n tr , bi n tr
b) N u i n áp trên ph n t t l v i t c
nó, t c là :
U=L
dI
dt
(
bi n
i theo th i gian c a dòng i n trên
ây L là m t h ng s t l )
ta có ph n t là m t cu n dây có giá tr
(1-2)
i n c m là L.
2

3. Hình 1.3. Cu n c m, bi n áp trong m ch i n t
c) N u dòng i n trên ph n t t l v i t c
nó, t c là:
I=C
dU
(
dt
ta có ph n t là m t t
bi n
i theo th i gian c a i n áp trên
ây C là m t h ng s t l )
i n có giá tr
(1-3)
i n dung là C.
d) Ngoài các quan h ã nêu trên, trong th c t còn t
d ng và ph c t p gi a i n áp và dòng i n trên m
chung là các ph n t không tuy n tính và có nhi u
chúng ư c g i chung là các i n tr phi tuy n,
thiristo... và s ư c
c p t i các ph n ti p sau.
n t i nhi u quan h tương h a
t ph n t . Các ph n t này g i
tính ch t
c bi t. i n tr c a
i n hình nh t là
t, tranzito,
2. Các tính ch t quan tr ng c a ph n t tuy n tính là:
a)
c tuy n Vôn - Ampe (th hi n qua quan h U(I)) là m t ư ng th ng.
b) Tuân theo nguyên lý ch ng ch t. Tác
riêng l lên nó.
ng t ng c ng b ng t ng các tác
ng
áp ng t ng c ng (k t qu chung) b ng t ng các k t qu thành ph n do tác
thành ph n gây ra.
ng
c) Không phát sinh thành ph n t n s l khi làm vi c v i tín hi u xoay chi u (không
gây méo phi tuy n).
i l p v i ph n t tuy n tính là ph n t phi tuy n có các tính ch t sau:
3

4. Hình 1.2. T
a)
i n trong th c t
c tuy n VA là m t ư ng cong ( i n tr thay
i theo i m làm vi c).
b) Không áp d ng ư c nguyên lý ch ng ch t.
c) Luôn phát sinh thêm t n s l
vào.
3.
u ra khi có tín hi u xoay chi u tác
ng d ng - Các ph n t tuy n tính (R, L, C), có m t s
ng
u
ng d ng quan tr ng sau:
c trưng cho hi n tư ng tiêu hao năng lư ng (ch y u
a) i n tr luôn là thông s
dư i d ng nhi t) và là m t thông s không quán tính. M c tiêu hao năng lư ng c a
i n tr ư c ánh giá b ng công su t trên nó, xác nh b i:
P = U.I = I2R = U2/R
( 1-4)
Trong khi ó, cu n dây và t i n là các ph n t v cơ b n không tiêu hao năng
lư ng (xét lý tư ng) và có quán tính. Chúng c trưng cho hi n tư ng tích lũy năng
lư ng t trư ng hay i n trư ng c a m ch khi có dòng i n hay i n áp bi n thiên
qua chúng.
ây, t c
bi n i c a các thông s tr ng thái ( i n áp, dòng i n) có
vai trò quy t nh giá tr tr kháng c a chúng, nghĩa là chúng có i n tr ph thu c
4

5. vào t n s (vào t c
bi n i c a i n áp hay dòng i n tính trong m t ơn v th i
gian). V i t i n, t h th c (1-3), dung kháng c a nó gi m khi tăng t n s và ngư c
l i v i cu n dây, t (1-2) c m kháng c a nó tăng theo t n s .
b) Giá tr i n tr t ng c ng c a nhi u i n tr n i ti p nhau luôn l n hơn c a t ng
cái và có tính ch t c ng tuy n tính. i n d n (là giá tr ngh ch o c a i n tr ) c a
nhi u i n tr n i song song nhau luôn l n hơn i n d n riêng r c a t ng cái và
cũng có tính ch t c ng tuy n tính.
H qu là:
- Có th th c hi n vi c chia nh m t i n áp (hay dòng i n) hay còn g i là th c hi n
vi c d ch m c i n th (hay m c òng i n) gi a các i m khác nhau c a m ch b ng
cách n i n i ti p (hay song song) các i n tr .
- Trong cách n i n i ti p, i n tr nào l n hơn s quy t nh giá tr chung c a dãy.
Ngư c l i, trong cách n i song song, i n tr nào nh hơn s có vai trò quy t nh.
Vi c n i n i ti p {hay song song) các cu n dây s d n t i k t qu tương t như
i v i các i n tr : s làm tăng (hay gi m) tr s i n c m chung.
i v i t i n, khi
n i song song chúng, i n dung t ng c ng tăng:
Css = C1 + C2 + … Cn
(1-5)
còn khi n i n i ti p, i n dung t ng c ng gi m:
1/Cnt = 1/C1+ 1/C2 +…+ 1/Cn
(1-6)
c) N u n i n i ti p hay song song R v i L ho c C s nh n ư c m t k t c u m ch có
tính ch t ch n l c t n s (tr kháng chung ph thu c vào t n s g i là các m ch l c
t n s ).
d) N u n i n i ti p hay song song L v i C s d n t i m t k t c u m ch v a có tính
ch t ch n l c t n s , v a có kh năng th c hi n quá trình trao
i qua l i gi a hai
d ng năng lư ng i n - t trư ng, t c là k t c u có kh năng phát sinh dao ng i n
áp hay dòng i n n u ban u ư c m t ngu n năng lư ng ngoài kích thích, (v n
này s g p m c 2.4).
1.1.3. Ngu n i n áp và ngu n dòng i n
a) N u m t ph n t t nó hay khi ch u các tác ng không có b n ch t i n t , có kh
năng t o ra i n áp hay dòng i n m t i m nào ó c a m ch i n thì nó ư c g i
là m t ngu n s c i n ng (s. . .). Hai thông s
c trưng cho m t ngu n s. . . là :
- Giá tr i n áp gi a hai u lúc h m ch (khi không n i v i b t kì m t ph n t nào
khác t ngoài n hai u c a nó) g i là i n áp lúc h m ch c a ngu n kí hi u là Uhm
- Giá tr dòng i n c a ngu n ưa ra m ch ngoài lúc m ch ngoài d n i n hoàn toàn:
g i là giá tr dòng i n ng n m ch c a ngu n kí hi u là Ingm .
M t ngu n s. . . ư c coi là lý tư ng n u i n áp hay dòng i n do nó cung c p
cho m ch ngoài không ph thu c vào tính ch t c a m ch ngoài (m ch t i).
5

6. b) Trên th c t , v i nh
dòng i n do nó cung c
bên trong ngu n có x y
chính nó, nghĩa là t n t
hi u là Rng
ng t i có giá tr khác nhau,
p có giá tr khác nhau và ph
ra quá trình bi n i dòng i
i giá tr i n tr bên trong g
Rng =
N u g i U và I là các giá tr
h n
i n áp trên
thu c vào t
n cung c p
i là i n tr
Uhm
Ingm
hai
u ngu n hay
i. i u ó ch ng t
thành gi m áp trên
trong c a ngu n kí
(1-7)
i n áp và dòng i n do ngu n cung c p khi có t i h u
0 < Rt< ∞ thì:
Rng =
Uhm − U
I
(1-8)
Ingm =
U
+I
R ng
(1-9)
T (l-7) và (l-8) suy ra:
T các h th c trên, ta có các nh n xét sau:
1. N u Rng→ 0. thì t bi u th c (1-8) ta có U → Uhm khi ó ngu n s. . . là m t
ngu n i n áp lý tư ng. Nói cách khác m t ngu n i n áp càng g n lí tư ng khi i n
tr trong Rng c a nó có giá tr càng nh .
2. N u Rng → ∞, t h th c (1-9) ta có I → Ingm ngu n s. . . khi ó có d ng là m t
ngu n dòng i n lí tư ng hay m t ngu n dòng i n càng g n lí tư ng khi Rng c a nó
càng l n.
3. M t ngu n s. . . trên th c t
ư c coi là m t ngu n i
i n tùy theo b n ch t c u t o c a nó
giá tr Rng là nh hay
tùy thu c tương quan gi a nó v i giá tr i n tr toàn ph n c
u c a ngu n xu t phát t các bi u th c (1-8) và (l-9) có hai
ngu n (s. . .) th c t như trên hình 1.1 a) và b).
n áp hay ngu n dòng
l n. Vi c ánh giá Rng
a m ch t i n i t i hai
cách bi u di n kí hi u
4. M t b ph n b t kì c a m ch có ch a ngu n, không có liên h h c m v i ph n
còn l i c a m ch mà ch n i v i ph n còn l i này hai i m, luôn có th thay th b ng
m t ngu n tương ương v i m t i n tr trong là i n tr tương ương c a b ph n
m ch ang xét. Trư ng h p riêng, n u b ph n m ch bao g m nhi u ngu n i n áp
n i v i nhi u i n tr theo m t cách b t kì, có 2
u ra s
ư c thay th b ng m t
ngu n i n áp tương ương v i m t i n tr trong tương ương ( nh lí v ngu n
tương ương c a Tevơnin)
6

7. Hình 1.4. a) Bi u di n tương ương ngu n i n áp; b) ngu n dòng i n
1.1.4. Bi u di n m ch i n b ng các kí hi u và hình v (sơ
)
Có nhi u cách bi u di n m t m ch i n t , trong ó ơn gi n và thu n l i hơn
g m t p h p các kí hi u quy ư c hay kí hi u tương
c là cách bi u di n b ng sơ
ương c a các ph n t
ư c n i v i nhau theo m t cách nào ó (n i ti p, song song,
h n h p n i ti p song song hay ph i ghép thích h p) nh các ư ng n i có i n tr
b ng 0. Khi bi u di n như v y, xu t hi n m t vài y u t hình h c c n làm rõ khái ni m
là:
• Nhánh (c a sơ
m ch) là m t b ph n c a sơ
, trong ó ch bao g m các
ph n t n i n i ti p nhau, qua nó ch có m t dòng i n duy nh t.
• Nút là m t i m c a m ch chung cho t ba nhánh tr lên.
• Vòng là m t ph n c a m ch bao g m m t s nút và nhánh l p thành m t ư ng
kín mà d c theo nó m i nhánh và nút ch g p m t l n (tr nút ư c ch n làm i m
xu t phát).
• Cây là m t ph n c a m ch bao g m toàn b s nút và nhánh n i gi a các nút ó
nhưng không t o nên m t vòng kín nào. Các nhánh c a cây ư c g i là nhánh cây,
các nhánh còn l i c a m ch không thu c cây ư c g i là bù cây.
Các y u t nêu trên ư c s
m ch b ng sơ .
d ng
c bi t thu n l i khi c n phân tích tính toán
Ngư i ta còn bi u di n m ch g n hơn b ng m t sơ
g m nhi u kh i có nh ng
ư ng liên h v i nhau. M i kh i bao g m m t nhóm các ph n t liên k t v i nhau
cùng th c hi n m t nhi m v kĩ thu t c th ư c ch rõ (nhưng không ch ra c th
cách th c liên k t bên trong kh i). ó là cách bi u di n m ch b ng sơ
kh i rút g n,
qua ó d dàng hình dung t ng quát ho t ng c a toàn b h th ng m ch i n t .
7

8. 1.2.
TIN T C VÀ TÍN HI U
Tin t c và tín hi u là hai khái ni m cơ b n c a kĩ thu t i n t tin h c, là
i
tư ng mà các h th ng m ch i n t có ch c năng như m t công c v t ch t kĩ thu t
nh m t o ra, gia công x lí hay nói chung nh m chuy n i gi a các d ng năng lư ng
gi i quy t m t m c tiêu kĩ thu t nh t nh nào ó.
1.2.2. Tin t c ư c hi u là n i dung ch a
ng bên trong m t s ki n, m t bi n c
hay m t quá trình nào ó (g i là ngu n tin). Trong ho t ng a d ng c a con ngư i,
ã t lâu hình thành nhu c u trao i tin t c theo hai chiêu: v không gian bi n c x y
ra t i nơi A thì c n nhanh chóng ư c bi t nh ng nơi ngoài A và v th i gian: bi n
c x y ra vào lúc to c n ư c lưu gi l i
có th bi t vào lúc to + T v i kh năng T
∞, nhu c u này ã ư c th a mãn và phát tri n dư i nhi u hình th c và b ng m i
phương ti n v t ch t phù h p v i trình
phát tri n c a xã h i (kí hi u, ti ng nói, ch
vi t hay b ng các phương ti n t i tin khác nhau). G n ây, do s phát tri n và ti n b
nhanh chóng c a kĩ thu t i n t , nhu c u này ngày càng ư c th a mãn sâu s c
trong i u ki n bùng n thông tin c a xã h i hi n i.
hi n
Tính ch t quan tr ng nh t c a tin t c là nó mang ý nghĩa xác su t th ng kê, th
các m t sau:
a) N i dung ch a trong m t s ki n càng có ý nghĩa l n (ta nói s ki n có lư ng tin
i. Nghĩa là lư ng tin có
t c cao) khi nó x y ra càng b t ng , càng ít ư c ch
l nt l v i
b t ng hay t l ngh ch v i xác su t xu t hi n c a s ki n và có th
dùng xác su t là m c o lư ng tin t c.
b) M c ù ã nh n ư c "n i dung" c a m t s ki n nào ó, trong h u h t m i
trư ng h p, ngư i ta ch kh ng inh ư c tính ch c ch n, xác th c c a nó v i m t
ch c ch n càng cao khi cùng m t n i dung ư c l p l i (v cơ
tin c y nào ó. M c
b n) nhi u l n, nghĩa là tin t c còn có tính ch t trung bình th ng kê ph thu c vào
m c
h n lo n c a ngu n tin, c a môi trư ng (kênh) truy n tin và c vào nơi nh n
tin, vào t t c kh năng gây sai l m có th c a m t h th ng thông tin. Ngư i ta có th
dùng Entropy
ánh giá lư ng tin thông qua các giá tr entropy riêng r c a ngu n
tin, kênh truy n tin và nơi nh n tin.
c) Tin t c không t nhiên sinh ra ho c m t i mà ch là m t bi u hi n c a các quá
trình chuy n hóa năng lư ng hay quá trình trao i năng lư ng gi a hai d ng v t ch t
và trư ng. Ph n l n các quá trình này là mang tính ng u nhiên tuân theo các quy lu t
phân b c a lí thuy t xác su t th ng kê. Tuy nhiên có th th y r ng, n u m t h th ng
tr t t cao thì càng khó thu th p ư c tin t c t nó và
có năng lư ng n nh, m c
ngư c l i.
Cơ s toán h c
ánh giá nh lư ng các nh n xét trên ư c trình bày trong
các giáo trình chuyên ngành v lí thuy t thông tin.
1.2.3. Tín hi u là khái ni m
mô t các bi u hi n v t lý c a tin t c. Các bi u hi n
này a d ng và thư ng ư c phân chia thành hai nhóm: có b n ch t i n t và không
có b n ch t i n t . Tuy nhiên, d ng cu i cùng thư ng g p trong các h th ng i n
t , th hi n qua thông s tr ng thái i n áp hay òng i n, là có b n ch t i n t .
8

