Bài giảng Linh kiện điêhn tử - Chương 4: Transistor lưỡng cực

N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Chương 4:
Transistor lưỡng cực
• Cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của Transistor
• Cỏc chế độ làm việc của Transistor
• Cỏc cỏch mắc Transistor trong mạch khuếch đại
• Phõn cực cho Transistor
• Sơ đồ tương đương của Transistor
• Một số ứng dụng của Transistor
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Transistor lưỡng cực
• Transistor lưỡng cực là linh kiện gồm cú 3 lớp bỏn dẫn
và hai lớp tiếp giỏp p-n. Ba lớp bỏn dẫn được đưa ra ba
cực là Emitter, Base, Collector
– Nếu ba lớp bỏn dẫn lần lượt là p-n-p thỡ đú là transistor loại
thuận
– Nếu ba lớp bỏn dẫn lần lượt là n-p-n thỡ đú là transistror loại
ngược
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Cấu tạo của Transistor
• Lớp Emitter được pha tạp với nồng độ cao nhất
• Lớp Bazo được pha tạp với nồng độ thấp nhất và rất
mỏng
• Lớp Collector được pha tạp với nồng độ trung bỡnh
– Tiếp giỏp giữa emitter và bazo gọi là tiếp giỏp emitter (JE)
– Tiếp giỏp giữa collector và bazo gọi là tiếp giỏp collector (JC)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Nguyờn lý làm việc của Transistor
• Khi chưa cấp điện ỏp đến cỏc cực của transistor
thỡ cỏc tiếp giỏp JE, JC ở trạng thỏi cõn bằng nờn
tổng dũng điện trong transistor bằng 0
• Để transistor làm việc, phải cấp điện ỏp một
chiều thớch hợp (gọi là phõn cực cho transistor):
– Chế độ ngắt (cutoff): Điện ỏp một chiều làm JE, JC
đều phõn cực ngược
– Chế độ dẫn bóo hũa (saturation): Điện ỏp một chiều
làm JE, JC đều phõn cực thuận
– Chế độ tớch cực (linear): Điện ỏp một chiều làm JE
phõn cực thuận cũn JC phõn cực ngược.
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Chế độ ngắt của transistor
• JC và JE đều phõn cực ngược, nờn trong
transistor chỉ cú dũng ngược của hai tiếp giỏp
đều rất nhỏ, nờn cú thể coi bằng 0. Điện trở của
transistor rất lớn, UCE≈VCC
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Chế độ dẫn bóo hũa của transistor
• JE và JC đều phõn cực thuận nờn điện trở của
transistor rất nhỏ và cú thể coi như cực C và E
bị nối tắt và UCE xấp xỉ bằng 0
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Nguyờn lý làm việc của Transistor
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Transistor làm việc ở chế độ tớch cực
• Để transistor làm việc ở chế độ tớch cực (khuếch
đại), thỡ phải phõn cực cho transistor theo
nguyờn tắc JE phõn cực thuận, JC phõn cực
ngược (UC>UB>UE: npn; UC<UB<UE: pnp)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Transistor làm việc ở chế độ tớch cực
• Xột nguyờn lý hoạt động của transistor npn
– JE phõn cực thuận nờn cú dũng electron từ miền E
khuếch tỏn sang miền B→dũng IE
– Cỏc electron từ miền E sang miền B bị tỏi hợp một
phần với lỗ trống ở miền B, nhưng do miền B pha tạp
rất thấp, và độ dày của nú rất nhỏ nờn lượng electron
bị tỏi hợp rất ớt→dũng IB
– Cỏc electron từ miền E khuếch tỏn qua miền B, đến
được JC sẽ bị điện trường phõn cực ngược của JC
cuốn sang miền C→dũng IC
• Đối với transistor pnp cũng hoạt động tương tự
như vậy, nhưng đổi vai trũ của electron thành lỗ
trống, và chiều của cỏc dũng điện ngược lại với
transistor npn
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
FE
B
C
E
C
CBE
h
I
I
I
I
III





