Bài 3 - Transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor)

[tanlapfireco]

3-3-3 Đánh thủng BJTCũng như đối với diode khi phân cực ngược, chuyển tiếp [SUB][/SUB] với phân cực ngược trên nó có thể bị đánh thủng nếu điện áp phân cực ngược đủ lớn. Sự gia tăng dòng điện này thường xuất hiện do cơ chế đánh thủng thác lũ như đã khảo sát trong phần trước. Tuy nhiên, một transistor còn có thể bị đánh thủng bởi một hiện tượng được gọi là punch through. Dạng đánh thủng này xảy ra khi bề rộng vùng nghèo, trên chuyển tiếp [SUB][/SUB] bị phân cực ngược, đủ lớn làm cho vùng nghèo này mở rộng đến vùng nghèo của chuyển tiếp [SUB][/SUB] được phân cực thuận. Lúc này, miền phát và miền thu bị ngắn mạch và do đó xuất hiện một dòng điện lớn. Hiện tượng punch through còn đặt ra một giới hạn về nồng độ tạp chất cũng như bề rộng miền nền khi thiết kế BJT. Hình 3-14 trình bày họ đặc tuyến ngõ ra bao gồm cả đoạn đánh thủng của đặc tuyến.

3-4 Đặc tính E chung (Common-Emitter)
Trong phần này ta sẽ xem xét cấu hình phân cực E chung được minh họa trong hình 3-15. Cần lưu ý là nguồn [SUB][/SUB] được sử dụng để phân cực thuận cho chuyển tiếp [SUB][/SUB] và nguồn [SUB][/SUB] được dùng để phân cực ngược cho chuyển tiếp [SUB][/SUB]. Biên độ của [SUB][/SUB] phải lớn hơn [SUB][/SUB] để đảm bảo [SUB][/SUB] phải phân cực ngược.

Hình 3-16 chứng tỏ là điện áp ngõ vào trong cấu hình CE là điện áp giữa cực nền và cực phát ([SUB][/SUB] đối với NPN và [SUB][/SUB] đối với PNP), và điện áp ngõ ra là điện áp giữa cực thu và cực phát ([SUB][/SUB] đối với NPN và [SUB][/SUB] đối với PNP). Dòng ngõ vào là dòng [SUB][/SUB] và dòng ngõ ra là [SUB][/SUB]. Cấu hình CE là cấu hình được sử dụng rộng rãi nhất do đó chúng sẽ được xem xét một cách chi tiết trong phần này.

3-4-1 [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]
Trước khi xây dựng đặc tuyến vào ra cho cấu hình CE ta sẽ xây dựng mối quan hệ giữa [SUB][/SUB] và [SUB][/SUB]. Mặc dù mối liên hệ này hoàn toàn không phụ thuộc vào cấu hình phân cực, tuy nhiên mối liên hệ này sẽ cho ta một số các thông số mới rất hữu ích trong việc dự đoán hoạt động của cấu hình CE. Biểu thức 3-4
[SUB][/SUB]
hay [SUB][/SUB]
Chia hai vế cho [SUB][/SUB], ta có: [SUB][/SUB]
Thay I[SUB]E[/SUB]: [SUB][/SUB]
[SUB][/SUB] (3-6)
Sử dụng biểu thức 3-6 ta có thể có một biểu thức cho dòng rò ngược trong cấu hình CE. Hình 3-17 trình bày các transistor NPN và PNP trong đó ngõ vào BE bị hở mạch. Lúc này dòng ở ngõ ra chỉ có dòng ngược trên chuyển tiếp [SUB][/SUB]. Dòng này đi từ miền thu C qua miền nền B và vào miền phát E. Nó được ký hiệu là [SUB][/SUB]. Vì [SUB][/SUB] phải là 0 khi hở mạch ngõ vào nên ta có
[SUB][/SUB] (3-7)
Vì [SUB][/SUB] rất gần 1 nên [SUB][/SUB] là khá lớn. Do đó, biểu thức 3-7 cho ta thấy dòng rò CE lớn hơn nhiều so với dòng rò CB. Điều này cũng có nghĩa là dòng rò CB được khuếch đại lên trong cấu hình CE. Kết quả này có thể gây ra các vấn đề khi mạch hoạt động ở nhiệt độ cao, đặc biệt là đối với các transistor loại germanium.

Trở lại biểu thức 3-6, ta thấy có một tham số quan trọng khác của tranistor đó là :
[SUB][/SUB] (3-8)
[SUB][/SUB] là một số lớn hơn 1 và có giá trị thay đổi trong khoảng từ 20 đến vài trăm. Khi [SUB][/SUB] càng tiến gần đến 1 thì một sự thay đổi nhỏ trong [SUB][/SUB] cũng gây ra những thay đổi lớn trong [SUB][/SUB].
Khi đó, biểu thức 3-6 có thể viết lại là:
[SUB][/SUB] (3-9)
[SUB][/SUB] (3-10)
Mặc dù [SUB][/SUB] lớn hơn rất nhiều so với [SUB][/SUB], nói chung, giá trị này là khá nhỏ khi so sánh với [SUB][/SUB]. Do đó, giá trị này có thể bỏ qua trong các tính toán mạch thực tế.
[SUB][/SUB] (3-11)