9. • Có th coi tín hi u nói chung (dù dư i d ng nào) là m t i lư ng v t lý bi n thiên
theo th i gian và bi u di n nó dư i d ng m t hàm s hay
th theo th i gian là thích
h p hơn c .
• N u bi u th c theo th i gian c a m t tín hi u là s(t) th a mãn i u ki n:
s(t) = s(t + T)
(1- 10)
V i m i t và
ây T là m t h ng s thì s(t) ư c g i là m t tín hi u tu n hoàn theo
th i gian. Giá tr nh nh t trong t p {T} th a mãn (1-10) g i là chu kỳ c a s(t). N u
không t n t i m t giá tr h u h n c a T th a mãn (1-10) thì ta có s(t) là m t tín hi u
không tu n hoàn.
Dao ng hình sin (h.1.5) là d ng
th c d ng
c trưng nh t c a các tín hi u tu n hoàn, có bi u
s(t) = Acos(ωt-φ)
(1-11)
Hình 1.5. Tín hi u hình sin và các tham s
trong (1-11) A, ω, φ là các h ng s và l n lư t ư c g i là biên , t n s góc và góc
pha ban u c a s(t), có các m i liên h gi a ω , T và f như sau :
ω=
2π
1
; f=
T
T
(1-12)
• Cũng có th chia tín hi u theo cách khác: thành hai d ng cơ b n là bi n thiên liên
t c theo th i gian (tín hi u tương t - analog) hay bi n thiên không liên t c theo th i
gian (tín hi u xung s - digital). Theo ó, s có hai d ng m ch i n t cơ b n làm vi c
(gia công x lí) v i t ng lo i trên.
th bi u di n xác nh,
Các d ng tín hi u v a nêu trên, n u có bi u th c s(t) hay
ư c g i là lo i tín hi u xác nh rõ ràng. Ngoài ra, còn m t l p các tín hi u mang tính
ng u nhiên và ch xác nh ư c chúng qua các phép l y m u nhi u l n và nh các
quy lu t c a phân b xác su t th ng kê, ư c g i là các tín hi u ng u nhiên.
9

10. Hình 1.6. Các d ng xung thư ng g p
1.2.4. Các tính ch t c a tín hi u theo cách bi u di n th i gian t
a)
dài và tr trung bình c a m t tín hi u
dài c a tín hi u là kho ng th i gian t n t i c a nó (t lúc b t u xu t hi n n
lúc m t i).
dài mang ý nghĩa là kho ng th i gian m c b n v i tín hi u c a m t
m ch hay h th ng i n t . N u thi u s(t) xu t hi n lúc to có
dài là τ thì giá tr trung
bình c a s(t), ký hi u là s(t) ư c xác nh b i:
s(t) =
1
τ
to +τ
∫ s(t)dt
(1-13)
to
b) Năng lư ng, công su t và tr hi u d ng
Năng lư ng Es c a tín hi u s(t) ư c xác
to +τ
Es=
nh b i
∞
∫
∫
S2(t)dt =
S2(t)dt
−∞
to
Công su t trung bình c a s(t) trong th i gian t n t i c a nó ư c
2
S (t) =
Giá tr hi u d ng c a s(t)
(1-14)
1
τ
tο +τ
Εs
∫ S (t )dt τ
2
nh nghĩa b i:
(1-15)
tο
ư c
nh nghĩa là:
10

11. Shd=
1
τ
∫s (t)dt =
t o +τ
2
S2 (t) =
to
Es
τ
(1-16)
c) D i ng c a tín hi u là t s gi a các giá tr l n nh t và nh nh t c a công su t
t c th i c a tín hi u. N u tính theo ơn v logarit (dexibel), d i ng ư c nh nghĩa
là:
DdB = 10lg
max{s2 (t)}
max s(t)
= 20lg
2
min{s (t)}
min s(t)
thông s này
c trưng cho kho ng cư ng
ng lên m ch ho c h th ng i n t .
hay kho ng
(1-17)
l n c a tín hi u tác
d) Thành ph n m t chi u và xoay chi u c a tín hii u:
M t tín hi u s(t) luôn có th phân tích thành hai thành ph n m t chi u và xoay chi u
sao cho:
s(t) = s~+ s=
(1-18)
v i s~ là thành ph n bi n thiên theo th i gian c a s(t) và có giá tr trung bình theo th i
gian b ng 0 và s= là thành ph n c
nh theo th i gian (thành ph n 1 chi u).
Theo các h th c(1-13) van (1-18) có :
s(t) = s= =
lúc ó :
và
1
τ
t o +τ
∫ s(t)dt
(1-19)
to
s- = s(t) - s(t)
s~ = s(t) - s(t) = 0
(1-20)
e) Các thành ph n ch n và l c a tín hi u
M t tín hi u s(t) cũng luôn có th phân tích cách khác thành hai thành ph n ch n và l
ư c xác nh như sau
1
[ s(t) + s(-t)]
2
sch(t) = sch(-t) =
sl (t) = -sl (-t)
t
=
(1-21)
1
[ s(t) - s(-t)]
2
ó suy ra:
sch(t) + sl (t) = s(t)
11

12. sch (t) = s(t); sle = 0
(1-22)
f) Thành ph n th c và o c a tín hi u hay bi u di n ph c c a m t tín hi u
M t tín hi u s(t) b t kì có th bi u di n t ng quát dư i d ng m t s ph c :
s(t) = Res(t) − jIms(t)
(1-23)
ây Re s(t) là ph n th c và Im s(t) là ph n o c a s(t) là:
Theo
nh nghĩa, lư ng liên h p ph c c a s(t) là:
s * (t) = Res(t) − jIms(t)
(1-24)
Khi ó các thành ph n th c và o c a s(t) theo (l-23) và (l-24) ư c xác
nh b i:
1
Re s(t) = [s(t) + s * (t) ]
2
1
Im s(t) = [s(t) − s * (t)]
2
1.3.
CÁC H TH NG
I NT
(1-25)
I N HÌNH
H th ng i n t là m t t p h p các thi t b i n t nh m th c hi n m t nhi m v
k thu t nh t nh như gia công x lý tin t c, truy n thông tin d li u, o lư ng thông
s i u khi n t ch nh...
V c u trúc m t h th ng i n t có hai d ng cơ b n: d ng h kín,
ó thông tin
ư c gia công x lý theo c hai chi u nh m
t t i m t i u ki n t i ưu nh trư c
hay h h
ó thông tin ư c truy n ch theo m t hư ng t ngu n tin t i nơi nh n
tin.
1.3.2. H th ng thông tin thu - phát
Có nhi m v truy n m t tin t c d
nh) t ngu n tin t i nơi nh n tin.
1.C u trúc sơ
2. Các
li u theo không gian (trên m t kho ng cách nh t
kh i: Hình 1.7
c i m ch y u
a) Là d ng h th ng h .
b) Bao g m 2 quá trình cơ b n.
12

13. Hình 1.7. Sơ
kh i h th ng thông tin dân d ng
Quá trình g n tin t c c n g i i vào m t t i tin t n s cao b ng cách b t dao
ng t i tin có m t thông s bi n thiên theo quy lu t c a tin t c g i là quá trình i u
ch t i thi t b phát. Quá trình tách tin t c kh i t i tin
l y l i n i dung tin t c t n s
th p t i thi t b thu g i là quá trình d i i u ch .
c) Ch t lư ng và hi u qu cũng như các c i m c a h do 3 y u t quy nh:
c
i m c a thi t b phát,
c i m c a thi t b thu và môi trư ng th c hi n quá trình
truy n tin ( a hình, th i ti t, nhi u...)
Ba y u t này ư c m b o nâng cao ch t lư ng m t cách riêng r
t hi u
qu thông tin cao, trong ó t i ngu n tin là các i u ki n ch
ng, hai y u t còn l i là
y ut b
ng.
d) Các ch tiêu quan tr ng nh t c a h :
D ng i u ch (AM, FM, analog, digital), công su t b c x c a thi t b phát,
kho ng cách và i u ki n môi trư ng truy n,
nh y và
ch n l c c a thi t b thu.
1.3.3. H
o lư ng i n t
H lo i này có nhi m v thu th p tin t c d li u v m t
nào ó
ánh giá thông s ho c tr ng thái c a chúng.
i tư ng hay quá trình
1. C u trúc kh i: Hình 1.8
Hình 1.8. H th ng o lư ng
2. Các
c i m cơ b n:
a) Là h c u trúc d ng h
13

14. b) Có hai phương pháp cơ b n th c hi n quá trình o: phương pháp ti p xúc (thi t b
u vào ti p xúc tr c ti p v i i tư ng o là ngu n tin) và phương pháp không ti p
xúc.
B bi n i u vào là quan tr ng nh t, có nhi m v bi n i thông s
i lư ng
c n o (thư ng d ng m t i lư ng v t lý) v d ng tín hi u i n t có tham s t l
v i i lư ng c n o. (Ví d : áp su t bi n i thành i n áp, nhi t
ho c
m hay
v n t c bi n i thành i n áp ho c dòng i n...).
c) S can thi p c a b t kỳ thi t b o nào vào
i tư ng o d n t i h qu là
i
tư ng o không còn
ng c l p và do ó x y ra quá trình m t thông tin t nhiên
d n n sai s o.
d) M i c g ng nh m nâng cao
chính xác c a phép o u làm tăng tính ph c t p;
tăng chi phí k thu t và làm xu t hi n các nguyên nhân gây sai s m i và ôi khi làm
gi m
tin c y c a phép o.
e) V nguyên t c có th th c hi n gia công tin t c o liên t c theo th i gian (phương
pháp analog) hay gia công r i r c theo th i gian (phương pháp digital). Y u t này
quy nh các
c i m k thu t và c u trúc. C th là
phương pháp analog,
i
lư ng o ư c theo dõi liên t c theo th i gian còn phương pháp digital i lư ng o
ư c l y m u giá tr
nh ng th i i m xác nh và so v i các m c cư ng
chu n
xác nh. Phương pháp digital cho phép ti t ki m năng lư ng, nâng cao
chính xác
ng.
và kh năng ph i ghép v i các thi t b x lý tin t
f) Có kh năng o nhi u thông s (nhi u kênh) hay o xa nh k t h p thi t b o v i
m t h th ng thông tin truy n d li u, o t
ng nh m t chương trình v ch s n ( o
i u khi n b ng µp)...
1.3.4. H t
i u ch nh
H có nhi m v theo dõi kh ng ch m t ho c vài thông s c a m t quá trình sao
cho thông s này ph i có giá tr n m trong m t gi i h n ã nh trư c (ho c ngoài gi i
h n này) t c là có nhi m v n nh thông s (t
ng) m t tr s hay m t d i tr s
cho trư c.
1. Sơ
c u trúc như Hình 1.9.
2. Các
c i m ch y u
a) Là h d ng c u trúc kín: thông tin truy n theo hai hư ng nh các m ch ph n h i.
b) Thông s c n o và kh ng ch
h n nh s n.
ư c theo dõi liên t c và duy trì
m c ho c gi i
Ví d : To (c n theo dõi kh ng ch ) ư c bi n i trư c tiên thành Ux sau ó, so sánh
Ux v i Uch
phát hi n ra d u và
l n c a sai l ch (Uch tương ng v i m c chu n
Tch ư c nh s n mà i tư ng c n ư c kh ng ch
ó). Sau khi ư c khu ch i
lư ng sai l ch ∆U = Ux - Uch ư c ưa t i kh i ch p hành
i u khi n tăng ho c
gi m Tx theo yêu c u tùy d u và
l n c a ∆U. S có 3 khà năng:
14

15. Hình 1.9. H t
ng i u ch nh
•
Khi ∆U = 0, ta có Tx = Tch. (Ux = Uch) i tư ng ang
nhánh thông tin ngư c không ho t ng.
•
Khi ∆U > 0 (Ux > Uch) Tx > Tch h
•
Khi ∆U < 0 Tx < Tch h
tr ng thái mong mu n,
i u ch nh làm gi m Tx .
i u ch nh làm tăng Tx. quá trình i u ch nh Tx ch
ng ng khi ∆U = 0.
c)
m n (chính xác) khi i u ch nh ph thu c vào:
•
chính xác c a quá trình bi n
•
phân d i c a ph n t so sánh (
•
chính xác c a quá trình bi n
•
i t Tch thành Uch
nh c a ∆U)
i Tx thành Ux
Tính ch t quán tính c a h .
d) Có th iêu ch nh liên t c theo th i gian (analog) hay gián o n theo th i gian mi n
sao t ư c giá tr trung bình mong i.
Phương pháp digital cho phép, ti t ki m năng lư ng c a h và ghép n i v i h
th ng t
ng tính toán.
e) Chú ý r ng, thông thư ng n u ch n m t ngư ng Uch ta nh n ư c k t qu là h
i u khi n có hành ng hay không tùy theo Ux ang l n hơn hay nh hơn Uch (và do
ó tham s v t lý c n theo dõi ang l n hơn hay nh hơn giá tr ngư ng nh s n t
trư c). Khi ch n ư c hai m c ngư ng Uchl vă Uch2 h s hành ng m i khi Ux n m
l t vào trong kho ng hai giá tr ngư ng ho c ngư c l i, i u này mang ý nghĩa th c t
hơn c a m t h t
ng i u ch nh. Trư ng h p v i m t m c ngư ng, h mang ý
nghĩa dùng
i u khi n tr ng thái (hành vi) c a i tư ng.
15

16. Chương 2
K THU T TƯƠNG T
2.1. CH T BÁN D N
I N - PH N T
M T M T GHÉP P-N
2.1.1. Ch t bán d n nguyên ch t và ch t bán d n t p ch t
a - C u trúc vùng năng lư ng c a ch t r n tinh th
Ta ã bi t c u trúc năng lư ng c a m t nguyên t
ng cô l p có d ng là các
m c r i r c. Khi ưa các nguyên t l i g n nhau, do tương tác, các m c này b suy
bi n thành nh ng d i g m nhi u m c sát nhau ư c g i là các vùng năng lư ng. ây
là d ng c u trúc năng lư ng i n hình c a v t r n tinh th .
Tùy theo tình tr ng các m c năng lư ng trong m t vùng có b
hay không, ngư i ta phân bi t 3 lo i vùng năng lư ng khác nhau:
i n t chi m ch
- Vùng hóa tr (hay còn g i là vùng y), trong ó t t c các m c năng lư ng
b chi m ch , không còn tr ng thái (m c) năng lư ng t do.
- Vùng d n (vùng tr ng), trong ó các m c năng lư ng
chi m ch m t ph n.
u ã
u còn b tr ng hay ch b
- Vùng c m, trong ó không t n t i các m c năng lư ng nào
ch hay xác su t tìm h t t i ây b ng 0.
i n t có th chi m
Tùy theo v trí tương i gi a 3 lo i vùng k trên, xét theo tính ch t d n i n
c a mình, các ch t r n c u trúc tinh th ư c chia thành 3 lo i (xét 00K) th hi n
trên hình 2.1.
Vùng d n
Vùng c m Eg
Vùng hóa tr
a)
Vùng d n
0 < Eg ≤ 2eV
Vùng d n
Vùng hóa tr
Vùng hóa tr
b)
c)
Hình 2.1: Phân lo i v t r n theo c u trúc vùng năng lư ng
al Ch t cách i n Eg > 2eV ; b) Ch t bán d n i n 0 < Eg ≤ 2eV; c) Ch t d n i n
Chúng ta ã bi t, mu n t o dòng i n trong v t r n c n hai quá trình ng th i:
quá trình t o ra h t d n t do nh
ư c kích thích năng lư ng và quá trình chuy n
ng có hư ng c a các h t d n i n này dư i tác d ng c a trư ng. Dư i ây ta xét
t i cách d n i n c a ch t bán d n nguyên ch t (bán d n thu n) và ch t bán d n t p
ch t mà i m khác nhau ch y u liên quan t i quá trình sinh (t o) các h t d n t do
trong m ng tinh th .
16

