Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

CHƯƠNG 3
TRANSISTOR LƯỠNG CỰC (BJT)
GIỚI THIỆU CHƯƠNG.
Chương 3 sẽ giới thiệu về transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor –
BJT). Đây là cấu kiện bán dẫn quan trọng có 2 lớp tiếp xúc P-N và 3 chân điện cực.
Trong chương sẽ trình bày về ngun lý hoạt động của transistor lưỡng cực ở 3 chế độ
cấp điện phân cực cho nó là chế độ tích cực, chế độ ngắt và chế độ bão hòa. Chương 3
trình bày về các cách mắc cơ bản của transistor lưỡng cực trong các sơ đồ mạch khuếch
đại là cách mắc cực gốc chung, cực phát chung và cực góp chung, đặc điểm của từng
cách mắc. Trong chương 3 này còn đề cập đến các phương pháp phân cực cho transistor
như phân cực bằng dòng cực gốc, phân cực bằng phân áp và phân cực bằng hối tiếp.
Đồng thời trong chương này cũng trình bày về các sơ đồ tương đương của transistor
trong chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ và trình bày về chế độ chuyển mạch của
transistor.
3.1. CẤU TẠO VÀ KÝ HIỆU CỦA BJT TRONG SƠ ĐỒ MẠCH.
3.1.1. Cấu tạo của BJT loại P-N-P và N-P-N:
Transistor lưỡng cực gồm có hai tiếp xúc P-N được tạo nên bởi 3 miền bán dẫn loại
P và N xếp xen kẽ nhau. Nếu miền bán dẫn ở giữa là bán dẫn loại N thì ta có transistor
lưỡng cực loại P-N-P. Nếu miền bán dẫn ở giữa là bán dẫn loại P thì ta có transistor
lưỡng cực loại N-P-N.

Hình 3.1: Cấu tạo và ký hiệu của transistor loại NPN và PNP
Transistor có 3 chân cực là:
- Cực Phát ký hiệu là chữ E (Emitter) là nguồn phát ra các hạt tải điện trong
transistor.
- Cực Gốc ký hiệu là chữ B (Base) là cực điều khiển dòng điện..
- Cực Góp ký hiệu là chữ C (Collector) có nhiệm vụ thu nhận tất cả các hạt dẫn từ

khuếch đại tín hiệu,... Đây là chế độ thông dụng của transistor trong các mạch điện tử
tương tự.
3.2. CÁC CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA TRANSISTOR BJT.
3.2.1. Chế độ tích cực (hay chế độ khuếch đại):
+ Nguyên lý hoạt động:
Ở chế độ tích cực ta phải cung cấp nguồn điện một chiều lên các chân cực sao
cho tiếp xúc phát TE phân cực thuận và tiếp xúc góp TC phân cực ngược (xem hình 3.2
a,b,c,d).
Ví dụ: Ta xét nguyên lý làm việc của transistor loại P-N-P còn đối với transistor
loại N-P-N có thể suy ra dựa vào nguyên lý hoạt động của transistor loại P-N-P.

Trang 46


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

Hình 3.2: Nguồn điện cung cấp và đồ thò năng lượng của transistor loại NPN và PNP.

Quan hệ giữa 3 thành phần dòng điện trong transistor là:
IC = IE + ICBo
IB = (1 - )IE - ICBo
IE = I C + I B

Hình 3.3: Các dòng điện và điện áp trên các chân cực của transistor loại P-N-P.
3.2.2. Chế độ ngắt:
Ở chế độ này, ta cung cấp nguồn điện sao cho hai tiếp xúc P-N đều được
phân cực ngược nên điện trở của transistor rất lớn và qua nó chỉ có dòng điện ngược rất
nhỏ của iếp xúc góp I CBo. Do dòng điện ngược của tiếp xúc phát I EBo nhỏ hơn nhiều so


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

Hình 3.6: Sơ đồ mắc kiểu E chung
Giả sử transistor trên hình vẽ có hệ số khuếch đại β = 100. Khi đó: IC = β.IB =

100 IB
3.3.1. Đặc tuyến ngõ vào : IB / VBE
Cho biết mối quan hệ giữa dòng điện IB theo điện áp VBE.
Đặc tuyến IB / VBE có dạng giống như đặc tuyến của điốt, sau khi điện áp VBE
tăng đến trò số điện áp ngưỡng V thì bắt đầu có dòng điện IB.
Ứng với mỗi điện áp VBE thì dòng điện IB sẽ có các trò số khác nhau. Với điện áp
VCE = 2V. Ta có:
VBE = 0,5V
,
IB = 10 A
VBE = 0,55V
,
IB = 20 A
VBE = 0,6V
,
IB = 30 A
VBE = 0,65V
,
IB = 40 A

