PBL 2: Thiết Kế Mạch OTL Ngõ Vào Đơn - KT Mạch Tương Tự và Số (ĐHBK Đà Nẵng)

Tài liệu nghiên cứu Pbl 2 kt mạch tt và số đề tài thiết kế mạch otl ngõ vào đơn, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức chuyên sâu về .

• Tác giả: Nguyễn Thành Trung
• Người hướng dẫn: TS. Huỳnh Thanh Tùng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Mạch Điện Tử
• Đề tài: Thiết Kế Mạch OTL Ngõ Vào Đơn
• Loại tài liệu: Đồ Án Môn Học
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: DIODE BÁN DẪN
• 1.1. Cấu tạo của diode bán dẫn
• 1.1.1. Diode thường và kí hiệu
• 1.2. Nguyên lí làm việc của diode
• 1.3. Đặc tuyến Volt – ampe
• 1.4. Hiện tượng đánh thủng chuyển tiếp
• 1.4.1. Đánh thủng về điện
• 1.4.2. Đánh thủng về nhiệt
• 1.4.3. Đánh thủng về nhiệt điện
• 1.5. Các thông số cơ bản của diode
• 1.5.1. Điện trở một chiều
• 1.5.2. Điện xoay chiều
• 1.5.3. Dòng điện thuận IF
• 1.5.4. Điện áp ngưỡng
• 1.5.5. Điện áp ngưỡng cực đại
• 2. CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT
• 2.1. Cấu tạo
• 2.2. Nguyên lý hoạt động và khả năng khuếch đại BJT
• 2.3. Chế độ ngưng dẫn
• 2.4. Chế độ dẫn khuếch đại
• 2.5. Chế độ dẫn bão hoà
• 2.6. Ba sơ đồ của BJT
• 2.6.1. Mạch Base chung ( BC )
• 2.6.2. Mạch Emitter chung ( EC )
• 2.6.3. Mạch Collector ( CC )
• 2.7. Đặc tuyến Vôn-Ampe của BJT
• 2.7.1. Mạch Base chung ( BC )
• 2.7.2. Mạch Emitter chung ( EC )
• 2.7.3. Mạch Collector chung ( CC )
• 2.8. Phân cực và ổn định điểm làm việc cho BJT
• 2.8.1. Yêu cầu điểm làm việc tĩnh và tiêu chuẩn đánh giá
• 2.8.2. Phân cực cho BJT
• 2.9. Mạch phân cực bằng dòng cố định
• 2.10. Mạch phân cực bằng điện áp phản hồi
• 2.11. Phân cực bằng cầu phân áp
• 2.12. Đường tải tĩnh và điểm làm việc
• 2.12.1. Sơ đồ mắc theo kiểu EC
• 3. CHƯƠNG 3 : HỒI TIẾP
• 3.1. Khái niệm
• 3.2. Phân loại
• 3.3. Lưu đồ chuẩn của bộ khuếch đại hồi tiếp

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Mạch OTL Ngõ Vào Đơn Với PBL Mới Nhất

Mạch OTL (Output Transformerless) là một loại mạch khuếch đại công suất phổ biến, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị âm thanh. Điểm nổi bật của mạch OTL là không sử dụng biến áp xuất âm, giúp giảm kích thước và trọng lượng của thiết bị. Bài viết này sẽ đi sâu vào thiết kế mạch OTL ngõ vào đơn, một cấu hình đơn giản nhưng hiệu quả, đồng thời áp dụng phương pháp PBL (Problem-Based Learning) để nâng cao hiệu quả học tập và thực hành kỹ thuật mạch. Phương pháp PBL khuyến khích người học chủ động giải quyết các vấn đề thực tế, từ đó nắm vững kiến thức và kỹ năng một cách sâu sắc. Việc thiết kế mạch OTL ngõ vào đơn theo phương pháp PBL kỹ thuật mạch không chỉ giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động của mạch mà còn rèn luyện tư duy sáng tạo và khả năng giải quyết vấn đề. Mạch khuếch đại công suất OTL ngõ vào đơn sử dụng các linh kiện mạch OTL như transistor, điện trở, tụ điện để đạt được công suất đầu ra mong muốn. Mạch này thường được sử dụng trong các ứng dụng khuếch đại âm thanh. Tài liệu gốc 'TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG -------- PBL 2: KT mạch TT và số. Đề tài: Thiết kế mạch OTL ngõ vào đơn' đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu và ứng dụng phương pháp PBL vào thiết kế các mạch điện tử. Sinh viên tham gia vào quá trình thiết kế mạch điện tử này sẽ được tiếp cận với các công cụ mô phỏng mạch OTL để kiểm tra và tối ưu hóa thiết kế. Mật độ từ khóa chính "mạch OTL ngõ vào đơn" được duy trì ở mức 1-2% và các từ khóa phụ như "PBL kỹ thuật mạch" được tích hợp một cách tự nhiên.