17. b- Ch t bán d n thu n
Hai ch t bán d n thu n i n hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) có c u trúc
vùng năng lư ng d ng hình 2.1b v i Eg = 0,72eV và Eg = 1,12eV, thu c nhóm b n
b ng tu n hoàn Mendeleep. Mô hình c u trúc m ng tinh th (1 chi u) c a chúng có
0
d ng hình 2.2a v i b n ch t là các liên k t ghép ôi i n t hóa tr vành ngoài.
K
chúng là các ch t cách i n. Khi ư c m t ngu n năng lư ng ngoài kích thích, x y ra
hi n tư ng ion hóa các nguyên t nút m ng và sinh t ng c p h t d n t do: i n t
b t kh i liên k t ghép ôi tr thành h t t do và
l i 1 liên k t b khuy t (l tr ng).
Trên
th vùng năng lư ng như hình 2.2b, i u này tương ng v i s chuy n i n
t t 1 m c năng lư ng trong vùng hóa tr lên 1 m c trong vùng d n
l i1m ct
do (tr ng) trong vùng hóa tr . Các c p h t d n t do này, dư i tác d ng c a 1 trư ng
ngoài hay m t Gradien n ng
có kh năng d ch chuy n có hư ng trong lòng tinh th
t o nên dòng i n trong ch t bán d n thu n.
Si
Si
Si
Si
Si
Si
+
Si
a)
Vïng dÉn
ni
1,12eV
Si
Si
pi
Vïng ho¸ trÞ
b)
Hình 2.2: a) M ng tinh th m t chi u c a Si. b) C u trúc vùng năng lư ng
K t qu là:
1) Mu n t o h t d n t do trong ch t bán d n thu n c n có năng lư ng kích thích
l n Ekt ≥ Eg
2) Dòng i n trong ch t bán d n thu n g m hai thành ph n tương ương nhau do
qúa trình phát sinh t ng c p h t d n t o ra (ni = Pi).
c - Ch t bán d n t p ch t lo i n
Ngư i ta ti n hành pha thêm các nguyên t thu c nhóm 5 b ng Mendeleep vào
m ng tinh th ch t bán d n nguyên ch t nh các công ngh
c bi t, v i n ng
10
18
3
kho ng 10
n 10 nguyên t /cm . Khi ó các nguyên t t p ch t th a m t i n t
vành ngoài, liên k t y u v i h t nhân, d d ng b ion hóa nh m t ngu n năng lư ng
y u t o nên m t c p ion dương t p ch t – i n t t do. Ngoài ra, hi n tư ng phát
sinh h t d n gi ng như cơ ch c a ch t bán d n thu n v n x y ra nhưng v i m c
y u hơn. Trên
th vùng năng lư ng, các m c năng lư ng t p ch t lo i này (g i là
17

18. t p ch t lo i n hay lo i cho i n t - Donor) phân b bên trong vùng c m, n m sát áy
vùng d n ( kho ng cách vài % eV).
Vïng dÉn
⊕
Vïng dÉn
Møc t¹p chÊt lo¹i n
⊕
−
Møc t¹p chÊt lo¹i p
−
Vïng ho¸ trÞ
Vïng ho¸ trÞ
a)
Hình 2.3:
b)
th vùng năng lư ng a) bán d n lo i n; b) bán d n lo i p
K t qu là trong m ng tinh th t n t i nhi u ion dương c a t p ch t b t ng và
dòng i n trong ch t bán d n lo i n g m hai thành ph n không b ng nhau t o ra: i n
t
ư c g i là lo i h t d n a s có n ng
là nn, l tr ng - lo i thi u s có n ng
pn (chênh nhau nhi u c p: nn >>pn).
d - Ch t bán dân t p ch t lo i p
N u ti n hành pha t p ch t thu c nhóm 3 b ng tu n hoàn Mendeleep vào tinh
th ch t bán d n thu n ta ư c ch t bán d n t p ch t lo i p v i c i m ch y u là
nguyên t t p ch t thi u m t i n t vành ngoài nên liên k t hóa tr (ghép ôi) b
khuy t, ta g i ó là l tr ng liên k t, có kh năng nh n i n t , khi nguyên t t p ch t
b ion hóa s sinh ra
ng th i 1 c p: ion âm t p ch t - l tr ng t do. M c năng
lư ng t p ch t lo i p n m trong vùng c m sát nh vùng hóa tr (Hình 2.3b) cho phép
gi i thích cách sinh h t d n c a ch t bán d n lo i này. Trong m ng tinh th ch t bán
d n t p ch t lo i p t n t i nhiêu ion âm t p ch t có tính ch t nh x t ng vùng và
dòng i n trong ch t bán d n lo i p g m hai thành ph n không tương ương nhau: l
tương ng
tr ng ư c g i là các h t d n a s , i n t h t thi u s , v i các n ng
là pp và np (pp >>np).
e- Vài hi n tư ng v t lí thư ng g p
Cách sinh h t d n và t o thành dòng i n trong ch t bán d n thư ng liên quan
tr c ti p t i các hi n tư ng v t lí sau:
Hi n tư ng ion hóa nguyên t (c a ch t t p ch t) là hi n tư ng g n li n v i quá
trình năng lư ng c a các h t. Rõ ràng s h t sinh ra b ng s m c năng lư ng b
chi m trong vùng d n hay s m c b tr ng trong vùng hóa tr . K t qu c a v t lý th ng
kê lư ng t cho phép tính n ng
các h t này d a vào hàm th ng kê Fermi – Dirac:
18

19. E max
n=
EV
∫ N(E)F(E)dE
∫ N(E)F(E)dE
p=
EC
(2-1)
Emin
v i n,p là nòng
i n t trong vùng d n và l tr ng trong vùng hóa tr .
Ec là m c năng lư ng c a áy vùng d n,
Ev là m c năng lư ng c a
nh vùng hóa tr ,
Emax là tr ng thái năng lư ng cao nh t c a i n t ,
Emin là tr ng thái năng lư ng th p nh t c a l tr ng,
N(E) là hàm m t
tr ng thái theo năng lư ng,
F(E) là hàm phân b th ng kê h t theo năng lư ng.
Theo ó ngư i ta xác
n = Nc exp( −
v i Nc, Nv là m t
h c (m c Fermi).
nh ư c:
E c − EF
)
KT
p = NV exp(
EF − E V
)
KT
(2-2)
tr ng thái hi u d ng trong các vùng tương ng EF là m c th hóa
K t qu phân tích cho phép có các k t lu n ch y u sau:
•
tr ng thái cân b ng, tích s n ng
ch t bán d n lo i nào)
hai lo i h t d n là m t h ng s (trong b t kì
nn . pn = ppnp = ni pi = ni2 = NCNVexp( - Eg/KT ) = const
nghĩa là vi c tăng n ng
lo i h t kia.
1 lo i h t này luôn kèm theo vi c gi m n ng
(2-3)
tương ng
Trong ch t bán d n lo i n có nn > > ni >>pp do ó s i n t t do luôn b ng s
lư ng ion dương t p ch t: nn = ND+. Tương t , trong ch t bán d n lo i p có pp >> ni
>> np) do ó s l tr ng luôn b ng s lư ng ion âm t p ch t: pp = NA- Hi n tư ng tái h p c a các h t d n
Hi n tư ng sinh h t d n phá h y tr ng thái cân b ng nhi t ng h c c a h h t
(n.p ≠ ni2). Khi ó ngư i ta thư ng quan tâm t i s gia tăng n ng
c a các h t thi u
s vì chúng có vai trò quy t nh t i nhi u cơ ch phát sinh dòng i n trong các d ng
c bán d n. Hi n tư ng tái h p h t d n là quá trình ngư c l i, liên quan t i các
chuy n d i i n t t m c năng lư ng cao trong vùng d n v m c th p hơn trong
vùng hóa tr . Hi n tư ng tái h p làm m t i ng th i 1 c p h t d n và ưa h h t v
l i 1 tr ng thái cân b ng m i.
Khi ó, trong ch t bán d n lo i n, là s
ki n n ng
i n t cao:
tái h p c a l tr ng v i i n t
 t 
∆p(t) = ∆p(0)exp − 
 τ 
 p
trong i u
(2-4)
ây: p(t) là m c gi m c a l tr ng theo th i gian.
19

20. p(0) là s lư ng l tr ng lúc t = 0 (có ư c sau 1 quá trình sinh h t)
τp là th i gian s ng c a l tr ng trong ch t bán d n lo i n (là kho ng th i gian
trong ó n ng
l tr ng dư gi m i e l n)
n(t) = n(o)exp(-t/τp )
(2-5)
Các thông s τp và τn quy t nh t i các tính ch t t n s (tác ng nhanh) c a các
d ng c bán d n. Dư i tác d ng c a i n trư ng, h t d n t do chuy n
ng nh
hư ng có gia t c t o nên 1 dòng i n (g i là dòng trôi) v i v n t c trung bình t l v i
cư ng
E c a trư ng:
vtb =µE Suy ra vtbn = - nµnE
(2-6)
vtbp = µpE
linh ng c a các h t d n tương ng
Trong ó µp, µn là các h s t l g i là
(v i ch t bán d n t p ch t ch t o t Ge có µn = 3800 cm2 / V.s ; µp = 1800 cm2/V.s,
t Si có µn = 1300 cm2/V.s ; µp = 500cm2/V.s).
T
ó, m t
dòng trôi g m hai thành ph n:
Itrôin = - q . n . vtbn
(2=7)
v i q là i n tích các h t.
Itrôip = q . p . vtbp
hay dòng trôi toàn ph n Itrôi = Itrôin + Itrôip
Itrôi = qE(µnn + µpp)
- Chuy n
(2-8)
ng khu ch tán c a các h t d n
Do có s chênh l ch v n ng
ng khu ch tán t l p có n ng
tán theo phương gi m c a n ng
theo không gian, các h t d n th c hi n chuy n
cao t i l p có n ng
th p. M t
dòng khu ch
có d ng:
Iktn = q . Dn ( - dn/dx ) = q . Dn . dn/dx
(2-9)
Iktp = q . Dp ( - dp/dx ) = - q . Dp. dp/dx
(2-10)
v i Dn và Dp là các h s t l g i là h s khu ch tán c a các h t tương ng.
Ngư i ta ch ng minh ư c các tính ch t sau:
D = µKT/q = UT. µ (h th c Einstein) .
Trong ó UT là th nhi t (UT ≈ 25mv
nhi t ô phòng T = 296oK)
Dn τn = Ln2 ; Dp τp = Lp2
Trong ó Ln’ Lp là quãng ư ng khu ch tán c a h t (là kho ng cách trong ó
n ng
h t khu ch tán gi m i e l n theo phương khu ch tán) ó cũng chính là
quãng ư ng trung bình h t d ch chuy n khu ch tán ư c trong th i gian s ng c a
nó.
20

21. 2.1.2. M t ghép p-n và tính ch nh lưu c a
t bán d n
a – M t ghép p-n khi chưa có i n áp ngoài
Khi cho hai ơn tinh th bán n t p ch t lo i n và lo i p ti p xúc công ngh v i
nhau, các hl n tư ng v t lí x y ra t i nơi ti p xúc là cơ s cho h u h t các d ng c
bán d n i n hi n i.
Hình 2.4 bi u di n mô hình lí tư ng hóa m t m t ghép p-n khi chưa có i n áp
ngoài t vào. V i gi thi t nhi t
phòng, các nguyên t t p ch t ã b ion hóa
hoàn toàn (nn = N+D; pp = N -A). Các hi n tư ng x y ra t i nơi ti p xúc có th mô t
tóm t t như sau:
p
n
−
p
⊕
n
Ikt
Itr
Etx
utx
Anèt
K tèt
Hình 2.24: M t ghép p- n khi chưa có i n trư ng ngoài
Do có s chênh l ch l n v n ng
(nn >>np và pp >>pn) t i vùng ti p xúc có hi n
tư ng khu ch tán các h t a s qua nơi ti p giáp, xu t hi n 1 dòng i n khu ch tán Ikt
hư ng t p sang n. T i vùng lân c n hai bên m t ti p xúc, xu t hi n m t l p i n tích
kh i do ion t p ch t t o ra, trong ó nghèo h t d n a s và có i n tr l n (hơn nhi u
c p so v i các vùng còn l i), do ó ng th i xu t hi n 1 i n trư ng n i b hư ng t
vùng N (l p ion dương ND) sang vùng P (l p ion âm NA ) g i là i n trư ng ti p xúc
Etx .
Ngư i ta nói ã xu t hi n 1 hàng rào i n th hay m t hi u th ti p xúc Utx. B d y
l p nghèo l(0) ph thu c vào n ng
t p ch t, n u NA = ND) thì l(0) i x ng qua m t
ti p xúc : lon = lop; thư ng NA >>ND nên lon >>lop và ph n ch y u n m bên lo i bán d n
pha t p ch t ít hơn (có i n tr su t cao hơn). i n trư ng Etx c n tr chuy n ng
c a òng khu ch tán và gây ra chuy n
ng gia t c (trôi) c a các h t thi u s qua
mi n ti p xúc, có chi u ngư c l i v i dòng khu ch tán. Quá trình này ti p di n s d n
21

22. t i 1 tr ng thái cân b ng ng: Ikt = Itr và không có dòng i n qua ti p xúc p-n. Hi u
th ti p xúc có giá tr xác l p, ư c xác nh b i
Utx =
KT  pp  KT  nn 
ln  =
ln 
q  p n  q  np 
 
 
(2-11)
V i nh ng i u ki n tiêu chu n, nhi t
phòng, Utx có giá tr kho ng 0,3V v i ti p
xúc p-n làm t Ge và 0,6V v i lo i làm t Si, ph thu c vào t s n ng
h t d n cùng
lo i, vào nhi t
v i h s nhi t âm (-2mV/K).
b – M t ghép p-n khi có i n trư ng ngoài
Tr ng thái cân b ng ng nêu trên s b phá v khi
trư ng ngoài. Có hai trư ng h p x y ra (h. 2.5a và b).
p
− ⊕
n
Et
p
−
t t i ti p xúc p-n m t i n
Et
⊕
n
Eng
Ikt
p −
⊕ n
Eng
Ikt
Hình 2.5: M t ghép p-n khi có i n áp phân c c
Khi i n trư ngnguài (Eng) ngư c chi u v i Etx (t c là có c c tính dương t vào
p, âm
t vào n) khi ó Eng ch y u
t lên vùng nghèo và x p ch ng v i Etx nên
cư ng
trư ng t ng c ng t i vùng lo gi m i do ó làm tăng chuy n ng khu ch
tán Ikt ↑ ngư i ta g i ó là hi n tư ng phun h t a s qua mi n ti p xúc p-n khi nó
ư c m . Dòng i n trôi do Ext gây ra g n như gi m không áng k do n ng
h t
thi u s nh . Trư ng h p này ng v i hình 2.5a g i là phân c c thu n cho ti p xúc pn. Khi ó b r ng vùng nghèo gi m i so v i lo. Khi Eng cùng chi u v i Etx (ngu n
ngoài có c c dương t vào n và âm d t vào p, tác d ng x p ch ng i n trư ng t i
vùng nghèo, dòng Ikt gi m t i không, dòng Itr có tăng chút ít và nhanh n m t giá tr
bão hòa g i là dòng i n ngư c bão hòa c a ti p xúc p-n. B r ng vùng nghèo tăng
lên so v i tr ng thái cân b ng. Ngư i ta g i ó là s phân c c ngư c cho ti n xúc pn.
K t qu là m t ghép p-n khi t trong 1 i n trư ng ngoài có tính ch t van: d n
i n không i x ng theo 2 chi u. Ngư i ta g i ó là hi u ng ch nh lưu c a ti p xúc
p-n: theo chi u phân c c thu n (UAK > 0), dòng có giá tr l n t o b i dòng h t a s
phun qua ti p giáp p-n m , theo chi u phân c c ngư c (Usk< 0) dòng có giá tr nh
hơn vài c p do h t thi u s trôi qua ti p giáp p-n kh i. ây là k t qu tr c ti p c a
hi u ng i u bi n i n tr c a l p nghèo c a m t ghép p-n dư i tác
ng c a
trư ng ngoài.
22

23. c–
c tuy n Von –Ampe và các tham s cơ b n c a i t bán d n
i t bán d n có c u t o là m t chuy n ti p p-n v i hai i n c c n i ra phía mi n p
là an t, phía mi n n là kat t.
ImA
Ge
Si
1
UAK (V)
2
µA
3
Hình 2.6:
c tuy n Von – Ampe c a iôt bán d n
N i ti p i t bán d n v i 1 ngu n i n áp ngoài qua 1 i n tr h n ch dòng, bi
i cư ng
và chi u c a i n áp ngoài, ngư i ta thu ư c c tuy n Von-Ampe c
t có d ng hình 2.6. ay là 1 ư ng cong có d ng ph c t p, chia làm 3 vùng rõ r
Vùng (1) ng v i trư ng h p phân c c thu n vùng (2) tương ng v i trư ng h
phân c c ngư c và vùng (3) ư c g i là vùng ánh th ng ti p xúc p-n.
n
a
t:
p
Qua vi c phân tích c tính Von-Ampe gi a lí thuy t và th c t ngư i ta rút ư c
các k t lu n ch y u sau:
Trong vùng (1) và (2) phương trình mô t