α: Hệ số truyền 
đạt dũng điện
β: Hệ số khuếch 
đại dũng điện
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Cỏc cỏch mắc transistor trong sơ 
đồ khuếch đại
• Một mạch điện tử xử lý tớn hiệu, thường được coi như
một mạng bốn cực với hai đầu đưa tớn hiệu vào, và hai
đầu lấy tớn hiệu ra
• Transistor là một linh kiện 3 cực, nờn để khi sử dụng ta
phải đặt một cực chung cho cả đầu vào và đầu ra. Nếu
dựng chung cực B ta cú cỏch mắc B chung (BC); chung
cực E ta cú cỏch mắc E chung (EC); chung cực C ta cú
cỏch mắc C chung (CC)
T U2 (ra)U1 (vao)
E
U1 (vao)
U2 (ra)
B
U1 (vao) U2 (ra)
C
U1 (vao)
U2 (ra)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Phương trỡnh cỏc họ đặc tuyến của 
transistor
• Coi transistor là một mạng bốn cực, người ta viết được hệ cỏc
phương trỡnh mụ tả qua hệ giữa dũng điện, điện ỏp đầu vào, đầu ra
của transistor từ đú xỏc định được cỏc đặc tuyến của transistor
 Tổng quá t EC BC CC 
Đ ặc tuyến 
vào 
U1=f(I 1)| U2 =const 
UBE=f(I B)| UCE 
UEB=f(I E)|UCE 
UBC=f(I B)|UEC 
Đ ặc tuyến 
phản hồi 
U1=f(U2)| I 1 =const 
UBE=f(UCE)|I B 
UEB=f(UCB)| IE 
UBC=f(UEC)|I B 
Đ ặc tuyến 
truyền 
đạ t 
I 2=f(I 1)| U2 =const 
I C=f(I B)| UCE 
I C=f(I E)| UCB 
I E=f(I B)| UEC 
Đ ặc tuyến 
ra 
I 2=f(U2)| I 1 =const 
I C=f(UCE)| I B 
I C=f(UCB)| I E 
I E=f(UEC)| I B 
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo 
kiểu B chung
• Dựng phương phỏp thực nghiệm, đo cỏc thụng
số của mạch để vẽ họ đặc tuyến
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Họ đặc tuyến của transistor mắc 
theo kiểu B chung
IE mA
UEB V
UCB = 1V
UCB = 6V
1
3
IC mA
UCB V
IE =1mA
IE =2mA
IE =3mA
3
-5
IE mA
3
UCB = 6V
UCB = 2VHọ đặc 
tuyến vào
Họ đặc tuyến ra và họ 
đặc tuyến truyền đạt
B
UEB (vao) UCB(ra)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo 
kiểu E chung
• Dựng phương phỏp thực nghiệm, đo cỏc thụng số của
mạch để vẽ họ đặc tuyến
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo 
kiểu E chung
UCE = 2V
UCE = 6V
IB A
UBE V
1
100
Họ đặc 
tuyến vào
IB =20A
IB =40A
IB =60A
UCE = 6V
UCE = 2V
IC mA
UCE V
4
-5
IB A
100
Họ đặc tuyến ra và họ 
đặc tuyến truyền đạt
E
UBE (vao)
UCE (ra)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Họ đặc tuyến của transistor mắc theo 
kiểu C chung
Họ đặc 
tuyến vào
Họ đặc tuyến ra và họ 
đặc tuyến truyền đạt
UCB(vao)
UCE(ra)
C
IE mA
UCE V
IB =20A
IB =40A
IB =60A
4
-5
IB A
100
UCE = 6V
UCE = 2V
IB A
UCB V
UCE =41V
UCE = 21V
-4
100
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Phõn cực cho transistor
• Đối với chế độ dẫn bóo hũa và chế độ khúa, chỉ cần
cung cấp một điện ỏp phõn cực đủ lớn (nhỏ) để JE, JC
cựng phõn cực thuận (ngược)
• Đối với chế độ tớch cực (tuyến tớnh, khuếch đại), để tớn
hiệu khuếch đại khụng bị mộo phải cung cấp cỏc điện
ỏp, dũng điện một chiều ổn định đến cỏc cực của
transistor (để khi cộng với tớn hiệu xoay chiều vào,
transistor khụng bị rơi vào chế độ dẫn bóo hũa hoặc chế
độ khúa)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh
• Điểm làm việc tĩnh là một điểm nằm trờn đặc
tuyến ra tĩnh của transistor, nú xỏc định điện ỏp,
dũng điện một chiều trờn cỏc cực của transistor
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Điểm làm việc tĩnh và đường tải tĩnh
• Tập hợp cỏc điểm làm việc tĩnh, ta được một đường
thẳng gọi là đường làm tải tĩnh
• Với sơ đồ phõn cực như hỡnh vẽ dưới thỡ: Đường tải tĩnh
cắt trục tung tại điểm mà transistor làm việc ở chế độ
dẫn bóo hũa; cắt trục hoành tại điểm mà transistor làm
việc ở chế độ khúa; phương trỡnh đường tải tĩnh:
IC=f(UCE)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Ổn định nhiệt cho điểm làm việc tĩnh
• Transistor là linh kiện rất nhạy cảm với
nhiệt độ (nhất là cỏc đại lượng ICB0 và
UCE), khi nhiệt độ thay đổi thỡ sẽ làm cỏc
tham số của trasistor thay đổi vỡ IC = αIE +
Icbo nờn khi nhiệt độ thay đổi thỡ điểm làm
việc tĩnh sẽ thay đổi
• Để đỏnh giỏ độ ổn định nhiệt người ta sử
dụng hệ số ổn định nhiệt:
S=  IC /  Icbo=dIC/dIcb0
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Phõn cực cho transistor bằng dũng IB
cố định
B
BEC
B
R
UE
I