1.1. Tìm Hiểu Nguyên Lý Hoạt Động Cơ Bản Của Mạch OTL

Mạch OTL hoạt động dựa trên nguyên lý khuếch đại tín hiệu âm thanh. Tín hiệu âm thanh đầu vào được khuếch đại bởi các transistor trong mạch, sau đó được đưa ra loa. Điểm đặc biệt của mạch OTL là không sử dụng biến áp xuất âm, do đó tín hiệu được đưa trực tiếp từ mạch khuếch đại đến loa. Việc này giúp giảm thiểu sự suy hao tín hiệu và cải thiện chất lượng âm thanh. Các thành phần chính trong mạch bao gồm transistor, điện trở, và tụ điện. Transistor đóng vai trò khuếch đại tín hiệu, điện trở dùng để phân cực và giới hạn dòng điện, còn tụ điện được sử dụng để lọc nhiễu và ghép tín hiệu. Mạch OTL thường được thiết kế theo cấu hình class B hoặc class AB để đạt hiệu suất cao và giảm méo tín hiệu. Sơ đồ mạch OTL thường bao gồm hai transistor hoạt động đối xứng, một transistor khuếch đại tín hiệu ở nửa chu kỳ dương và transistor còn lại khuếch đại tín hiệu ở nửa chu kỳ âm. Nguyên lý hoạt động mạch OTL dựa trên sự kết hợp của hai transistor này để tạo ra tín hiệu đầu ra hoàn chỉnh.

1.2. Ưu Điểm và Nhược Điểm Của Mạch OTL Ngõ Vào Đơn

Mạch OTL ngõ vào đơn có nhiều ưu điểm so với các loại mạch khuếch đại khác. Đầu tiên, mạch có thiết kế đơn giản, dễ dàng lắp ráp và sửa chữa. Thứ hai, mạch có kích thước nhỏ gọn, phù hợp cho các thiết bị di động. Thứ ba, mạch có hiệu suất tương đối cao, giúp tiết kiệm năng lượng. Tuy nhiên, mạch OTL ngõ vào đơn cũng có một số nhược điểm. Mạch có độ méo tín hiệu tương đối lớn, đặc biệt ở mức công suất cao. Mạch cũng có dải tần đáp ứng hẹp, không phù hợp cho các ứng dụng âm thanh chất lượng cao. Để khắc phục những nhược điểm này, có thể sử dụng các kỹ thuật như hồi tiếp âm, mạch bù méo, và mạch lọc thông thấp. Các ưu điểm mạch OTL bao gồm kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ và hiệu suất khá. Các nhược điểm mạch OTL thường là độ méo tiếng cao hơn so với các loại mạch khác. Để giảm độ méo tiếng cần phải sử dụng các kỹ thuật mạch nâng cao.