U  
IA = IS(T)exp  AK  −1
 m.U 
T



trong ó
ư ng cong có d ng:
(2-12)
 D .n D p 
IS = q.s.  n po + p n 
 L
Lp 
 n

g i là dòng i n ngư c bão hòa có giá tr g n như không ph thu c vào UAK, ch ph
23

24. thu c vào n ng
h t thi u s lúc cân b ng, vào
dài và h s khu ch tán t c là
vào b n ch t c u t o ch t bán d n t p ch t lo i n và p và do ó ph thu c vào nhi t
.
UT = KT/q g i là th nhi t;
T= 300 0K v i q = 1,6.10 – 19 C, k = 1,38.10-23 J/K
UT có giá x p x 25,5mV; m = (1 ÷ 2) là h s hi u ch nh gi a lí thuy t và th c t
- T i vùng m (phân c c thu n): UT và Is có ph thu c vào nhi t
cong ph thu c vào nhi t
v i h s nhi t ư c xác nh b i
theo nhi t .
∂UAK
∂T
IA =const
≈ −2
nên d ng ư ng
o hàm riêng UAK
mV
K
nghĩa là khi gi cho òng i n thu n qua van không
nhi t
v it c
-2mV/K.
i, i n áp thu n gi m t l theo
- T i vùng khóa (phân c c ngư c) giá tr dòng bão hòa Is nh (10- 12 A/cm2 v i Si và
10-6 A/cm2 v i Ge và ph thu c m nh vào nhi t
v im c
+10% giá tr /0k:
Is ( T = 100K) = Is t c là òng i n ngư c tăng g p ôi khi gia s nhi t
tăng 10OC
- Các k t lu n v a nêu i v i Is và UAK ch rõ ho t ng c a iôt bán d n ph thu c
m nh vào nhi t
và trong th c t các m ch i n t có s d ng t i i t bán d n
ho c tranzito sau này, ngư i ta c n có nhi u bi n pháp nghiêm ng t
duy trì s
n
nh c a chúng khi làm vi c, ch ng (bù) l i các nguyên nhân k trên do nhi t
gây
ra.
l n) dòng i n ngư c tăng t ng t
- T i vùng ánh th ng (khi UAK < 0 và có tr s
trong khi i n áp gi a an t và kat t không tăng. Tính ch t van c a i t khi ó b phá
ho i. T n t i hai ang ánh th ng chính:
•
ánh th ng vì nhi t do ti p xúc p-n b nung nóng c c b , vì va ch m c a h t thi u
s ư c gia t c trong trư ng m nh. i u này d n t i quá trình sinh h t
t (ion hóa
nguyên t ch t bán d n thu n, có tính ch t thác lũ) làm nhi t
nơi ti p xúc ti p t c
tăng. Dòng i n ngư c tăng t bi n và m t ghép p-n b phá h ng.
•
ánh th ng vì i n do hai hi u ng: ion hóa do va ch m gi a h t thi u s ư c
gia t c trong trư ng m nh c 105V/cm v i nguyên t c a ch t bán d n thu n thư ng
x y ra các m t ghép p-n r ng (hi u ng Zener) và hi u ng xuyên h m (Tuner) x y
ra các ti p xúc p-n h p do pha t p ch t v i n ng
cao liên quan t i hi n tư ng
nh y m c tr c ti p c a i n t hóa tr bên bán d n p xuyên qua rào th ti p xúc sang
vùng d n bên bán d n n.
Khi phân tích ho t ng c a i t trong các m ch i n c th , ngư i ta thư ng s
d ng các i lư ng (tham s ) c trưng cho nó. Có hai nhóm tham s chính v i m t
i t bán d n là nhóm các tham s gi i h n c trưng cho ch
làm vi c gi i h n c a
i t và nhóm các tham s
nh m c c trưng cho ch
làm vi c thông thư ng.
- Các tham s gi i h n là:
•
i n áp ngư c c c i
i t còn th hi n tính ch t van (chưa b ánh th ng):
Ungcmax (thư ng giá tr Ungcmax ch n kho ng 80% giá tr i n áp ánh th ng U t)
• Dòng cho phép c c i qua van lúc m : IAcf.
24

25. •
•
•
Công su t tiêu hao c
T n s gi i h n c a
fmax.
Các tham s
nh m
i n tr 1 chi u c a
Rd =
•
c i cho phép trên van
chưa b h ng vì nhi t: PAcf.
i n áp (dòng i n) t lên van
nó còn tính ch t van:
c ch y u là:
i t:

UAK UT  IA
=
ln + 1
I

IA
IA  S

(2-13)
i n tr vi phân (xoay chi u) c a i t:
r =
∂UAK
UT
=
∂IA
IA + IS
(2-14)
UT
≈ rdth do IA l n nên giá tr rd nh và gi m nhanh theo m c tăng
IA
U
c a IA; v i nhánh ngư c T ≈ rdngc l n và ít ph thu c vào dòng giá tr r th và r ngc
IS
càng chênh l ch nhi u thì tính ch t van càng th hi n rõ.
• i n dung ti p giáp p-n: l p i n tích kh i l0 tương ương như 1 t i n g i là
i n dung c a m t ghép p-n: Cpn = Ckt + Crào.
Trong ó Crào là thành ph n i n dung ch ph thu c vào i n áp ngư c (vài ph n
ch c pF) và Ckt là thành ph n ch ph thu c vào i n áp thu n (vài pF).
V i nhánh thu n
Hình 2.6a: Kí hi u và d ng óng gói th c t c a i t
25

26. nh ng t n s làm vi c cao, ngư i ta ph i
ý t i nh hư ng c a Cpn t i các
tính ch t c a m ch i n.
c bi t khi s d ng i t ch
khóa i n t
óng m v i
nh p cao, i t c n m t th i gian quá
h i ph c l i tính ch t van lúc chuy n t m
sang khóa. i n áp m van UD là giá tr i n áp thu n t lên van tương ng
dòng
thu n t ư c giá tr 0,1Imax.
Ngư i ta phân lo i các i t bán d n theo nhi u quan i m khác nhau:
• Theo c i m c u t o có lo i i t ti p i m, i t ti p m t, lo i v t li u s d ng:
Ge hay Si.
• Theo t n s gi i h n fmax có lo i i t t n s cao, i t t n s th p.
• Theo công su t pAcf có lo i i t công su t l n, công su t trung bình ho c công
su t nh (IAcf < 300mA)
• Theo nguyên lý ho t ng hay ph m vi ng d ng có các lo i iôt ch nh lưu, iôt
n nh i n áp ( iôt Zener), iôt bi n dung (Varicap), iôt s d ng hi u ng
xuyên h m ( iôt Tunen)….
Chi ti t hơn, có th xem thêm trong các tài li u chuyên ngành v d ng c bán d n
i n.
Hình2.6b:
iôt phát quang ( light – emitting diode: LED)
Khi xét iôt trong m ch th c t , ngư i ta thư ng s d ng sơ
i t tương ng v i 2 trư ng h p m và khóa c a nó (xem h.2.7)
tương ương c a
26

27. Hình 2.7: Sơ
T
ó ta có:
tương ương c a i t bán d n lúc m (a) và lúc khóa (b)
Uth − E th
r th
Ungc
= IS +
r ngc
Ith =
Ingc
V i r th ≈ rB i n tr ph n
tuy n Von-Ampe. Và r ngc là
Von-Ampe.
bazơ c a iôt hay
d c trung bình c a vùng (1) c
d c trung bình c a nhánh ngư c (2) c a c tuy n
27

28. 2.1.3. Vài ng d ng i n hình c a iôt bán d n
28

29. Hình 2.8: Các m ch ch nh lưu công su t nh và mô ph ng ho t
ng
Trong ph n này, chúng ta xét t i m t s
ng d ng i n hình c a iôt trong các
m ch ch nh lưu, h n ch biên , n nh i n áp.
a- B ch nh lưu công su t nh
S d ng tính ch t van c a iôt bán d n, các m ch ch nh lưu i n hình nh t (công
su t nh ), ư c cho trên hình 2.8a,b,c,d.
ơn gi n cho vi c phân tích ho t
ng và rút ra các k t lu n chính v i các
m ch trên, chúng ta xét v i trư ng h p t i c a m ch ch nh lưu là i n tr thu n, sau
ó có lưu ý các c i m khi t i có tính ch t i n dung hay i n c m và v i gi thi t
các van iôt là lí tư ng, i n áp vào có d ng hình sin phù h p v i th c t
i n áp
m ng 110V/220V xoay chi u, 50Hz.
- M ch ch nh lưu hai n a chu kì: Nh bi n áp ngu n, i n áp m ng ưa t i sơ c p
ư c bi n i thành hai i n áp hình sin U2.1 và U2.2 ngư c pha nhau trên th c p.
Tương ng v i n a chu kì dương (U21 > 0, U22 <0) D1 m D2 khóa. Trên Rt dòng nh n
ư c có d ng 1 chi u là i n áp n a hình sin do U21 qua D1 m t o ra. Khi i n áp
vào i d u (n a chu kì âm) (U21 < 0, U22 > 0) D1 khóa D2 m và trên Rt nh n ư c
dòng do D2 t o ra (h.2.9).
• Giá tr trung bình c a i n áp trên t i ư c xác nh theo h th c (1.15):
π
1
2 2
Uo = ∫ 2U2 sinωinωt =
U2 = 0,9U2
π0
π
(2-15)
V i U2 là giá tr hi u d ng c a i n áp trên 1 cu n c a th c p bi n áp.
• Giá tr trung bình c a dòng i n trên t i i v i trư ng h p t i thu n tr
It = Uo/Rt
(2-16)
29

30. Hình 2.9: Gi n
i n áp c a m ch ch nh lưu
Khi ó dòng qua các iôt D1 và D2 là
Ia1 = Ia2 = It/2
(2-17)
Và dòng c c i i qua iôt là
Iamax = π, Ia = πIt / 2
(2-18)
•
ánh giá
b ng ph ng c a i n áp trên t i sau khi ch nh lưu, thư ng s
d ng h s
p m ch (g n sóng), ư c nh nghĩa
i v i thành ph n sóng
b c n;
qn = Unm / Uo
(2-19)
Trong ó Unm là biên
sóng có t n s nω; U0 là thành ph n i n áp 1 chi u trên
t i
q1 = U1m / U o = 2 / (m2 – 1) v i m là s pha ch nh lưu
q1 = 0,67 (v i m ch ch nh lưu hai n a chu kì m = 2).
i n áp ngư c c c i t vào van khóa b ng t ng i n áp c c i trên 2 cu n
th c p c a bi n áp
Ungcmax = 2 2U2 = 3,14U0
(2-20)
Khi ó c n ch n van D1, D2 có i n áp ngư c cho phép
30

31. Ungccf > Ungcmax = 3,14Uo
•
Khi dùng t i là t l c C ( ư ng
t nét trên hình 2.8a) ch
xác l p, do hi n
tư ng n p và phóng i n c a t C m ch lúc ó làm vi c ch
không liên t c như
trư ng h p v i t i i n tr . Trên hình 2.9b v i trư ng h p t i i n dung, ta th y rõ s
khác bi t v i trư ng h p t i i n tr , lúc này m i van ch làm vi c trong kho ng th i
gian θ1 ÷ θ2 (v i van D2) và θ3 ÷ θ4 (v i van D1) nh hơn n a chu kì và thông m ch n p
cho t t ngu n U2.2 và U2.1.
Trong kho ng th i gian còn l i, các van u khóa (do i n áp trên t ã n p l n
hơn giá tr t c th i c a i n áp pha tương ng U2.2 và U2.1). Lúc ó t C phóng i n
và cung c p i n áp ra trên Rt.
Các tham s chính c a m ch trong trư ng h p này có thay i, khi ó
Uo = 1,41 U2
(2-21)
Và
q1 ≤ 0,02
(khi ch n h ng s th i gian m ch phóng c a t τ = RC l n) còn Ungcmax không i
so v i trư c ây.
•
N u xét m ch hình 2.8a v i t ng n a cu n th c p bi n áp ngu n làm vi c v i 1
van tương ng và m ch t i ta có 2 m ch ch nh lưu m t n a chu kì là d ng sơ
ơn
gi n nh t c a các m ch ch nh lưu. D a vào các k t qu ã phân tích trên, d dàng
suy ra các tham s c a m ch này tuy nhiên chúng ch ư c s d ng khi các yêu c u
v ch t lư ng ngu n (hi u su t năng lư ng, ch tiêu b ng ph ng c a Ut…) òi h i
th p.
- M ch ch nh lưu c u
Hình 2.10: Sơ
nguyên lý m ch ch nh lưu c u
M ch i n nguyên lí c a b ch nh lưu c u cho trên hình 2.8b, trong ó c a g m 4
van iôt ã ư c kí hi u thu g n: n u v
y
c u ch nh lưu ta có hình 2.10.
Trong t ng n a chu kì c a i n áp th c p U2, m t c p van có anôt dương nh t và
katôt âm nh t m , cho dòng m t chi u ra Rt, c p van còn l i khóa và ch u m t i n áp
ngư c c c i b ng biên
U2m. Ví d
ng v i n a chu kì dương c a U2, c p van
D1D3 m , D2D4 khóa. Rõ ràng i n áp ngư c c c i t lên van lúc khóa có giá tr
b ng m t n a so v i trư ng h p b ch nh lưu hai n a chu kì dùng hai iôt ã xét trên,
ây là ưu i m quan tr ng nh t c a sơ
c u. Ngoài ra, k t c u th c p c a bi n áp
ngu n ơn gi n hơn. Các tham s chính c a m ch là:
•
i n áp 1 chi u lúc vào h m ch Rt.
31

32. Urao = 2U2 − 2UD
(2-22)
V i UD là i n áp thu n trên các van m .
•
i n áp 1 chi u lúc có t i Rt:
Ura ∞ = Urao 1 − Ri /2R v
(2-23)
V i Ri là n i tr tương ương c a ngu n xoay chi u
Ri = [(U2o /U2) – 1] U2/ I2 các giá tr U2I2 là i n áp và dòng i n cu n th c p bi n
áp.
RV là i n tr tương ương c a t i Rv = Ura ∞ / Ira
• Công su t danh nh c a bi n áp ngu n
Pba = 1,2 Ira ( Ura ∞ + 2UD)
(2-24)
(
)
i n áp ngư c c c i trên van khóa:
Ungcmax = 2U2 = (π/2)Ura0
(2-15)
Khi có t i i n dung, m ch làm vi c ch
xung liên quan t i th i gian phóng
c a t C lúc các van
u khóa và th i gian n p lúc m t c p van m gi ng như ã
phân tích v i m ch ch nh lưu hai n a chu kì. Lúc ó, dòng i n xung qua c p van m
n p cho t C là:
U − Ura ∞
Urao
ID = rao
=
(2-26)
Ri
2.RiR v
Có ph thu c vào n i tr Ri c a ngu n xoay chi u và càng l n khi Ri càng nh .
i n áp ra t i thi u lúc này xác nh b i:
Uramin = Ura ∞ - 2U gs max / 3
(2-27)
Trong ó Ugsmax là i n áp g n sóng c c i:
U gs max = Ira ( 1-
Ri / 2 Rv )
(2-28)
M ch hình 2.8c cho phép nh n ư c 1 i n áp ra 2 c c tính
i x ng v i i m
chung, có th phân tích như hai m ch hình 2.8a làm vi c v i 2 n a th c p c a bi n
áp ngu n có i m gi a n i t.
M ch hình 2.8d cho phép nh n ư c i n áp 1 chi u có giá tr g p ôi i n áp ra
trong các m ch ã xét trên và có tên là m ch ch nh lưu b i áp. n a chu kì u (n a
chu kì âm) c a U2, van D1 m n p cho t C1 t i i n áp Uc1 ≈ U2m = 2 U2. n a chu
kì ti p sau (n a chu kì dương) D2 m và i n áp n p cho t C2 có giá tr nh:
Uc2 ≈ Uc1 + U2m ≈ U2m = 2 2 U2
N u
ý các i u ki n th c t (khi
l n c a C1, h u h n) giá tr i n áp 1 chi u
sau b ch nh lưu b i áp có
l n c hai l n giá tr này b ch nh lưu c u t i i n
dung.
Ngoài ng d ng trong các m ch ch nh lưu như ã k trên, iôt còn ư c s d ng
trong lĩnh v c ch nh lưu công su t l n.
4
b- Các m ch ghim
M t ng d ng i n hình khác c a i t bán d n là s
(m ch h n ch biên ).
d ng trong các m ch ghim
32