Dũng IB
Độ ổn định nhiệt
1
0



 
CB
C
I
I
S
  01 CBBC III  
Từ cụng thức
Suy ra
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Phõn cực cho transistor bằng điện ỏp 
phản hồi
Độ ổn định nhiệt
BC
C
RR
R
S






1
1
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Phõn cực bằng phõn ỏp
Độ ổn định nhiệt
E
B
E
B
R
R
R
R
S



)1(
1
)1(


N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Sơ đồ tương đương của Transistor làm 
việc ở chế độ tớn hiệu nhỏ, tần số thấp
• Khi transistor làm việc ở chế độ tớn hiệu nhỏ, tần
số thấp, người ta thường sử dụng sơ đồ tương
đương tham số hỗn hợp h
• Coi transistor là một mạng bốn cực tuyến tớnh,
cỏc điện ỏp và dũng điện vào là u1, i1; điện ỏp ra
và dũng điện ra là u2, i2. Ta cú phương trỡnh
tham số hỗn hợp h như sau:
Mạng 4 cực
(BJT)
u1
i1 i2
u2





2221212
2121111
uhihi
uhihu
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
í nghĩa cỏc tham số
02
2
22
01
2
21
02
1
12
01
1
11
1
2
1
2








i
u
i
u
u
i
h
i
i
h
u
u
h
i
u
h Trở khỏng vào khi ngắn mạch đầu ra (u2=0)
Độ khuếch đại điện ỏp nghịch đảo khi hở 
mạch đầu vào (i1=0)
Hệ số khuếch đại dũng điện khi ngắn mạch 
đầu ra (u2=0)
Dẫn nạp đầu ra khi hở mạch đầu vào (i1=0)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Quy ước ký hiệu
• Ký hiệu theo tiờu chuẩn của IEEE (Insitute of
Electrical and Electronics Engineers):
– i(in)=11: đầu vào o(out)=22: đầu ra
– f(forward)=21: thuận r(reverse)=12: ngược
• Với transistor cú cỏc kiểu mắc B-chung, C-
chung, E-chung, nờn cú cỏc ký hiệu b,c,e ở sau
tham số h để chỉ kiểu mắc đú
– Vớ dụ:
• hib=h11b: Trở khỏng vào theo cỏc mắc B-chung
• hfe=h21e: Hệ số khuếch đại thuận dũng điện theo cỏch mắc E-
chung
• Đối với transistor, cỏc tham số hỗn hợp thường
được nhà sản xuất cho trước trong datasheet
của linh kiện
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Mạch tương đương hỗn hợp
h11
h22h12u2
h21i1
i1 i2
u2u1
Mạng bốn cực