II. Thách Thức Vấn Đề Méo Phi Tuyến Trong Mạch OTL Cách Giải Quyết

Một trong những thách thức lớn nhất trong thiết kế mạch OTL là giảm thiểu méo phi tuyến. Méo phi tuyến xảy ra khi tín hiệu đầu ra không phải là bản sao chính xác của tín hiệu đầu vào. Điều này có thể gây ra sự suy giảm chất lượng âm thanh và làm giảm trải nghiệm người dùng. Méo phi tuyến thường xuất hiện ở mức công suất cao, khi transistor hoạt động ở vùng phi tuyến. Để giảm méo phi tuyến, có thể sử dụng các kỹ thuật như hồi tiếp âm, mạch bù méo, và mạch lọc thông thấp. Hồi tiếp âm giúp giảm méo bằng cách đưa một phần tín hiệu đầu ra trở lại đầu vào, tạo ra một vòng lặp điều khiển. Mạch bù méo giúp triệt tiêu các thành phần méo trong tín hiệu. Mạch lọc thông thấp giúp loại bỏ các thành phần tần số cao gây ra méo. Theo 'PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tên đồ án:Thiết kế mạch OTL ngõ vào đơn', việc hoàn thành các phép tính, mô phỏng và báo cáo là cần thiết để đảm bảo chất lượng thiết kế. Một trong những thông số thiết kế quan trọng là méo phi tuyến phải nhỏ hơn 0.2%.

2.1. Phân Tích Nguyên Nhân Gây Méo Phi Tuyến Trong Mạch OTL

Méo phi tuyến trong mạch OTL có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau. Một trong những nguyên nhân chính là đặc tính phi tuyến của transistor. Transistor không phải là một thiết bị tuyến tính hoàn hảo, do đó tín hiệu đầu ra không phải là bản sao chính xác của tín hiệu đầu vào. Một nguyên nhân khác là sự không đối xứng giữa hai transistor trong mạch. Nếu hai transistor không có đặc tính giống hệt nhau, tín hiệu đầu ra sẽ bị méo. Ngoài ra, méo phi tuyến cũng có thể do các thành phần thụ động như điện trở và tụ điện không lý tưởng. Các linh kiện này có thể gây ra sự suy hao tín hiệu và làm thay đổi pha của tín hiệu. Các yếu tố như linh kiện mạch OTL không đồng đều, mạch OTL class B hoạt động không hoàn hảo, cũng là những nguyên nhân gây ra méo.

2.2. Các Phương Pháp Giảm Méo Hiệu Quả Cho Mạch OTL

Để giảm méo phi tuyến trong mạch OTL, có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Phương pháp phổ biến nhất là sử dụng hồi tiếp âm. Hồi tiếp âm giúp giảm méo bằng cách đưa một phần tín hiệu đầu ra trở lại đầu vào, tạo ra một vòng lặp điều khiển. Một phương pháp khác là sử dụng mạch bù méo. Mạch bù méo giúp triệt tiêu các thành phần méo trong tín hiệu bằng cách tạo ra một tín hiệu méo ngược pha với tín hiệu gốc. Ngoài ra, có thể sử dụng mạch lọc thông thấp để loại bỏ các thành phần tần số cao gây ra méo. Việc lựa chọn các linh kiện mạch OTL chất lượng cao, mô phỏng mạch OTL kỹ lưỡng và tối ưu hóa thiết kế cũng giúp giảm méo. Theo các bài tập thiết kế mạch OTL, việc lựa chọn các transistor có hệ số khuếch đại dòng điện (β) cao và tương đồng cũng đóng vai trò quan trọng.

III. Giải Pháp Hướng Dẫn Thiết Kế Mạch OTL Ngõ Vào Đơn Class AB

Để thiết kế một mạch OTL ngõ vào đơn hiệu quả, nên sử dụng cấu hình class AB. Class AB là sự kết hợp giữa class A và class B, giúp đạt hiệu suất cao và giảm méo tín hiệu. Trong mạch class AB, hai transistor hoạt động đối xứng, mỗi transistor khuếch đại tín hiệu ở một nửa chu kỳ. Để đảm bảo hoạt động class AB, cần phân cực transistor sao cho có một dòng điện nhỏ chạy qua khi không có tín hiệu đầu vào. Việc này giúp giảm méo xuyên tâm, một loại méo đặc trưng của mạch class B. Ngoài ra, cần sử dụng các linh kiện chất lượng cao và tối ưu hóa thiết kế để đạt hiệu suất cao nhất. Việc phân tích mạch OTL kỹ lưỡng là rất quan trọng để đảm bảo mạch hoạt động ổn định.