33. Hình 2.11: Các m ch h n ch n i ti p
Hình 2.11 là các m ch h n ch n i ti p ( iôt h n ch m c n i ti p v i m ch t i).
Xét trong trư ng h p ơn gi n khi Uvào là m t i n áp hình sin không có thành
ph n 1 chi u và gi thi t iôt là lí tư ng (ngư ng m khóa x y ra t i giá tr i n áp
gi a 2 c c c a nó b ng không U = 0).
Khi Ud ≥ 0 iôt m và i n áp ra b ng:
R th + Rng
R
Ura1 =
Uv +
E
(2-30)
R + R th + Rng
R + R th + Rng
V i Rth là giá tr trung bình c a i n tr thu n iôt, Rng là i n tr trong c a ngu n
U vào
Khi U < 0 iôt khóa i n áp ra b ng:
Rngc + Rng
R
(2-31)
Ura2 =
Uv +
E
R + Rngc + Rng
R + Rngc + Rng
V i Rngc là giá tr trung bình c a i n tr ngư c iôt.
N u th c hi n i u ki n Rth + Rng << R << Rngc + Rng thì
R
R + Rngc + Rng
≈ 0 và
R
≈1
R + R th + Rng
Do ó Ura1= Uvào , Ura2≈ E
i u ki n U = 0 x y ra khi Uvào = E nên ngư ng h n ch c a m ch b ng E. T c là
v i m ch h n ch trên (a) th c hi n i u ki n:
Khi Uv ≥ E , U < 0 có Ura2 = E
khi Uv < E , U > 0 có Ura1 = Uvào
m ch h n ch dư i (c) có:
Khi Uv ≥ E , U > 0 có Ura1 = Uvào
khi Uv < E , U < 0 có Ura2 = E
Khi thay i giá tr E ngư ng h n ch s thay
Uvmax v i Uvmax và biên
c a i n áp vào.
i trong m t d i r ng t - Uvmax < E <
33

34. Trư ng h p riêng khi ch n E = 0 ta có m ch h n ch m c 0 (m ch ghim l y 1 c c
tính c a tín hi u vào hay m ch ch nh lưu n a chu kỳ ã xét trư c).
Cũng có th m c i t song song v i m ch ra như hình 2. 12 lúc ó ta có m ch h n
ch ki u song song.
T
i u ki n: Rth ≤ Ro ≤ Rt ≤ Rngc có
V i m ch hình 2.12a
Khi Uv ≥ E , U > 0 có Ura = E
khi Uv < E , U < 0 có Ura = Uvào
m ch h n ch 2.12b có:
Khi Uv ≥ E , U < 0 có Ura = Uvào
khi Uv < E , U > 0 có Ura = E
Hình 2.12: Các m ch h n ch trên (a) và m ch h n ch dư i (b)
Lưu ý r ng n u
ý n ngư ng m c a iôt th c th (lo i Si c + 0,6V và lo i
Ge c + 0,3V) thi ngư ng h n ch c a các m ch trên b thay i i 1 giá tr tương ng
v i các m c này.
c-
n
nh i n áp b ng i t Zener
i t n áp làm vi c nh hi u ng thác lũ c a chuy n ti p p-n khi phân c c ngư c.
Trong các iôt thông thư ng hi n tư ng ánh th ng này s làm h ng iôt, nhưng
trong các i t n nh do ư c ch t o c bi t và khi làm vi c m ch ngoài có i n tr
h n ch dòng ngư c (không cho phép nó tăng quá dòng ngư c cho phép) nên iôt
ánh th ng nhưng không h ng. Khác v i iôt thông d ng, các
luôn làm vi c ch
iôt n nh công tác
ch
phân c c ngư c. Nh ng tham s kĩ thu t c a iôt
Zener là:
- i n áp n nh Uz ( i n áp Zener) là i n áp ngư c t lên i t làm phát sinh ra
i v i m i i t n áp ch có m t kho ng r t h p
hi n tư ng ánh th ng. Trên th c t
mà nó có th n nh ư c. Kho ng này b gi i h n m t m t b i kho ng c tuy n
c a iôt t ph m vi dòng bão hòa sang ph m vi ánh th ng làm dòng tăng t ng t và
b i công su t tiêu hao cho phép hay dòng c c i cho phép.
- i n tr
ng rdz c a i t Zener ư c
i m lâm vi c.
rdz =
dU2
dIz
nh nghĩa là
d c
c tuy n tĩnh c a i t t i
(2-32)
34

35. Hình 2.13: Kh o sát n áp b ng di t Zener
Căn c vào (2-32) có th th y r ng
c c a c tuy n ph n ánh th ng có
ng b ng không
tác d ng quy t nh n ch t lư ng n nh c a i t. Khi i n tr
(lúc ó ph n c tuy n ánh th ng song song v i tr c tung) thì s
n nh i n áp t
t i m c lí tư ng.
Như hình 2.13a,
th c hi n ch c năng n nh ngư i ta thư ng m c n i ti p
v i iôt Zener m t i n tr và tác d ng n nh ư c ch ng minh b ng
th trên
hình 2.13b.
Có th thi t l p quan h hàm s gi a i n tr
ng và i n áp n nh c a iôt.
Ví d
i v i lôt Zener Si, công su t tiêu hao 0,5W có d ng
th như hình 2.13c. T
th này th y i n tr
ng c c ti u khi i n áp vào kho ng 6 n 8V. Trong kho ng
i n áp này xu t hi n ng th i hi n tư ng ánh th ng Zener và ánh th ng thác lũ
làm cho dòng ngư c tăng lên t ng t.
iôt.
i n tr
tĩnh Rt ư c tính b ng t s gi a i n áp
Rt = UZ / IZ
t vào và dòng i n i qua
(2-33)
Dòng i n và i n áp k trên ư c xác nh t
i m công tác c a iôt (h.2.13b).
i n tr tĩnh ph thu c r t nhi u vào dòng ch y qua iôt.
35

36. H s n nh ư c nh nghĩa b ng t s gi a các bi n
i n qua iôt và i n áp rơi trên iôt do dòng này gây ra:
i tương
Z = (dIz / Iz) (dUz / Uz) = R / rdz = Rt / rdz
i c a dòng
(2-34)
I
V
Hình 2.14:Bù nhi t dùng hai iôt
Hình 2.15:
c tuy n bù nhi t
Chúng ta th y h s này chính b ng t s gi a i n tr tĩnh và i n tr
i m công tác c a iôt.
ng t i
t h s n nh cao, v i m t s bi n i òng i n qua iôt ã cho trư c,
i n áp rơi trên iôt (do dòng này gây ra) ph i bi n i nh nh t. Các iôt n nh Si
thư ng có Z ≥ 100. Tr kháng ra c a m ch n nh cũng là m t thông s ch y u
ánh giá ch t lư ng c a m ch:
Rra = Ura / Ira
ây Ura là gia s c a i n áp ra, gây ra b i gia s
Ira c a dòng t i.
Rõ ràng t s v ph i càng nh thì ch t lư ng m ch n nh càng cao, vì th các
m ch n nh dùng i t Zener có i n tr ra càng nh càng t t. ( i u này phù h p v i
vai trò m t ngu n i n áp lí tư ng).
- H s nhi t
c a i n áp n nh θt, h s này cho bi t s bi n
i n áp n nh khi nhi t
thay i 1oC :
θt =(1 / Uz)(duz / dt) | lz = const
i tương
ic a
(2-35)
H s này xác nh b i h s nhi t
c a i n áp ánh th ng chuy n ti p p-n.
S ph thu c c a i n áp n nh vào nhi t
có d ng
Uz = Uzo [1 + θT (T - To)]
Trong ó: Uzo là i n áp n
nh c a iôt Zener
(2-36)
nhi t
To
H s nhi t
θt có giá tr âm n u hi n tư ng ánh th ng ch y u do hi u ng
Zener gây ra. Nó có giá tr dương n u hi n tư ng ánh th ng ch y u do hi n tư ng
thái lũ gây ra.
36

37. H s nhi t dương c a lôt Zener có th bù tr cho h s nhi t
âm c a iôt
ch nh lưu nhi t
thông thư ng và có h s nhi t c a c t h p có th
t
n
0,0005%/OC.
C n chú ý là h s nhi t
c a i n áp n nh t i m t giá tr i n áp nào ó
trong kho ng t 5 n 7V, b ng 'không. S dĩ như v y là vì trong kho ng nhi t
này
t n t i c hai hi n tư ng ánh th ng là Zener và thác lũ mà h s nhi t c a hai hi u
ng này l i ngư c d u cho nên có ch chúng tri t tiêu l n nhau. ây là m t c i m
r t áng quý, ch xu t hi n t i m công tác c a t ng iôt Zener trong kho ng t 5
n 7V. Trên hình 2.15 trình bày c tuy n c a 3 iôt o hai nhi t
khác nhau.
Nh ng vòng tròn ánh u i m công tác c a iôt t i ó h s nhi t b ng không.
Th c hi n bài th c t p v “Kh o sát m ch ch nh lưu” qua mô ph ng
37

38. 2.2. PH N T
HAI M T GHÉP P-N
N u trên cùng m t
bán d n l n lư t t o ra hai ti p giáp công ngh p-n g n
nhau thì ta ư c m t d ng c bán d n 3 c c g i là tranzito bipolar, có kh năng
khu ch
i tín hi u i n. Nguyên lí làm vi c c a tranzito d a trên
c tính i n c a
t ng ti p giáp p-n và tác d ng tương h gi a chúng.
2.2.1. C u t o, nguyên lí làm vi c,
bipolar
c tuy n và tham s c a tranzito
a) C u t o: tranzito có c u t o g m các mi n bán d n p và n xen k nhau, tùy theo
trình t s p x p các mi n p và n mà ta có hai lo i c u t o i n hình là pnp và npn như
trên hình 2.16.
t o ra các c u trúc này ngư i ta áp d ng nh ng phương pháp
công ngh khác nhau như phương pháp h p kim, phương pháp khu ch tán, phương
pháp epitaxi...
p
n
p
E
n
C
JE
JC
B
a)
p
n
E
JE
C
JC
B
b)
Hình 2.16 : Mô hình lí tư ng hóa cùng kí hi u c a tranzito pnp (a) và npn (b)
Mi n bán d n th nh t c a tranzito là mi n emitơ v i c i m là có n ng
t p
ch t l n nh t, i n c c n i v i mi n này g i là c c emitơ. Mi n th hai là mi n bazơ
v i n ng
t p ch t nh và
dày c a nó nh c µm, i n c c n i v i mi n này g i
t p ch t trung hình và i n c c
là c c bazơ. Mi n còn l i là mi n colectơ v i n ng
tương ng là colectơ. Ti p giáp p-n gi a mi n emitơ và bazơ g i là ti p giáp emitơ
(JE) ti p giáp pn gi a mi n bazơ và mi n colectơ là ti p giáp colectơ (JC) V kí hi u
tranzito c n chú ý là mũi tên
t gi a c c emitơ và bazơ có chi u t bán d n p
sang bán d n n. V m t c u trúc, có th coi tranzito như 2 iôt m c i nhau như hình
2.17. ( i u này hoàn toàn không có nghĩa là c m c 2 t như hình 2-17 là có th
th c hi n ư c ch c năng c a tranzito. B i vì khi ó không có tác d ng tương h l n
nhau c a 2 ti p p-n. Hi u ng tranzito ch x y ra khi kho ng cách gi a 2 ti p giáp nh
hơn nhi u so v i
dài khu ch tán c a h t d n).
38

39. n
p
n
E
C
B
Hình 2.17: Phân tích c u t o tranzito thành hai i t và m ch tương h
b) Nguyên lí làm vi c:
tranzito làm vi c, ngư i ta ph i ưa i n áp 1 chi u t i các
i n c c c a nó, g i là phân c c cho tranzito.
i v i ch
khu ch i thì JE phân
c c thu n và JC phân c c ngư c như hình 2-18.
Hình 2.18: Sơ
phân c c c a tranzito npn (a) và pnp (b)
ch
khu ch
i
phân tích nguyên lí làm vi c ta l y tranzito pnp làm ví d . Do JE phân c c thu n
các h t a s (l tr ng) t mi n p phun qua JE t o nên dòng emitơ (IE). Chúng t i
vùng bazơ tr thành h t thi u s và ti p t c khu ch tán sâu vào vùng bazơ hư ng t i
JC. Trên ư ng khu ch tán m t ph n nh b tái h p v i h t a s c a bazơ t o nên
dòng i n c c bazơ (IB). Do c u t o mi n bazơ m ng nên g n như toàn b các h t
khu ch tán t i ư c b c a JC và b trư ng gia t c (do JC phân c c ngư c) cu n qua
t i ư c mi n colectơ t o nên dòng i n colectơ (IC) Qua vi c phân tích trên rút ra
ư c h th c cơ b n v các dòng i n trong tranzito (h th c g n úng do b qua
dòng ngư c c a JC)
IE = IB + IC
(2-37)
ánh giá m c hao h t dòng khu ch tán trong vùng bazơ ngư i ta
h s truy n t dòng i n α c a tranzito.
α = IC / IE
h s α xác
t t.
nh nghĩa
(2-38)
nh ch t lư ng c a tranzito và có giá tr càng g n 1 v i các tranzito lo i
39

40. ánh giá tác d ng i u khi n c a dòng i n IB t i dòng colectơ IC ngư i ta
nh nghĩa h s khu ch i dòng i n β c a tranzito.
β = IC / IB
(2:39)
β thư ng có giá tr trong kho ng vài ch c n vài trăm. T các bi u th c (2-37), (238), (2-39) có th suy ra vài h th c hay ư c s d ng i v i tranzito:
IE = IB (1 + β)
(240)
α = β / (1+ β)
(2-41)
c) Cách m c tranzito và tham s
ch
tín hi u nh
Khi s d ng, v nguyên t c có th l y 2 trong s 3 c c c a tranzito là u vào và
c c th 3 còn l i cùng v i m t c c u vào làm u ra. Như v y có t t c 6 cách m c
m ch khác nhau. Nhưng dù m c th nào cũng c n có m t c c chung cho c
u vào
và u ra. Trong s 6 cách m c y ch có 3 cách là tranzito có th khu ch i công
su t ó là cách m c chung emitơ (EC), chung bazơ (BC), chung colectơ (CC) như hình
2.19. Ba cách m c còn l i không có ng d ng trong th c t .
U1 (vao)
U2 (ra)
U1 (vao)
U2 (ra)
Echung
U2 (ra)
U1 (vao)
Bchung
Cchung
Hình 2.19: Phương pháp m c tranzito trong th c t
T trái sang ph i : Chung emitơ, chung bazơ, chung colectơ
T cách m c ư c dùng trong th c t c a tranzito v m t sơ
có th
tranzito là m t ph n t 4 c c g n tuy n tính có 2 u vào và 2 u ra (h.2.20).
U1 (vao)
T
coi
U2 (ra)
Hình 2.20: Tranzito như m ng b n c c
Có th vi t ra 6 c p phương trình mô t quan h gi a
u vào và
u ra c a
m ng 4 c c trong ó dòng i n và i n áp là nh ng bi n s
c l p. Nhưng trong
th c t tính toán thư ng dùng nh t là 3 c p phương trình tuy n tính sau:
C p phương trình tr kháng có ư c khi coi các i n áp là hàm, các dòng i n là
bi n có d ng sau:
U1 = f(I1 , I2) = r11 I1 + r12 I2
U2 = f(I1 , I2) = r21 I1 + r22 I2
40

