1.3. TRANSISTOR LlTONG CUC (BJT)
1.3.4. Các họ đặc tuyến của BJT
Quan hệ giữa các dòng điện và điện áp ở ngõ ra và ngõ vào xác định các họ đặc tuyến của BJT. Có 4 họ đặc tuyến:
- Họ đặc tuyến vào: Iv = fi(Uv), Ur = const.
- Họ đặc tuyến ra: Ir = Í2(Ur), Iv = const.
- Họ đặc tuyến truyền đạt dòng điện: Ir = f3(Iv), u r = const.
- Họ đặc tuyến hồi tiếp điện áp: Uv = f4(Ur), Iv = const.
Trong đó, 3 họ đặc tuyến đầu tiên thường hay dùng cho các kiểu mac BJT.
1.3.4.1. Mạch BJTmắc CB
a) Họ đặc tuyển vào: IE = f( U EB) ƯcB=const
Họ đặc tuyến vào được xác định bằng sơ đồ mạch điện Hình 1.30a. Khảo sát sự biến thiên dòng điện vào Ie theo điện áp vào ƯEB, trong điều kiện giữ điện áp ra ƯCB ở các giá trị không đôi khác nhau, ta được họ đặc tuyến vào như Hình 1,30b.
Do giữa cực E và cực B của BJT có chuyển tiếp Je phân cực thuận nên họ đặc tuyến vào có dạng tương tự như đặc tuyến thuận của diode. Các đặc tuyến vào nằm rất sát nhau cho thấy điện áp ngõ ra ƯCB ảnh hưởng rất ít đến dòng điện ờ ngõ vào.
IE(mA)
Hình 1.30. Mạch điện BJT mắc CB (a); Họ đặc tuyến vào của BJT mắc CB (b) b) Họ đặc tuyển ra: Ic = f (U CB ) I jE=const
Nếu lần lượt giữ dòng IE ở các giá trị xác định, thay đổi nguồn E2 rồi xác định các cặp giá trị tương ứng của Ic và Uc b, ta sẽ có họ đặc tuyến ra của mạch CB (Hình 1.31). Họ đặc tuyến ra bao gồm 4 vùng:
- Vùng tác động: các đặc tuyến cách đều nhau (ứng với số gia Ie bằng nhau) và gần như song song với trục hoành, ứng với trạng thái khuếch đại thông thường của BJT (Je phân cực thuận, Jc phân cực nghịch). Ở vùng này, sự truyền đạt dòng điện cực phát sang cực thu không đổi (Ic = <x.Ie, a không đổi).
- Vùng bão hòa: nằm chếch xiên ở bên trái trục tung, tương ứng với trạng thái dẫn bão hoà của BJT (cả hai chuyển tiếp JE, Jc đều phân cực thuận). Ở vùng
này, sự truyền đạt dòng điện cực phát sang cực thu không ổn định (a thay đổi).
- Vùng đánh thủng: nằm bên phải tương ứng với trạng thái đánh thủng chuyển tiếp Jc, xảy ra khi Ucb quá lớn làm dòng Ic tăng vọt. Đây là vùng không được sử dụng để tránh phá hỏng BJT.
- Đường đặc tính ứng với IE = 0 chỉ cách trục hoành một khoảng rất hẹp. Tung độ này chính là giá trị dòng điện ngược Collector Ic = Icbo (theo công thức 1.18). Dòng này vốn
Hình 1.31. Họ đặc tuyến ra BJT mắc CB
có giá trị rất nhỏ. Phạm vi rất hẹp, phía dưới đặc tuyến này gọi là vùng ngưng dẫn (hoặc vùng cắt). Nó tương ứng với*trảng thái cắt của BJT (cả hai chuyển tiếp Je, Jc đều phân cực nghịch) [8].
c) Họ đặc tuyển truyền đạt dòng điện: Ic = f (IE ) I uCB=const
Họ đặc tuyên có dạng gần tuyến tính, phù hợp với công thức 1.23 (coi a là không đôi).