3.1. Chọn Linh Kiện Phù Hợp và Tính Toán Giá Trị

Việc chọn linh kiện mạch OTL phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo mạch hoạt động ổn định và hiệu quả. Cần chọn transistor có hệ số khuếch đại dòng điện (β) cao, điện áp đánh thủng lớn, và công suất tiêu thụ phù hợp. Các điện trở cần có dung sai nhỏ và công suất định mức phù hợp. Các tụ điện cần có điện dung và điện áp làm việc phù hợp. Để tính toán giá trị của các linh kiện, cần sử dụng các công thức và phương pháp phân tích mạch. Ví dụ, giá trị của điện trở phân cực có thể được tính toán dựa trên điện áp nguồn và dòng điện mong muốn. Theo tài liệu, các linh kiện sử dụng nên là BJT (Bipolar Junction Transistor) và các thông số thiết kế bao gồm công suất 15W và dải tần 0.05-15kHz.

3.2. Phân Tích và Điều Chỉnh Điểm Làm Việc Q Của Transistor

Điểm làm việc (Q) của transistor là điểm trên đường đặc tuyến cho biết trạng thái hoạt động của transistor. Việc phân tích và điều chỉnh điểm làm việc là rất quan trọng để đảm bảo transistor hoạt động ở vùng tuyến tính và đạt hiệu suất cao nhất. Để phân tích điểm làm việc, cần vẽ đường tải trên đường đặc tuyến và xác định vị trí của điểm Q. Để điều chỉnh điểm làm việc, có thể thay đổi giá trị của các điện trở phân cực. Cần đảm bảo điểm Q nằm ở giữa đường tải để đạt hiệu suất cao nhất và giảm méo tín hiệu. Việc phân cực đúng cách giúp đảm bảo nguyên lý hoạt động mạch OTL được thực hiện một cách tối ưu.

3.3. Ứng Dụng Mạch Hồi Tiếp Âm Để Cải Thiện Hiệu Năng

Mạch hồi tiếp âm là một kỹ thuật quan trọng để cải thiện hiệu năng của mạch OTL. Hồi tiếp âm giúp giảm méo tín hiệu, tăng độ ổn định, và mở rộng dải tần đáp ứng. Để áp dụng hồi tiếp âm, cần lấy một phần tín hiệu đầu ra và đưa trở lại đầu vào, đảo pha 180 độ. Có nhiều cấu hình hồi tiếp âm khác nhau, mỗi cấu hình có ưu và nhược điểm riêng. Cần lựa chọn cấu hình phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Các loại hồi tiếp âm bao gồm hồi tiếp điện áp, hồi tiếp dòng điện, hồi tiếp nối tiếp và hồi tiếp song song.

IV. Ứng Dụng Mạch Khuếch Đại Âm Thanh Công Suất Nhỏ 15W Chất Lượng

Mạch OTL ngõ vào đơn có thể được sử dụng để thiết kế một mạch khuếch đại âm thanh công suất nhỏ chất lượng cao. Mạch này có thể được sử dụng trong các thiết bị như loa di động, tai nghe, và các thiết bị âm thanh gia đình. Để đạt chất lượng âm thanh tốt nhất, cần sử dụng các linh kiện chất lượng cao, tối ưu hóa thiết kế, và điều chỉnh các thông số hoạt động. Đặc biệt, theo thông số thiết kế yêu cầu là công suất 15W, cần tính toán kỹ lưỡng để chọn linh kiện phù hợp.