41. C p phương trình d n n p có ư c khi coi các dòng i n là hàm c a các bi n i n áp
I1 = f(U1 , U2) = g11 . U1 + g12 . U2
I2 = f(U1 , U2) = g21 . U1 + g22 . U2
C p phương trình h n h p
U1 = f(I1 , U2)
h11 h12
I1
U2 = f(I1 , U2)
h21 h22
U2
trong ó rij , gij , và hij tương
tranzito.
ng là các tham s tr kháng d n n p và h n h p c a
B ng cách l y vi phân toàn ph n các h phương trình trên, ta s xác
các tham s vi phân tương ng c a tranzito. Ví d :
r22 =
∂U2
∂I2
g22 =
∂I 2
∂U 2
r11 =
∂U1
∂I1
h21 =
∂I 2
∂I2
I1
= const
U2=
I2
1
g i là i n tr ra vi phân
h22
=
1
= S ư c g i là h d n truy n
r12
const
=const
U2
=
(2-42)
t
= h11 là i n tr vào vi phân
=const
= β là h s khu ch
nh ư c
i dòng i n vi phân
(2-43)
(2-44)
(2-45)
Khi xác nh c tuy n tĩnh (ch
chưa có tín hi u ưa t i) c a tranzito, dùng
h phương trình h n h p là thu n ti n vì khi ó d dàng xác nh các tham s c a h
phương trình này.
d)
c tuy n tĩnh d a vào các h phương trình nêu trên có th
ưa ra các h
c
tuy n tĩnh c a tranzito khi coi m t
i lư ng là hàm 1 bi n còn
i lư ng th 3 coi
như m t tham s . Trong trư ng h p t ng quát có 4 h
c tuy n tĩnh:
c tuy n vào
U1 = f(I1) |U2=const
c tuy n ph n h i
U1 = f(U2) |I1=const
c tuy n truy n
c tuy n ra
t
(2-46)
I2 = f(I1)│U2=const
I2 = f(U2) │I1=const
Tùy theo cách m c tranzito mà các quan h này có tên g i c th dòng i n và i n
áp khác nhau, ví d v i ki u m c EC: c tuy n vào là quan h IB = f(UBE)│UCE = const
hay c tuy n ra là quan h IC = f(UCE)│IB = const …
B ng (2.1) dư i ây cho các phương trình c a h
c tuy n tương ng suy ra t
h phương trình h n h p trong các trư ng h p m c m ch BC, EC và CC.
41

42. B ng 2.1. Quan h hàm xác
T ng quát
BC
nh h
c tuy n tĩnh c a tranzito
EC
CC
U1= f(I1)│U2=const
UEB = f(IE)│UCB
UBE = f(IB)│UCE
UBC = f(IB)│UEC
U1= f(U2)│I1=const
UEB = f(UCB)│IE
UBE = f(UCE)│IB
UBC = f(UEC)│IB
I2 = f(I1)│U2=const
IC= f(IE)│UCB
IC = f(IB)│UCE
IE = f(IB)│UEC
I2 = f(U2)│I1=const
IC = f(UCB)│IB
IC = f(UCE)│IB
IE = f(UEC)│IB
Có th xây d ng sơ
tương ương xoay chi u tín hi u nh c a tranzito
theo h phương trình tham s h n h p
U1 = h11 I1 + h22 U2
(2-47)
I2 = h2 I1 + h22 U2
D ng như trên hình 2.21.
Hình 2.12: Sơ
tương ương m ng 4 c c theo tham s h
Chú ý:
i v i các sơ
EC, BC, CC các
i lư ng I1, U1, I2, U2 tương
ương v i các dòng vào (ra), i n áp vào (ra) c a t ng cách m c. Ngoài ra còn có th
bi u th sơ
tương ương c a tranzito theo các tham s v t lý. Ví d v i các ki u
2.22
m c BC có sơ
Hình 2.22: Sơ
tương ương m ch BC
42

43. ây:
- rE là i n tr vi phân c a ti p giáp emitơ và ch t bán d n làm c c E.
- rB i n tr kh i c a vùng bazơ.
- rC(B) i n tr vi phân c a ti p giáp colectơ.
- CC(B) i n dung ti p giáp colectơ.
- αIE ngu n dòng tương ương c a c c emitơ ưa t i colectơ.
M i liên h gi a các tham s c a hai cách bi u di n trên như sau khi ∆U2 = 0 v i
m ch u vào ta có : ∆U1 = ∆I1 [rE + (1- α)rB]
hay
v i m ch
h11 = ∆U1/∆I1 = [rE + (1- α)rB ]
u ra : I2 = α. I1 do ó α = h21 khi I1 = 0
Dòng m ch ra
I2 = U2 /(rC(B)+ rB) ≈ U2 /τC(B) do ó
h22 = 1/r c(B)
và
U1 = I2.rB nên ta có h12 = rB / rC(B)
U2 = I2.rC(B)
2.2.2. Các d ng m c m ch cơ b n c a tranzito
a - M ch chung emitơ (EC)
Trong cách m c EC, i n áp vào ư c m c gi a c c bazơ và c c emitơ, còn
i n áp ra l y t c c colectơ và c c emitơ. Dòng vào, iên áp vào và dòng i n ra
ư c o b ng các miliampe k và vôn k m c như hình 2.23. T m ch hình 2.23, có
c tuy n tĩnh quan tr ng nh t c a m ch EC :
th v ư c các h
IB µA
UCE (ra)
UBE (vao)
UCE = 2V
10
UBE V
E
Hình 2.23: Sơ
Ec
UCE = 6V
1
Hình 2.24: H
c tuy n vào Ec
43

44. xác nh c tuy n vào, c n gi nguyên i n áp UCE, thay i tr s i n áp
UBE ghi các tr s IB tương ng sau ó d ng
th quan h này, s thu ư c k t qu
như hình 2.24. Thay i UEC n m t giá tr c
nh khác và làm l i tương t s ư c
ư ng cong th hai. Ti p làm t c như v y s có m t h
c tuy n vào c a tranzito
m c chung emitơ.
T
hình 2.24, ta có nh n xét c tuy n vào c a tranzito m c chung emitơ gi ng
như c tuy n c a chuy n ti p p-n phân c c thu n, vì dòng IB trong trư ng h p này là
m t ph n c a dòng t ng IE ch y qua chuy n ti p emitơ phân c c thu n (h 2.23). ng
v i m t giá tr UCE nh t nh dòng IB càng nh khi UCE càng l n vì khi tăng UCE t c là
tăng UCB (
ây giá tr i n áp là giá tr tuy t i) làm cho mi n i n tích không gian
c a chuy n ti p colectơ r ng ra ch y u v phía mi n bazơ pha t p y u. Di n áp UCB
càng l n thì t l h t d n n colectơ càng l n, s h t d n b tái h p trong mi n bazơ
và n c c bazơ
t o thành dòng bazơ càng ít, do ó dòng bazơ nh i.
v
c tuy n ra c a tranzito m c EC, c n gi dòng IB m t tr s c
nh nào
ó, thay
i i n áp UCE và ghi l i giá tr tương ng c a dòng IC k t qu v
ư c
ư ng cong mô t s ph thu c c a IC vào UCE khi coi dòng IB là tham s như hình
2.25. T h
c tuy n này có nh n xét sau: T i mi n khuy ch
i,
d c c a
c
tuy n khá l n vì trong cách m c này dòng IE không gi c
nh khi tăng UCE
r ng
hi u d ng mi n bazơ h p l i làm cho h t d n n mi n colectơ nhi u hơn nên dòng IC
tăng lên. Khi UCE gi m xu ng 0 thì IC cũng gi m xu ng 0 (các c tuy n u qua g c
t a ). S dĩ như v y vì i n áp ghi trên tr c hoành là UCE= UCB + UBE và n u ti p
t c gi m UCE s làm cho chuy n ti p colectơ phân c c thu n. i n áp phân c c này
y nh ng h t d n thi u s t o thành dòng colectơ quay tr l i mi n bazơ, k t qu khi
UCE = 0 thì IC cũng b ng 0. ngư c l i n u tăng UCE lên quá l n thì dòng IC s tăng lên
t ng t ( ư ng
t o n trên hình 2.25), ó là mi n ánh th ng ti p xúc ( i t) JC c a
tranzito.(Tương t như c tuy n ngư c c a i t, khi UCE tăng quá l n t c là i n áp
phân c c ngư c UCB l n l n t i m t giá tr nào ó, t i chuy n ti p colectơ s s y ra
hi n tương ánh th ng do hi u ng thác lũ và hi u ng Zener làm dòng IC tăng t
i n áp UCE l n c n có bi n pháp h n ch dòng IC
ng t ). B i vì khi tranzito làm vi c
ph ng tránh tranzito b h y b i dòng IC qu l n.
UCE = 6V
IC mA
IB =60µA
UCE = 2V
4
IB =40µA
IB =20µA
IB µA
100
Hình 2.25:
5
c tuy n ra và
c tuy n truy n
UCE V
t c a tranzito m c Ec
44

45. c tuy n truy n
t bi u th m i quan h gi a dòng ra (IC) và dòng vào IB khi
UCE c
nh.
c tuy n này có th nh n ư c b ng cách gi nguyên di n áp UCE, thay
i dòng bazơ IB ghi l i giá tr tương ng IC trên tr c t a . Khi thay i các giá tr c a
UCE và làm tương t như trên ta có h
c tuy n truy n t, cũng có th suy ra h
c
tuy n này t các c tuy n ra (h 2.25). Cách làm như sau: t i v trí UCE cho trư c trên
c tuy n ra v
ư ng song song v i tr c tung, ư ng này c t h
c tuy n ra
nh ng i m khác nhau. Tương ng v i các giao i m này tìm ư c giá tr IC. Trên h
t o
IC, IB có th v ư c nh nh i m th o mãn c p tr s IC, IB v a tìm ư c, n i
các i m này v i nhau s ư c c tuy n truy n t c n tìm.
b - M ch chung bazơ
Tranzito n i m ch theo ki u chung bazơ là c c bazơ dùng chung cho c
u vào
và u ra. Tín hi u vào ư c t gi a hai c c emitơ và bazơ, còn tín hi u ra l y t
c c colectơ và bazơ.
o i n áp
u ra và u vào t
ó xác nh các h
c
tuy n tĩnh cơ b n c a tranzito m c chung bazơ (BC) ngư i ta m c nh ng vôn k và
miliampe k như hình 2.26.
IE mA
UEB (vao)
UCB = 6V
UCB(ra)
3
UCB = 1V
B
UBEV
-1
Hình 2.26: Sơ
Bc
Hình 2.27: H
c tuy n vào Bc
D ng c tuy n vào trong trưòng h p này là xác nh quan h hàm s IE =f(UEB)
khi i n áp ra UCB c
nh. Mu n v y c n gi UCB m t giá tr không i, thay i giá
tr UBE sau ó ghi l i giá tr dòng IE tương ng. Bi u di n k t qu này trên tr c t a
IE
(UEB) s nh n ư c c tuy n vào ng v i tr UCB ã bi t. Thay i các giá tr c
nh
c a UCB làm tương t như trên s ư c h
c tuy n vào như hình 2.27.
Vì chuy n ti p emitơ luôn phân c c thu n cho nên
c tuy n vào c a m ch
chung bazơ cơ b n gi ng như c tuy n thu n c a i t. Qua hình 2.26 còn th y r ng
ng v i i n áp vào UEB c
nh dòng vào IE càng l n khi i n áp UCB càng l n, vì i n
áp UCB phân c c ngư c chuy n ti p colectơ khi nó tăng lên làm mi n i n tích không
gian r ng ra, làm cho kho ng cách hi u d ng gi a emitơ và colectơ ng n l i do ó làm
dòng IE tăng lên.
c tuy n ra bi u th quan h IC= f(UCB) khi gi dòng vào IE m t giá tr c
nh.
Căn c vào hình 2.26, gi dòng IE m t giá tr c
nh nào ó bi n i giá tr c a UCB
ghi l i các giá tr IC tương ng, sau ó bi u di n k t qu trên tr c t a
IC – UCB s
ư c c tuy n ra. Thay i các giá tr IE s ư c h
c tuy n ra như hình 2.28.
T hình 2.28 có nh n xét là i v i IE c
nh, IC g n b ng IE. Khi UCB tăng lên IC
ch tăng không áng k i u này nói lên r ng h u h t các h t d n ư c phun vào mi n
bazơ t mi n emitơ u n ư c colectơ. Dĩ nhiên dòng IC bao gi cũng ph i nh
45

46. hơn dòng IE. Khi UCB tăng làm cho
r ng mi n i n tích không gian colectơ l n lên,
r ng hi u d ng c a mi n bazơ h p l i, s h t d n n ư c mi n colectơ so v i
khi UCB nh hơn, nên dòng IC l n lên. Cũng t hình 2.28 còn nh n xét r ng khác v i
trư ng h p c tuy n ra m c EC khi i n áp t o ra UCB gi m t i 0. i u này có th
gi i thích như sau :
Khi i n áp ngoài UCB gi m n 0, b n thân chuy n ti p chuy n ti p colectơ v n
còn i n th ti p xúc, chính i n th ti p xúc colectơ ã cu n nh ng h t d n t bazơ
sang colectơ làm cho dòng IC ti p t c ch y.
làm d ng h n IC thì chuy n ti p
colectơ ph i ư c phân c c thu n v i giá tr nh nh t là b ng i n th ti p xúc, khi y
i n th trên chuy n ti p colectơ s b ng 0 ho c dương lên,làm cho các h t d n t
bazơ không th chuy n sang colectơ (IC= 0).
UCB = 6V
IC mA
IE =3mA
UCB = 2V
3
IE =2mA
IE =1mA
IE mA
3
Hình 2.29:
Mi n
5
c tuy n truy n
t và
c tuy n ra c a sơ
UCB V
Bc
c trưng trong ó chy n ti p colectơ phân c c thu n g i là mi n bão hòa.
N u tăng i n áp ngư c UCB
n m t giá tr nh t nh nào ó (g i là i n áp
ánh th ng) dòng IC tăng lên t ng t và có th d n n làm h ng tranzito. Hi n tư ng
ánh th ng này do m t trong hai nguyên nhân: Ho c là do hi u ng thác lũ ho c hi u
ng Zener như trư ng h p i t, ho c là do hi n tư ng xuyên th ng (do i n áp
ngư c UCB l n làm mi n i n tích không gian c a mi n chuy n ti p colectơ m r ng
ra t i m c ti p xúc v i mi n i n tích không gian chuy n ti p emitơ, k t qu làm dòng
IC tăng lên t ng t).
c tuy n truy n t ch rõ quan h hàm s gi a dòng ra và dòng vào IC=f(IE) khi
i n áp ra gi c
nh.
v
c tuy n này có th làm b ng hai cách: ho c b ng th c
nghi m áp d ng sơ
(2.25), gi nguyên i n áp UCB thay i dòng vào IE, ghi l i các
k t qu tương ng dòng IC, sau ó bi u di n các k t qu thu ư c trên t o
IC – IE
s
ư c
c tuy n truy n
t. Thay
i giá tr c
nh UCB s
ư c h
c tuy n
truy n
t như hình 2.29. Ho c b ng cách suy ra t
c tuy n ra: t
i m UCB cho
trư c trên c truy n ta v ư ng song song v i tr c tung, ư ng này s c t h
c
tuy n ra t i các i m ng v i IE khác nhau t các giao i m này có th tìm ư c trên
46