2221212
2121111
uhihi
uhihu
Mạch
tương
đương
hỗn hợp
của
transistor
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Sơ đồ tương đương hỗn hợp cỏch 
mắc EC
hie
hoehreuce
hfeib
ib ic
uceube
Mạng bốn cực





ceoebfec
cerebiebe
uhihi
uhihu
Mạch
tương
đương
hỗn hợp
của
transistor
mắc EC
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Sơ đồ tương đương hỗn hợp cỏch 
mắc BC
hib
hobhrbucb
hfbie
ie ic
ucbueb
Mạng bốn cực





cbobefbc
cbrbeibeb
uhihi
uhihu
Mạch
tương
đương
hỗn hợp
của
transistor
mắc BC
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Sơ đồ tương đương hỗn hợp cỏch 
mắc CC
hic
hochrcubc
hfcib
ib ie
uecubc
Mạng bốn cực





ecocbfce
bcrcbicbc
uhihi
uhihu
Mạch
tương
đương
hỗn hợp
của
transistor
mắc CC
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Sơ đồ tương đương vật lý của 
transistor
• Trong mạch khuếch đại tớn hiệu nhỏ, tần số thấp
transistor cũn được biểu thị bằng sơ đồ tương đương
vật lý, hay cũn gọi là sơ đồ tương đương tham số r
• Sơ đồ tương đương vật lý cú ưu điểm là đơn giản, dễ
dàng xỏc định được tham số trở khỏng của transistor
αie
re: Điện trở vi phõn 
của tiếp giỏp EB và 
miền E
rb: Điện trở vi phõn 
của miền B
rce: Điện trở vi phõn 
của lớp tiếp giỏp CB
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Sơ đồ tương đương vật lý của 
transistor
• rb: cú giỏ trị rất nhỏ (vài Ω đến vài chục Ω), nờn cú thể
coi là rb ngắn mạch
• rce: cú giỏ trị rất lớn (vài trăm kΩ) nờn cú thể coi là hở
mạch
• re: là điện trở vi phõn của lớp tiếp tiếp giỏp EB nờn cú
thể tớnh gần đỳng bằng cụng thức: re=26mv/IC
αie ib
ie αie
ic
Sơ đồ tương đương vật lý 
đơn giảnTớnh trở khỏng vào và ra của
transistor mắc kiểu EC, BC, CC?
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Ứng dụng của transistor
• Khuếch đại
– Khi transistor làm việc ở chế độ tớch cực (JE phõn cực thuận, JC
phõn cực ngược), thỡ nú cú khả năng khuếch đại tớn hiệu, tựy
theo mục đớch sử dụng mà cú cỏc mạch khuếch đại: KĐ tớn hiệu
nhỏ, KĐ cụng suất, KĐ vi sai, KĐ cộng hưởng,(sẽ học ở mụn
học “Điện tử cơ bản”)
Mạch KĐ tớn hiệu nhỏMạch KĐ cụng suất
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Ứng dụng của transistor
• Tạo dao động
– Khi transistor làm việc ở chế độ tớch cực, với một
khung cộng hưởng, và chế độ hồi tiếp thớch hợp,
transistor cú khả năng tạo dao động điều hũa: Dao
động ba điểm điện cảm, dao động ba điểm điện dung,
dao động ghộp biến ỏp,.
Mạch DĐ 3 điểm điện cảmMạch DĐ 3 điểm điện dung 
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Ứng dụng của transistor
• Mạch xung số
– Khi transistor làm việc ở chế độ ngắt (cắt và dẫn bóo
hũa), người ta sử dụng transistor trong cỏc mạch tạo
xung, và cỏc mạch logic (họ TTL)
Mạch dao động đa hài
Giải thớch nguyờn lý 
hoạt động???
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Ứng dụng của transistor
Giả sử mức logic 1
ứng với 5V, mức 
logic 0 ứng với 0V
Hóy viết bảng chõn 
lý của cỏc hàm sau?