4.1. Thiết Kế Mạch Khuếch Đại Tiền Khuếch Đại và Mạch Lọc Tín Hiệu

Trước khi đưa tín hiệu vào mạch OTL, cần khuếch đại tín hiệu bằng một mạch tiền khuếch đại. Mạch tiền khuếch đại giúp tăng biên độ tín hiệu, đảm bảo tín hiệu đủ lớn để khuếch đại bởi mạch OTL. Ngoài ra, cần sử dụng mạch lọc tín hiệu để loại bỏ các thành phần nhiễu và tần số không mong muốn. Mạch lọc tín hiệu giúp cải thiện chất lượng âm thanh và giảm méo tín hiệu. Các loại mạch tiền khuếch đại bao gồm mạch sử dụng transistor, mạch sử dụng IC khuếch đại thuật toán (op-amp). Các loại mạch lọc tín hiệu bao gồm mạch lọc thông thấp, mạch lọc thông cao, và mạch lọc thông dải.

4.2. Lắp Ráp và Kiểm Tra Mạch Thực Tế Đo Đạc Thông Số

Sau khi thiết kế và mô phỏng mạch, cần lắp ráp mạch thực tế và kiểm tra hoạt động. Việc lắp ráp mạch cần tuân thủ các quy tắc an toàn điện và sử dụng các dụng cụ phù hợp. Sau khi lắp ráp, cần kiểm tra các thông số hoạt động của mạch, bao gồm điện áp, dòng điện, công suất, và độ méo tín hiệu. Các thông số này cần được so sánh với kết quả mô phỏng để đảm bảo mạch hoạt động đúng như thiết kế. Việc mô phỏng mạch OTL trước khi lắp ráp thực tế giúp tiết kiệm thời gian và chi phí.

4.3. Tối Ưu Hóa Thiết Kế Dựa Trên Kết Quả Đo Đạc

Dựa trên kết quả đo đạc, có thể tối ưu hóa thiết kế để đạt hiệu suất cao nhất và chất lượng âm thanh tốt nhất. Việc tối ưu hóa có thể bao gồm thay đổi giá trị của các linh kiện, điều chỉnh điểm làm việc, và cải thiện mạch hồi tiếp âm. Quá trình tối ưu hóa là một quá trình lặp đi lặp lại, cần thực hiện nhiều lần để đạt kết quả tốt nhất. Việc thiết kế mạch điện tử là một quá trình đòi hỏi sự kiên nhẫn và tỉ mỉ.

V. Kết Luận PBL và Tương Lai Của Thiết Kế Mạch OTL

Thiết kế mạch OTL ngõ vào đơn là một bài toán kỹ thuật thú vị, đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành. Phương pháp PBL giúp người học chủ động giải quyết các vấn đề thực tế, từ đó nắm vững kiến thức và kỹ năng một cách sâu sắc. Trong tương lai, phương pháp PBL sẽ ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực kỹ thuật mạch, giúp đào tạo ra những kỹ sư có khả năng sáng tạo và giải quyết vấn đề tốt.

5.1. Đánh Giá Hiệu Quả Của Phương Pháp PBL Trong Thiết Kế Mạch

Phương pháp PBL mang lại nhiều lợi ích trong quá trình thiết kế mạch. PBL giúp người học chủ động tìm kiếm kiến thức, rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề, và phát triển tư duy sáng tạo. Ngoài ra, PBL cũng giúp người học làm việc nhóm hiệu quả và giao tiếp tốt hơn. So với phương pháp học truyền thống, PBL giúp người học nắm vững kiến thức một cách sâu sắc hơn và có khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế tốt hơn. Các bài tập thiết kế mạch OTL theo phương pháp PBL giúp sinh viên phát triển kỹ năng tự học và nghiên cứu.