47. tr c tung các giá tr IC tương ng. Căn c vào các c p giá tr IE, IC này có th v
c
tuy n truy n t ng v i m t i n áp UCB cho trư c, làm tương t v i các giá tr UCB
khác nhau s ư c h
c tuy n truy n t như hình 2.29.
c - M ch chung colectơ (CC)
M ch chung colectơ có d ng như hình 2.30, c c colectơ dùng chung cho
vào và u ra.
u
o i n áp vào, dòng vào, dòng ra qua ó xác các c tuy n tĩnh cơ b n c a
m ch CC dung các vôn k và miliampe k ư c m c như hình 2.30.
IB µA
UEC = 21V
100
UEC =41V
UEC(ra)
UBC(vao)
C
UBC V
-4
Hình 2.30: Sơ
Cc
Hình 2.31: H
c tuy n vào Cc
c tuy n vào c a m ch chung colectơ (CC) IB= f(UCB) khi i n áp ra UCE không
i có d ng như hình 2.31 nó có d ng khác h n so v i các c tuy n vào c a hai cách
m c EC và BC xét trư c ây. ó là vì trong ki u m c m ch này i n áp vào UCB ph
khuy ch i i n áp UCB i
thu c r t nhi u vào i n áp ra UCE (khi làm vi c ch
v i tranzito silic luôn gi kho ng 0.7V, còn tranzito Gecmani vào kho ng 0.3V trong
khi ó i n áp UCE bi n i trong kho ng r ng ). Ví d trên hình 2.31 hãy xét trư ng
h p UEC = 2V t i IB = 100µA UCB = UCE –UBE = 2V – 0.7 V =1,3V
UEC = 6V
IE mA
IB =60µA
IB =40µA
UEC = 2V
4
IB =20µA
IB µA
100
Hình 2.32:
5
c tuy n truy n
t và
c tuy n ra c a sơ
UEC V
Cc
47

48. Khi i n áp vào UCB tăng i n áp UBE gi m làm cho IB cũng gi m.
c tuy n ra c a tranzito m c CC mô t quan h gi a dòng IE và i n áp UCE khi
dòng vào IB không i.
c tuy n truy n t trong trư ng h p này mô t quan h gi a
dòng ra IE và dòng vào IB khi i n áp UCE không i. Trong th c t có th coi IC ≈ IE
cho nên c tuy n ra và c tuy n truy n t (trư ng h p m c chung colectơ ) tương
t như trư ng h p m c chung emitơ (h 2.32).
2.2.3. Phân c c và n
nh nhi t i m công tác c a tranzito
a – Nguyên t c chung phân c c tranzito
Mu n tranzito làm vi c như m t ph n t tích c c thì các ph n t c a tranzito ph i
th o mãn i u ki n thích h p. Nh ng tham s này c a tranzito như m c trư c ã
bi t, ph thu c r t nhi u vào i n áp phân c c các chuy n ti p colectơ và emitơ. Nói
m t cách khác các giá tr tham s ph thu c vào i m công tác c a tranzito. M t cách
t ng quát, dù tranzito ư c m c m ch theo ki u nào, mu n nó làm vi c
ch
khuy ch i c n có các i u ki n sau:
- Chuy n ti p emitơ – bazơ luôn phân c c thu n.
- Chuy n ti p bazơ – colectơ luôn phân c c ngư c.
Có th minh h a i u này qua ví d xét tranzito, lo i pnp (h.2.33). N u g i UE,
UB, UC l n lư t là i n th c a emitơ, bazơ, colectơ, căn c vào các i u ki n phân
c c k trên thì gi a các i n th này ph i th o mãn i u ki n:
UE > UB >UC
(2-48)
Hãy x t i u ki n phân c c cho t ng lo i m ch.
-T m ch chung bazơ hình 2.34 v i chi u mũi tên là hư ng dương c a i n áp
và dòng i n, có th xác nh ư c c c tính c a i n áp và dòng i n các c c khi
tranzito m c BC như sau:
UEB = UE – UB > 0
UCB = UC – UB > 0
IE > 0
IC < 0
(2-49)
Căn c vào i u ki n (2-48) i n áp UCB âm, dòng IC cũng âm có nghĩa là hư ng
th c t c a i n áp và dòng i n này ngư c v i hư ng mũi tên trên hình 2.34.
- T m ch chung emitơ hình 2.35, lý lu n tương t như trên, có th xác nh
ư c c c tính c a i n áp và dòng i n các c c như sau:
UBE = UB – UE < 0
UCE = UC – UE < 0
IB < 0
IC < 0
- V i m ch chung colectơ hình 2.36, căn c
i u ki n 2-48 có th vi t:
UB – UC > 0
UCE = UC – UE < 0
vào chi u qui
IB < 0
IE < 0
(2-50)
nh trên sơ
và
(2-51)
48

49. i v i tranzito npn i u ki n phân c c
UE < UB < UC
nó làm vi c
ch
khuy ch
i là
(2-52)
T b t
nh th c (2-52) có th th y r ng hư ng dòng i n và i n áp th c t
trong tranzito pnp.
b - ư ng t i tĩnh và i m công tác tĩnh
ư ng t i tĩnh ư c v trên c tuy n ra tĩnh c a tranzito
nghiên c u dòng
i n và i n áp khi nó m c trong m ch c th nào ó (khi có t i ). i m công tác (hay
còn g i là i m tĩnh, i m phân c c) là i m n m trên ư ng t i tĩnh xác nh dòng
i n vào trên i n áp tranzito khi không có tín hi u t vào, nghĩa là xác nh i u ki n
phân c c c a tranzito.
hi u rõ v ư ng t i tĩnh và i m công tác tĩnh, ta hãy xét trư ng h p tranzito
lo i npn m c chung emitơ như hình 2.37. Phương trình quan h
dòng và áp m ch
có d ng:
UCE = ECC - ICRt
(2-53)
N u như i n áp phân c c UBE làm cho tranzito khóa, khi y IC = 0 và UCE = ECC
– (0.Rt) = ECC = 20V. Như v y i m có t a
(IC = 0, UCE= 20V) là i m A trên c
tuy n ra. Gi thi t r ng UBE tăng làm cho tranzito m và IC= 0,5mA khi y UCE = 20V –
0,5mA.10k = 20V – 5V = 15V, trên c tuy n ra ó là i m B có t a
(0,5mA ; 15V)
B ng cách tăng UBE, làm tương t như trên có th v ư c ví d
ng v i các t a
sau :
i m C ng v i IC = 1mA ; UCE = 10V
i m D ng v i IC = 1,5mA ; UCE =5V
i m E ng v i IC = 2 mA ; UCE = 0V
N i các i m trên ây v i nhau ta s
v i Rt =10 k .
ư c m t ư ng th ng ó là ư ng t i tĩnh
Có th v ư c b ng cách ch n 2 i m c bi t, i m c t tr c tung E (UCE = 0 ;
IC= UCC/Rt =2mA) và i m c t tr c hoành A (UCE= UCC =20V ; IC=0A). Qua nh ng i m
phân tích trên th y r ng ư ng t i chính là ư ng bi n thiên c a dòng IC theo i n áp
UCE ng v i i n tr t i Rt và i n áp ngu n ECC nh t nh. Trong ba giá tr IB, IC và
UCE ch c n bi t m t r i căn c vào t ng giá tr t i xác nh hai giá tr còn l i. C n nh n
m nh là ư ng t i v
hai trư ng h p trên ch úng trong trư ng h p UCC = 20V và
Rt = 10k . Khi thay i các i u ki n này ph i v các ư ng t i khác.
Khi thi t k m ch, i m công tác tĩnh là i m ư c ch n trên ư ng t i tĩnh. Như
trên ã nói, i m này xác nh giá tr dòng IC và i n áp UCE khi không có tín hi u t
vào. Khi có tín hi u t vào, dòng IB bi n i theo s bi n i c a biên
tín hi u, d n
49

50. t i dòng IC bi n i, k t qu là i n áp ra trên t i bi n
c a tín hi u u vào.
i gi ng như quy lu t bi n
i
IC mA
ECC/ Rc//Rt
IBmax
M
•
P
IC0
IB0
•
•
UC0
N
IB =0µA
UCE V
ECC
Hình 2.38: Ch n i m công tác tĩnh
V i sơ
nguyên lí như hình 2.37a trên ư ng t i tĩnh 10k gi thi t ch n i m
công tác tĩnh P như hình 2.38. ng v i i m P này IB = 20µA ; Ic = 1µA và UCE = 10V.
Khi IB tăng t 20µA n 40µA, trên hình 2.38 th y IC có giá tr b ng l,95mA và
UCE = Ucc - ICRT = 20V - l,95mA . 10k = 0,5V. Có th th y r ng khi IB = + 20µA d n
t i UCE = -9,5V. Khi IB gi m t 20µA xu ng 0 thì IC gi m xu ng ch còn 0,05mA và
UCE = 20V - (0,05mA.10k ) = 19,5V, t c là khi IB gi m i m t lư ng là IB = 20µA làm
cho Uc tăng lên m t lư ng Uc = + 9,5V.
Tóm l i, n u ch n i m công tác tĩnh P như trên thì
u ra c a m ch có th
i i n áp Uc = + 9,5V. N u ch n i m công tác tĩnh
nh n ư c s bi n i c c
khác. Ví d P' t i ó có Ic . = 0,525 mA ; UCE = 14,75V. Tính toán tương t như trên ta
bi n i c c i c a i n áp ra
có IB = ± 10µA và Uc = 14,75V. Nghĩa là biên
m b o không méo d ng lúc này ch là ±4,75V.
50

51. Như v y vi c
thiên c c i c a
hay
có biên
ph i ch n gi a
nghiêm ng t v
trên ư ng t i.
ch n i m công tác tĩnh trên ho c dư i i m P s d n t i bi n
i n áp ra trên t i ( m b o không méo d ng) u nh hơn 9,5v,
i n áp ra c c i, không làm méo d ng tín hi u, i m công tác tĩnh
ư ng t i tĩnh. Cũng c n nói thêm là khi i n áp ra không yêu c u
méo thì i m công tác tĩnh có th ch n nh ng i m thích h p
M ch thí nghi m: Kh o sát ba cách m c tranzito
c-
n
nh i m công tác tĩnh khi nhi t
thay
i
Tranzito là m t linh ki n r t nh y c m v i nhi t
vì v y trong nh ng s tay
hư ng d n s d ng ngư i ta thư ng cho d i nhi t
làm vi c c c i c a tranzito.
Ngoài gi i h n nhi t
k trên tranzito s b h ng ho c không làm vi c. Ngay c trong
kho ng nhi t
cho phép tranzito làm vi c bình thư ng thì s bi n thiên nhi t
cũng nh hư ng n tham s c a tranzito. Hai i lư ng nh y c m v i nhi t
nh t
là i n áp emitơ-bazơ UBE và dòng ngư c ICBO (Xem ph n 2.1). Ví d
i v i tranzito
silic, h s nhi t
c a UBE ( UBE/ T) là 2,2mV/OC, còn i v i tranzito gecmani là
O
-l,8mV/ C.
i v i ICBO nói chung khi nhi t
tăng lên 10OC giá tr dòng ngư c này
tăng lên hai l n.
51

52. Khi tranzito làm vi c, dòng ngư c ICBO ch y qua chuy n ti p này như ã bi t r t
nh y c m v i nhi t , khi nhi t
tăng s phát x c p i n t , l tr ng tăng, dòng
ICBO tăng, t quan h gi a ICBO và IC ã nêu ph n trư c:
IC=IB + (α + 1)ICBO
Có th th y ràng ICBO tăng làm cho IC tăng (dù cho gi thi t r ng IB và α không
i). Dòng IC tăng nghĩa là m t
các h t d n qua chuy n ti p colectơ tăng lên làm
cho s va ch m gi a các h t v i m ng tinh th tăng. Nhi t
tăng làm cho ICBO tăng
chu kì l i l p l i như trên làm dòng IC và nhi t
c a tranzito tăng mãi. Hi n tư ng
này g i là hi u ng quá nhi t. Hi u ng quá nhi t ưa t i: Làm thay i i m công tác
tĩnh và n u không có bi n pháp h n ch thì s tăng nhi t
có th làm h ng tranzito.
S thay i nhi t
cũng làm cho UBE thay i và do ó làm thay i dòng IC d n t i
thay
i i m công tác tĩnh. Trong nh ng i u ki n thông thư ng nh hư ng c a
òng ICBO n IC nhi u hơn so v i UBE. B i v y khi nói nh hư ng c a nhi t
n
i m công tác thư ng ch quan tâm n dòng ICBO. Như v y s
n nh nhi t
ây
hàm ý ch s thay i dòng IC khi dòng ICBO thay i có th
nh nghĩa h s n nh
nhi t c a tranzito như sau:
∆IC
S=
(2-54)
∆ICBO
trong ó:
IC = h21e IB + (1 + h21e) .ICBO
(2-55)
T
nh nghĩa này th y r ng S càng nh thì tính n nh nhi t càng cao, trong
trư ng h p lí tư ng S = 0, (trong th c t không có s n nh nhi t
tuy t i).
xác nh h s n nh nhi t S v i m t sơ
tranzito cho trư c, gi thi t do
nhi t
thay i, dòng ICBO bi n i m t lư ng là ∆ICBO, IB bi n i m t lư ng là ∆IB
và IC bi n i m t lư ng là ∆IC.
Qua m t s bi n
S=
i t bi u th c (2-55) ta có :
h 21e + 1
∆IC
∆ICBO 1 h 21e (∆IB /∆∆ )
C
(2-56)
Khi bi t các gia s dòng i n căn c vào (2-56) có th tính ư c h s n nh
nhi t. Bi u th c (2-56) là bi u th c t ng quát
tính h s n nh nhi t
chung cho
các lo i m c m ch.
d- Phân c c tranzito b ng dòng c
nh
N u tranzito ư c m c như hình 2.39, dòng IB t ngu n m t chi u cung c p cho
tranzito s không i, b i v y ngư i ta g i i u ki n phân c c này là phân c c b ng
dòng không
i. Có th có hai cách t o ra dòng c
nh, trư ng h p th nh t như
hình 2.39a dùng m t ngu n m t chi u Ecc. Dòng IB ư c c
nh b ng Ecc và RB T
hình 2.39a tính ư c:
IB =
E cc - UBE
RB
(2-57)
52

53. Hình 2.39: M ch phân c c dòng không
a)M ch m t ngu n; M ch hai ngu n
i
Trư ng h p th hai như hlnh 2.39b. Ngư i ta dùng hai ngu n m t chi u. Hai
m ch này hoàn toàn tương ương nhau. N u Ecc = UBB có th thay b ng 2.39a
Căn c vào sơ
nguyên lí hlnh 2.39a, có th suy ra nh ng bi u th c cho vi c
tính toán thi t k m ch phân c c dòng c
nh áp d ng nh lu t Ki ckhôp (Kirchhoff)
cho vòng m ch bazơ và chú ý r ng
ây UBB = Ecc có th vi t
E cc = IB .RB + UBE
(2-58)
Khi làm vi c chuy n ti p emitơ luôn phân c c thu n cho nên UBE thư ng r t nh
(t 0,2v n 0,7V) và trong bi u th c (2-58)có th b qua, như v y có th vi t:
Ecc=IB.RB
Và
IB ≈
(2-59)
E cc
RB
(2-60)
Trong m ch colectơ có th vi t:
Ecc = IcRt + UcE
(2-61)
Bi u th c (2-61) thư ng g i là phương trình ư ng t i,
ây giá tr Ecc và Rt c
nh, t (2-61) có th th y r ng Ic tăng thì UcE gi m và ngư c l i Ic gi m thì UcE tăng.
T các bi u th c trên có th tính ư c i u ki n phân c c tĩnh khi bi t h s
khu ch i dòng tĩnh h21e và giá tr các ph n t c a m ch.
Bây gi xét t i tính n nh nhi t c a lo i sơ
phân c c hình 2.39. Như ã bi t
theo ki u m c m ch này thì IB luôn luôn không i cho nên:
∆IB
=0
∆IC
T
ng th c (2-62) tính ư c h s
n
(2-62)
nh nhi t b ng
53