Trên thực tế, hệ số a gần hằng số khi dòng điện Ietương đối nhỏ. Còn khi Iekhá lớn, nghĩa là dòng hạt dẫn khuếch tán qua miền Base có mật độ lớn, tỷ lệ phần trăm số hạt dẫn bị tái hợp trên đường đi sẽ tăng lên, khiến giảm. Điều này làm cho đặc tuyến ở vùng dòng điện lớn ngày càng lệch khỏi quy luật tuyến tính [8].
Hình 1.32. Họ đặc tuyến truyền đạt dòng điện của BJT mắc CB 1.3.4.2. Mạch B JT mắc CE
Các họ đặc tuyến của mạch BJT mắc CE được xác định bằng sơ đô mạch điện Hình 1,33a theo cách tương tự như đối với mạch CB.
a. Họ đặc tuyến vào: IB = f ( U BE)|ƯcE=const
r ® V
r^s>rr€>
# E ,
Un;
U B
( !) T e,
a)
HÌnh L33. Mạch điện BJT mắc CE (a); Họ đặc tuyến vào cùa BJT mắc CE (b)
Các đặc tuyến vào mạch CE cũng phản ảnh quan hệ dòng - áp trên chuyển tiếp JE như đặc tuyến thuận của diode.
b) Họ đặc tuyến ra: IC = f ( U CE) lB=const
Họ đặc tuyên ra của mạch CE có dạng tương tự như ở mạch CB, tuy có một vài điểm khác biệt:
- Đường đặc tính ứng VỚI Ib 0 phản ánh giá trị dòng điện ngược Collector IcE0 của mạch CE. Dòng này lớn hơn dòng ICB0 của mạch CB công thức 1.25, vì vậy khoảng cách giữa đặc tuyến này và trục hoành cũng lớn hơn
Hình 1.34. Họ đặc tuyển ra BJT mắc CE
- Ở vùng tác động, các đặc tuyến có độ dốc lớn hơn so với ở đặc tuyến ra mạch CB. Ở vùng này, dòng điện Ib nhỏ, dòng điện Ic chịu sự điều khiển của Ib nên còn gọi là vùng khuếch đại tuyến tính.
- Vùng bão hòa của BJT nằm ở bên phải trục tung (trong phạm vi Ucetừ ov -M ,2V).
Khi Uce = 0, dòng Ic sẽ giảm về 0, mọi đặc tuyến đều đi qua gốc toạ độ. Ở vùng này, khi dòng IB càng lớn, dòng Ic không còn tăng theo tuyến tính với Ib (P thay đổi). Lúc này, dòng IB mất khả năng điều khiển dòng lc.
- Khi Uce tăng khá lớn, trạng thái đánh thủng chuyển tiếp J'c diễn ra sớm hơn so với ở mạch mắc CB.
c) Họ đặc tuyến truyền đạt dòng điện: Ư Q £=co n st
Họ đặc tuyến cho thấy ở phạm vi dòng điện nhỏ, quan hệ giữa dòng điện vào và dòng điện ra gần như là tuyến tính (công thức 1.26). Độ dốc của đặc tuyến chính là hệ số khuếch
đại dòng điện.'Trong phạm vi dòng -điện lớn, giá trị p giảm, cho nên đặc tuyên không còn tuyến tính nữa [8].
Hình 3.35. Họ đặc tuyển truyền đạt dòng điện của BJT măc CE I.3.4.3. Mạch B JT mắc c c
- Họ đặc tuyến vào: IB = f (U BC) |UcE=const —*■ thực tế rất ít dùng.
-H ọ đặc tuyến ra: IE = f (U EC) | lB=const và họ đặc tuyến truyền đạt dòng điện IE = f (IB)| u EC=const có dạng gần giống các họ đặc tuyến tương ứng của mạch CE.