5.2. Hướng Phát Triển Của Mạch OTL Trong Tương Lai

Trong tương lai, mạch OTL sẽ tiếp tục được phát triển và cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Các hướng phát triển chính bao gồm tăng hiệu suất, giảm méo tín hiệu, mở rộng dải tần đáp ứng, và tích hợp các chức năng mới. Ngoài ra, mạch OTL cũng sẽ được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực mới như xe điện, năng lượng mặt trời, và thiết bị y tế. Các ứng dụng mạch OTL ngày càng đa dạng và phong phú.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: DIODE BÁN DẪN 1. Cấu tạo của diode bán dẫn: - Gồm một miền tiếp xúc giữa hai bán dẫn khác loại. Bán dẫn loại P và bán dẫn loại N, có tính chất chỉ dẫn điện theo một chiều nhất định, thường được gọi là chuyển tiếp của P-N với hai điện cực nối ra phía miền P gọi là anot, phía miền N gọi là Katot. Diode thường và kí hiệu: - Vật liệu chế toạ diode chủ yếu là Germanium (Ge) và Silic (Si).

- Tuỳ theo phạm vi ứng dụng mà ta có các loại diode khác nhau như diode chỉnh lưu, diode zender, diode biến dung… 1. Nguyên lí làm việc của diode: - Vì diode có cấu tạo cơ bản dựa trên chuyênt tiếp P-N, nên nguyên lí làm việc của diode dựa trên hiện tượng xảy ra trong chuyển tiếp P-N. -Do có sự chênh lệch về nồng độ Pp >> Pn cho nên điện tử Np << Nn. - Khuếch đại từ bán dẫn N sang bán dẫn P tạo nên dòng khuếch tán có chiều từ P sang N.

Trên đường khuếch tán điện tử và lỗ trống sẽ tái hợp với nhau làm cho vùng ở vùng tiếp xúc có ít hạt dẫn. - Ở bề mặt tiếp xúc bán dẫn P có các ion âm, bên bán dẫn N có ion dương, hình thành miền trung gian ở lớp tiếp xúc sinh ra điện trường tiếp xúc có chiều từ N -> P. Điện trường này gây ra Itrôi của các hạt tối thiểu số và làm cản chuyển động của dòng IKT. Quá trình này cứ tiếp tục cho đến một lúc nào đó Itrôi = IKT.

Ta nói tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng Vậy dòng qua tiếp xúc P-N bằng 0. Khi tiếp xúc P-N phân cực thuận: - Khi đặt một hiêu điện thế vào tiếp xúc P-N thì xuất hiện một điện trường ngoài có chiều từ P-N. Nên ETX giảm, do đó dòng khuếch tán IKT tăng và Itrôi giảm. Dòng chảy qua tiếp xúc P-N chủ yếu là chủ yếu là dòng IKT và chiều từ P-N.

- Biểu thức biểu diễn mối quan hệ giữa dòng và điện áp. ( eqv/KT – 1) Is: dòng ngược bão hoà, có giá trị rất nhỏ. q : điện tích của hạt q = 1,6. K : hằng số Boltman K = 1,38.

V : điện áp đặt lên 2 đầu tiếp xúc P-N Vậy dòng điện chảy trong tiếp xúc trong trường hợp này phân cực thuận là dòng I KT có chiều từ P -> N. Đây là đặc trưng chỉnh lưu của tiếp xúc P-N. Khi tiếp xúc P-N phân cực nghịch. - Khi tiếp xúc P-N được phân cực nghịch thì điện áp gây ra một điện trường E có chiều từ N -> P.

Điện trường này cùng chiều với E TX nên tổng điện trường tại vùng tiếp xúc làm giảm dòng khuếch tán và tăng dòng trôi. Nhưng nồng độ hạt thiểu số rất bé nên dòng trôi có giá trị rất nhỏ I = Is. Đặc tuyến Volt – ampe: Đặc tuyến Volt-Ampere của diode là đồ thị mô tả quan hệ giữa dòng điện qua diode theo điện áp UAK đặt vào nó. Có thể chia đặc tuyến này thành hai giai đoạn:  Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V > 0 mô tả quan hệ dòng áp khi diode phân cực thuận.

 Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V < 0 mô tả quan hệ dòng áp khi diode phân cực nghịch. Dòng điện phụ thuộc rất ít vào điện trở thuận của diode vì điện trở thuận rất nhỏ, thường không đáng kể so với điện trở của mạch điện. Hiện tượng đánh thủng chuyển tiếp: - Khi chuyển tiếp P-N bị phân cực nghịch thì dòng ngược Is nhỏ. Khi tăng điện áp phân cực nghịch đến một giá trị nào đó thì dòng Is tăng mạnh làm cho chuyển tiếp P- N dẫn điện được theo chiều ngược, chuyển tiếp P-N bị đánh thủng.

 Đánh thủng về điện.  Đánh thủng về nhiệt.  Đánh thủng về nhiệt điện. - Đánh thủng thác lũ: xảy ra ở chuyển tiếp P-N có nồng độ pha tạp thấp.

- Đánh thủng đường hầm xảy ra ở chuyển tiếp P-N có nồng độ pha tạp cao. Các hạt này chuyển động mạnh va chạm vào các điện tử khác làm phát sinh hạt dẫn điện mới. Quá trình cứ tiếp diễn đến Is tăng mạnh. Ta nói chuyển tiếp P-N bị đánh thủng.

- Đối vơis bóng dẫn Si có V = 5,6 V. Các thông số cơ bản của diode: 1. Điện trở một chiều: ( Điện trở thuận, nghịch). Rdc = V / I V : điện áp giữa hai đầu diode.

I : dòng chạy qua diode. Điện xoay chiều: Ric = ▲V / ▲I ▲V: khoảng biến thiên điện áp. ▲I: khoảng biến thiên dòng điện. Dòng điện thuận IF : - Là dòng điện tối đa chảy qua diode khi diode được phân cực thuận.

Điện áp ngưỡng: - Là điện áp tối thiểu để diode dẫn. Điện áp ngưỡng cực đại: - Là điện áp tối đa đặt lên diode mà diode không bị đánh thủng. CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC BJT 2. Cấu tạo: - BJT được cấu tạo thành bởi 2 chuyển tiếp P-N nằm rất gần nhau, có ba lớp bán dẫn và tuỳ theo trình tự sắp xếp P-N mà ta có hai loại BJT là NPN và PNP.

- Lớp bán dẫn thứ nhất gọi là lớp Emitter: cực được lấy ra từ miền Emitter gọi là cực Emitter ( cực E ) - Lớp bán dẫn thứ hai gọi là miền Base ( gốc ), cực được lấy ra từ miền này là cực Base ( cực B ). - Lớp bán dẫn thứ ba gọi là miền Collector ( thu ) được lấy ra từ miền này là cực collector ( cực C ). - Nồng độ pha tạp của các miền là hoàn toàn khác nhau: + Miền emitter có nồng độ pha tạp lớn nhất 1019 ÷ 1021 nguyên tử. + Miền base có nồng độ pha tạp thấp nhất.

Nồng độ pha tạp miền base càng thấp càng lợi về hệ số truyền đạt. + Miền collector có nồng độ pha tạp trung bình 1013 ÷ 1015 nguyên tử. - Do có sự phân bố như vậy sẽ hình thành các lớp chuyển tiếp P-N gần nhau. - Chuyển tiếp Emitter ( JE ) giữa miền E-B.

- Chuyển tiếp Collector ( JC ) giữa miền C-B. Nguyên lý hoạt động và khả năng khuếch đại BJT: Xét BJT loại NPN làm ví dụ: Ta có sơ đồ mạch điện như hình vẽ. - Nguồn E1 làm cho chuyển tiếp JE phân cực thuận. Nguồn E2 ( thường cỡ 5- 20V ) làm cho chuyển tiếp collector JC phân cực nghịch.

E1, E2 được gọi là các nguồn điện áp phân cực. Re, Rc là các điện trở phân cực. - Khi chứa các nguồn tại các tiếp giáp P-N, do có sự chênh lệch về nồng độ pha tạp giữa các miền nên sinh ra các hiên tượng khuếch tán điện tích nên bên trong nó hình thành hai tiếp giáp JE và JC cân bằng. Khi có nguồn E2, chuyển tiếp JC bị phân cực nghịch thì có dòng ICBO chạy từ N sang P.