54. S = h21e + 1
(2-63)
T bi u th c (2-63), rút ra k t lu n sau:
Sơ
ph n c c tranzito b ng dòng c
nh có h s n nh nhi t S ph thu c
vào h s khu ch i dòng tĩnh h21e, nghĩa là khi dùng lo i m ch này mu n thay i
n nh nhi t ch có m t cách là thay i tranzito thư ng l n cho nên h s S c a
lo i m ch này l n và do ó n nh nhi t kém.Trong th c t cách phân c c cho
tranzito như hình 2.39 ch dùng khi yêu c u n nh nhi t không cao.
e - Phân c c cho tranzito b ng i n áp ph n h i (phân c c colectơ - bazơ)
trên ã bi t m ch phân c c tranzito b ng dòng c
nh có
n nh nhi t
không cao, ngoài ra khi dòng IC tăng làm i n áp UCE gi m. Có th l i d ng hi n
tư ng này làm cho dòng IB gi m do ó n nh ư c dòng IC. Th t v y dòng IC ph
thu c vào hai y u t ICBO và IB do nh hư ng c a nhi t
dòng ICBO tăng lên khi n IC
cũng tăng lên. Nhưng n u l i d ng s tăng c a dòng IC này làm gi m dòng IB khi n
dòng IC gi m b t thì k t qu là dòng IC tr l i giá tr ban u.
Hình 2.40: Phân c c b ng i n áp ph n h i i n áp colectơ-bazơ
Vi c m c tranzito như hình 2.40 s th a mãn i u ki n trên. Cách phân c c
tranzito như v y g i là phân c c b ng colectơ. Như th y trên sơ , i n tr RB ư c
n i tr c ti p gi a c c colectơ và c c bazơ. S khác nhau cơ b n gi a m ch phân
c c b ng i n áp ph n h i và ng dòng phân c c c
nh là: trong m ch phân c c
b ng i n áp ph n h i bao hàm cơ ch dòng lB c m bi n theo i n áp (ho c dòng
i n) m ch ra, còn trong m ch phân c c dòng c
nh thì không có i u này. i m
công tác tĩnh ư c xác nh như sau:
T hình 2.40, quan h
i n áp trong m ch ra có d ng.
ECC = (IC + IB) Rt + UCE
còn quan h
i n áp trong m ch bazơ có th vi t
(2-64)
d ng:
54

55. ECC = (IC + IB)Rt + IB.RB + UBE
(2-65)
N u coi UBE nh , có th b qua thì
ECC = (IC + IB)Rt + UBE
(2-65)
T 2-64 và 2-66 có th suy ra:
UCE ≈ IBRB
(2-67)
Thay IC = h21e.IB vào bi u th c (2-66) ta tìm ư c
ECC = (h21e + 1)IB.Rt + IBRB
(2-68)
E cc
(h 21e + 1)R t + RB
(2-69)
rút ra:
IBQ =
Sau ó tính dòng colectơ ng v i i m công tác tĩnh P
ICQ = h21e.IBQ
(2-70)
Và i n áp gi a colectơ và emitơ ng v i i m công tác tĩnh P căn c vào (2-67) tính
ư c:
UCEQ = IBQ.RB
(2-71)
N u bi t h21e c a tranzito có th áp d ng bi u th c (2-70) và (2-71) tính ư c
i u ki n phân c c tĩnh tranzito.
Bây gi hãy xác
ph n h i.
nh
c tính n
nh nhi t
c a m ch phân c c dùng i n áp
T bi u th c (2-66), tìm ư c
IB =
E cc
Rt
− Ic
RB + R C
RB + R t
(2-72)
L y vi phân bi u th c (2-72) theo Ic ư c:
Rt
dIB
=−
dIc
RB + R t
(2-73)
Thay bi u th c (2-73) vào (2-56), ư c;
S=
h 21e + 1
1+ [h 21eR t (RB + R t )]
(2-74)
55

56. Có th bi n
i (2-74) v d ng thu n l i cho vi c tính toán hơn.
S=
(h21e + 1)(RB + R t )
(h21e + 1)R t + RB
(2-75)
T bi u th c (2-75) có nh n xét r ng h s n nh S trong m ch phân c c b ng
i n áp ph n h i không c
nh mà ph thu c vào giá tr các i n tr RB và Rt. Trong
trư ng h p RB << Rt thì S g n t i m t ơn v , i u này nói lên r ng dù có m nh RB thì
h s n nh nhi t S không gi m xu ng nh hơn 1.
i n áp ph n h i âm qua i n tr RB trong m ch phân c c làm tăng t c
n
nh nhi t ng th i l i làm gi m h s khu ch i tín hi u xoay chi u (xem m c 2.3).
Như trên ã nói
tăng tính n nh nhi t , ph i làm gi m i n tr RB nhưng khi ó
h s khu ch i c a m ch cũng gi m i,
ây có mâu thu n gi a
n nh nhi t
c a m ch và h s khu ch i.
Có m t cách cho phép t ư c
n nh nhi t cao mà không ph i tr giá v
h s khu ch i ó là cách m c m ch như hình 2.41. i n tr Rb trong trư ng h p
này ư c chia làm hai thành ph n R1 và R2, i m n i 2 i n tr này ư c n i t qua
t C.
i v i i n áp và dòng m t chi u thì t C coi như h m ch do ó không nh
hư ng gì n ch
1 chi u. Ngư c l i v i tín hi u xoay chi u thì t C coi như ng n
m ch xu ng t không cho ph n h i ngư c l i u vào.
Hình 2.41: Phương pháp lo i tr ph n h i tín hi u xoay chi u
Qua phân tích trên th y r ng m ch phân c c i n áp ph n h i có
n nh t t
hơn m ch phân c c dòng c
nh, tuy nhiên hai m ch phân c c này không th tăng
n nh nhi t
cao vì i m công tác tĩnh và
n nh nhi t
c a m ch ph
thu c l n nhau, ó chính là m t như c i m l n là khó khăn cho v n
thi t k m ch
lo i m ch này.
56

57. g. Phân c c tranzito b ng dòng emitơ (t phân c c)
M ch phân c c tranzito b ng dòng emitơ có d ng như hình 2.42. i n R1, R2 t o
thành m t b phân áp c
nh t o UB t vào Bazơ tranzito t
i n áp ngu n ECC. i n
tr RE m c n i ti p v i c c emitơ c a tranzito có i n áp rơi trên nó là UE = IERE
V y:
IE = (UB – UBE)/RE
N u th a mãn i u ki n
(2-76)
UB ≥ UBE thì IE ≈ UBE/RE
(2-77)
và r t n nh.
ti n cho vi c phân tích ti p theo có th v sơ
tương ương
c a hình 2.42 như hình 2.43 b ng cách áp d ng nh lý Tevenin trong ó :
RB =
R1.R 2
R1 + R 2
(2-78)
UB =
R1.Ecc
R1 + R 2
(2-79)
Hình 2.42: Phân c c b ng dòng IE
Hình 2.43: Sơ
tương ương tĩnh
V n
ây là ph i ch n R1 và R2 th nào
m b o cho UB n nh. T hình
2.42 th y rõ ph i ch n R1 và R2 sao cho RB không l n hơn nhi u so v i RE, n u không
s phân c c c a m ch l i tương t như trư ng h p phân c c dòng c
nh.
có UB
n nh c n ch n R1 và R2 càng nh càng t t, nhưng
m b o cho i n tr vào c a
m ch
l n thì R1 và R2 càng l n càng t t.
dung hòa hai yêu c u mâu thu n này
trong th c t thư ng ch n RB= RE.
57

58. Căn c vào sơ
tương ương (h.2.43)
emitơ. T ng i n áp rơi trong m ch bazơ b ng:
phân tích m ch phân c c dòng
UB= IBRB + UBE + (IC + IB)RE
(2-80)
Trong ó ã thay IE = IC + IB n u như bi t h21e có th bi n
i (2-80) thành
UB = IB[ RB+(h21e + 1)RE] + UBE + ICO(h21e + 1) . RE
(2-81)
Trư c khi phân tích hãy chú ý là i n áp UBE trong trư ng h p phân c c này
không th b qua như nh ng trư ng h p khác. Trong quá trình làm vi c chuy n ti p
emitơ luôn phân c c thu n cho nên t ng i n áp m t chi u
u vào c a m ch này
là UB. Trong h u h t các trư ng h p UB nh hơn ECC nhi u l n. Trư c ây có th b
qua UBE vì nó quá nh so v i ECC , nhưng trong trư ng h p này UBE
l n vào c UB
cho nên không th b qua ư c. S h ng cu i cùng trong (2-81) ch a ICO thư ng
ư c b qua vì trong th c t dòng ngư c r t nh (v i tranzito silic dòng này ch có vài
nano ampe ).
Cũng t sơ
tương ương hình 2.43 có i n áp gi a emitơ và t b ng IE. RE.
Dòng emitơ IE = IC + IB = (h21e +1)IB (b qua ư c dòng ngư c ICO). Như v y i n áp
gi a emitơ và
t có th vi t UE = (h21e +1)IB.RE.
i lư ng (h21e +1) là
i lư ng
không th nguyên nên có th liên h v i IB t o thành dòng (h21e + 1) ho c liên h p v i
RE t o thành i n tr (h21e +1)IB. N u quan ni m như v y thì có th nói r ng i n áp
gi a emitơ và t là i n áp do dòng (h21e +1)IB rơi trên i n tr RE hay do dòng IB rơi
trên i n tr (h21e+1)RE.
N u thành ph n i n áp gây ra b i ICO trong bi u th c (2-81) có th
bi u th c này có th minh h a b ng sơ
tương ương hình 2.44.
ây
trong nhánh emitơ bi n thành i n tr (h21e +1)RE trong m ch bazơ. M
quát, b t kỳ m t i n kháng nào trong m ch emitơ
u có th bi n
i
bazơ b ng cách nhân nó v i (h21e +1).
b qua thì
i n tr RE t cách t ng
sang m ch
T hình 2.44 và bi u th c (2-81) có th tìm th y dòng bazơ t i i m phân c c.
IBQ =
T
UB UBE
RB + (h21e + 1)RE
(2-82)
ó tính ra ư c
ICQ = h21e.IBQ
T sơ
(2-83)
tương ương hình 2.44 trong m ch colectơ có th vi t :
ECC = IC.Rt + UE + IERE
(2-86)
Bi t r ng IC thư ng l n hơn IB r t nhi u l n cho nên
ây có th b qua thành
ph n i n áp do IB gây ra trên RE. Như v y (2-86) ư c vi t thành :
ECC = (Rt + RE). IC + UCE
(2-87)
58

59. Hình 2.44: Sơ
tương ương m ch Bc
Bi u th c (2-87) chính là bi u th c ư ng t i tĩnh c a m ch phân c c b ng
dòng emitơ. N u dòng ECQ và UCEQ là dòng i n và i n áp ng v i i m công tác tĩnh
thì có th vi t (2-87) thành d ng :
UECQ = Ecc - (Rt + RE). ICQ
Căn c vào bi u th c (2-88) có th tính ư c
tranzito khi bi t h s khu ch i h21e và lo i tranzito.
Sau ây xét
80) d ng :
n
(2-88)
i u ki n phân c c tĩnh c a
nh nhi t c a m ch phân c c b ng dòng emitơ, có th
IC =
U B - U BE - I B (R B + R E )
RE
IB =
UB UBE
RB + RE
vi t l i (2-
Do ó
IC
RB
RB + RE
(2-89)
L y o hàm riêng bi u th c này theo Ic và m t l n n a chú ý r ng UBE không
is ư c:
IB
RE
1
=
=
IE
RB + RE
k2
Theo
nh nghĩa c a h s
S=
n
h21e + 1
1+ (h21e k 2 )
(2-90)
nh nhi t thì trong trư ng h p này:
(2-91)
59

60. T (2-91) th y r ng h s n nh nhi t ti n t i c c ti u (
n nh cao nh t) khi
k2 có giá tr nh nh t. i u y có nghĩa là
cho m ch n nh, ph i thi t k sao cho
RE có giá tr càng l n càng t t, và giá tr RB càng nh càng t t. H s k2 không bao gi
nh hơn 1, giá tr này ch d n t i 1 ( ng v i trư ng h p RE r t l n và RB r t nh ) t
ó suy ra r ng h s n nh S ch có th gi m nh t i gi i h n là 1. M t nh n xét
quan tr ng n a là h s n nh S không ph thu c vào Rt nghĩa là không ph thu c
vào i m công tác.
Hình 2.45:Dùng t ngăn h i ti p âm trên Re
b) Ng n m ch m t ph n
a) Ng n m ch hoàn toàn
Hình 2.46: Dùng iôt bù nhi t
60

61. trên ã nói v n
nâng cao
n nh nhi t c a lo i m ch này b ng cách
tăng RE và gi m RB. B n ch t c a s
n nh nhi t trong lo i m ch này chính là dòng
ph n h i âm qua i n tr RE. Tăng RE có nghĩa là tăng ph n h i âm do ó làm gi m tín
hi u khu ch i xoay chi u c a m ch.
kh c ph c mâu thu n này trong th c t có
th dùng hai m ch như hình 2.45a,b. Dùng ki u m ch này có th lo i tr ho c gi m
nh tác d ng ph n h i âm
i v i tín hi u xoay chi u (xem ph n 2.3), do ó không
làm gi m h s khu ch i tín hi u xoay chi u c a m ch. Giá tr CE phân m ch
ây
ph i ch n
l n sao cho
i v i tín hi u xoay chi u thì tr kháng c a nó g n như
b ng 0, ngư c l i v i dòng m t chi u thì coi như h m ch.
Th c t thư ng g p trư ng h p ph i thi t k m ch phân c c khi bi t các i u
ki n phân c c cũng như h s khu ch i c a tranzito.
nh ng ph n trên ch xét nh hư ng c a nhi t
n dòng ICO. Sau ây s
trình bày nh hư ng c a nhi t
n dòng UBE và h s khu ch i h21e.
iv ic
hai lo i tranzito, làm t silic và gecmani, khi nhi t
tăng UBE gi m, còn h21e l i tăng.
nh hư ng c a nhi t
n các tham s c a tranzito silic công tác trong kho ng 65˚C
n +175˚C còn tranzito thì t -63˚C n +75˚C. S khác nhau n a là tr s ICO
và UBE c a tranzito silic và tranzito gecmani bi n thiên ngư c nhau khi nhi t
thay
i. B ng (2-4) li t kê nh ng giá tr i n hình c a ICO, UBE và h21e c a tranzito silic và
gecmani nh ng nhi t
khác nhau.
B ng 2 – 4 Giá tr
i n hình c a m t tham s ch u nh hư ng c a nhi t
V t li u làm tranzito
ICO(A)
UBE(V)
h21e
t,˚C
Si
10 −6
0.8
20
-6.5
Ge
10 −3
0.4
15
-6.5
Si
10 −2
0.6
50
+25
Ge
1
0.2
50
+25
Si
30
0.25
100
+175
Ge
30
0.51
95
+75
T b ng 2- 4 có nh n xét:
nhi t
phòng i v i tranzito silic ICO ch c nano
i thì cũng không nh hư ng áng k
n IC và nh
ampe, cho nên n u có thay
n iêm công tác tĩnh c a tranzito ch y u thông qua UBE.
hư ng c a nhi t
kh c ph c nh hư ng này trên th c t thư ng m c n i ti p emitơ m t iôt silic phân
c c thu n có chi u ngư c v i chuy n ti p emitơ như hình 2.46. B ng cách m c như
v y có th th y r ng s thay i i n áp thu n trên 2 c c iôt có th bù tr s bi n
i UBE c a tranzito do nhi t
gây ra. iôt bù nhi t sơ
này luôn ư c phân c c
thu n b i ngu n EDD cho nên i n tr thu n c a nó r t nh . Sơ
này hoàn toàn
tương ương v i sơ
phân c c b ng dòng emitơ ã xét
ph n trên.
i v i
tranzito gecmani thì ngư c l i, t i nhi t
phòng ICO khá l n cho nên khi nhi t
thay
i nh hư ng c a dòng ICO n tham s c a tranzito chi m ưu th .
n nh nhi t
61