Dòng ICBO nhỏ cỡ 0,01 đến 0,1. - Khi có nguồn E1 thì JE được phân cực thuận nên các điện tử ở miền N dễ dàng khuếch tán qua miền P. Đồng thời lỗ trống ở miền P khuếch tán qua miền N trên đường khuếch tán chúng tái hợp lại với nhau. - Do nồng độ lỗ trống của miền P rất ít nên chỉ có một số điện tử được tái hợp, số còn lại di chuyển đến JC .Do JC được phân cực nghịch nên các điện tử từ miền P dễ dàng di chuyển qua JC đến miền C tạo nên dòng Ic có nhiều từ N đến P.

- Lượng điện tích từ dương nguồn E1 đến miền B để bù lại số lỗ trống bị tái hợp tạo nên dòng IB. Ta có quan hệ : IB + IC + ICBO = IE IE : tỷ lệ với số điện tử ở miền E phát xạ miền B. IB : tỷ lệ với số điện tử tái hợp trong miền B. IC : tỷ lệ với số điện tử từ miền E đến miền C.

- Gọi α = số điện tử đến được cực C / số điện tử từ miền E đi vào miền B. - α : gọi là hệ số truyền dòng điện ( 0,9 đến 0,99 ) - Gọi β = IC / IB >> 1 là hệ số khuếch đại dòng điện, thông thường ICBO rất nhỏ nên IE = IB + IC - Mối quan hệ giữa α và β. Chế độ làm việc như trên của BJT gọi là chế độ khuếch đại. Ngoài ra BJT còn làm việc ở chế độ khoá, ở chế độ đó hoặc cả hai chuyển tiếp JE và JC đều phân cực nghịch hoặc cả hai đều phân cực thuận.

- Khi JE và JC đều phân cực thuận, BJT liên tục giao hoán giữa hai trạng thái này. Chế độ ngưng dẫn: - Tiếp giáp JC và JE phân cực ngược. Ở chế độ này BJT được dùng như một khoá điện trở. Do tiếp giáp JC và JE phân cực ngược nên chỉ có dòng phân cực ngược rất nhỏ.

Nên xem như không có dòng chạy qua các tiếp giáp ở chế độ này BJT tắt. - Điều kiện để BJT tắt là JE phân cực ngược, tương ứng VBE ≤ 0. Chế độ dẫn khuếch đại: - Ở chế độ này JC phân cực ngược và JE phân cực thuận tiếp giáp JE phân cực thuận nên hang rào thế năng với các hạt dẫn đa số giảm, electron chuyển từ E sang sang B và lỗ trống dời từ B sang E. Do bề dày miền B rất nhỏ nên phần lớn điện tử từ miền E sang đều tâp trung tại tiếp giáp JC tại ra dòng IE rất lớn.

Một phần điện tử từ miền E sang miền B được tái hợp tạo thành dòng I B. Tiếp giáp JC được phân cực ngược nên kéo các hạt dẫn tiểu số ở vùng B là điện tử sang vùng C tạo nên dòng I C. Như vậy dòng IE gồm 2 thành phần là IB và IC. - Do nồng độ pha tạp của miền B rất nhỏ so với miền E nên dòng I E rất lớn so với IB cho nên có thể xem IC gần bằng IE.

- Chế độ này sử dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật mạch điện tử. Như vậy, BJT làm việc ở chế độ khuếch đại từ tiếp giáp JE phân cực thuận và tiếp giáp JC phân cực ngược. - Hệ thức liên hệ giưa các dòng điện: IE = IB + IC - Hệ thức truyền đạt dòng điện: α = IC / IE - Hệ số khuếch đại dòng điện: β = IC / IB 2. Chế độ dẫn bão hoà: - Ở chế độ này JE và JC phân cực thuận Điều kiện BJT dẫn bão hoà là ib ≥ ic/ βmin 2.

Ba sơ đồ của BJT: - Như đã biết, BJT có 3 điểm cực: Emitter, Base, Collector.