Hình 3.7: Đặc tuyến ngõ vào IB / VBE
3.3.2 Đặc tuyến ngõ ra: IC / VCE

Khi điện áp phân cực VBE = 0,8V > V: Transistor sẽ dẫn rất mạnh gọi là bảo
hòa. Lúc đó, IB tăng cao dẫn đến IC cũng sẽ tăng gần bằng mức IC  VCC / RC và điện
áp VCE sẽ giảm xuống VCE  0,2V. VCE được gọi là điện áp bảo hòa.
Ba trạng thái của transistor được mô tả trên đặc tuyến ngõ ra của transistor.
c. Đặc tuyến truyền dẫn: IC / VBE
Cho biết mối quan hệ giữa dòng điện IC theo điện áp VBE.
Đặc tuyến IC / VBE có dạng giống như đặc tuyến IB / VBE nhưng dòng điện IC có
trò số lớn hơn IB nhiều lần.
IC
Ta có: β =
được gọi là độ khuếch đại dòng điện của transistor. Độ khuếch
IB
đại dòng điện β của transistor thường có trò số lớn từ vài chục đến vài trăm lần.

Trang 50


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

IC
, ta suy ra: IC = β. IB
IB
VBE = 0,5V
, IB = 10A ,
VBE = 0,55V , IB = 20A ,
VBE = 0,6V
, IB = 20A ,
VBE = 0,65V , IB = 20A ,

- BVEBO: Điện áp đánh thủng giữa chân E và chân B khi chân C để hở.
3.4.3. Dòng điện giới hạn:
Là dòng điện tối đa cho phép qua transistor, nếu quá trò số này thì transistor sẽ bò
hư do quá nhiệt.
Ta có: ICmax là dòng điện tối đa ở cực C, IBmax là dòng điện tối đa ở cực E.
3.4.4. Công suất giới hạn Pmax:
Mỗi transistor đều có một công suất giới hạn được gọi là công suất tiêu tán tối
đa Pmax nếu công suất sinh ra trên transistor lớn hơn công suất Pmax thì lúc này
transistor sẽ bò hư do quá nhiệt.
3.4.5 Tần số cắt fC:
Là tần số của tín hiệu làm cho transistor có hệ số khuếch đại bằng 1.
Ví dụ: khi tra bảng, transistor C458 có các thông số kỹ thuật sau đây
β = 230, BVCEO = 30V, BVEBO = 6V, Pmax = 200mW, fC = 230 Mhz, ICmax =
100mA, là loại NPN (Si)
Trang 51


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

3.5. Phân cực transistor NPN:
3.5.1. Phân cực cho cực B bằng điện trở RB:
Theo sơ đồ mạch điện như trên hình vẽ, nguồn VCC phân cực cho cực B của
transistor thông qua điện trở RB.

Hình 3.9: Phân cực cho cực B bằng điện trở RB
- Tính dòng điện tại các chân của transistor:
+ Tìm IB :
Ta có:



Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản
+ Nếu IC = 0 thì VCE = VCC

Chương 3
: A(VCE = VCC ; IC = 0)

VCC
= IC max : B(VCE = 0 ; IC = ICmax)
RC + R E
Nối liền hai điểm A và B ta sẽ có được đường tải tónh.
Tại điểm làm việc Q, ta có:
VCE Q = VC – VE = 7V – 1V = 6V
VCC – VCE
12V – 6V
IC Q =
=
= 2mA
RC + R E
2.5k + 0.5k
+ Nếu VCE = 0V thì IC =

Hình 3.10: Đồ thò đường tải tỉnh transistor NPN
3.5.2. Phân cực cho cực B bằng cầu phân áp RB1, RB2:
Trên sơ đồ mạch điện , cực B được phân cực nhờ nguồn VCC giảm áp qua các
điện trở RB1, RB2.
Để tính toán phân cực cho transistor trong mạch này, người ta dùng đònh lý
Thevenin để đổi nguồn điện ngõ vào từ VCC và cầu phân áp RB1, RB2 thành nguồn VBB
và điện trở RB như trên hình vẽ.

= 20A
8.5k + ( 100 x 0,5k)
RB + β . R E
Từ dòng điện IB, ta dễ dàng suy ra IC, IE và các điện áp VE, VB, VC sau đó vẽ
đường tải tónh tương tự như trường hợp trước.
RB =

3.6. Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với các thông số của transistor:
Hầu hết các thông số của transistor đều bò thay đổi theo nhiệt độ, trong đó có ba
thông số chòu ảnh hưởng nhiều nhất là:
3.6.1 Dòng điện ngược ICBO:
Khi phân cực ngược tiếp giáp thu (C – B) thì xuất hiện một dòng điện ngược ICBO
rất bé. Khi nhiệt độ transistor tăng lên thì dòng ICBO cũng tăng theo dẫn đến IC tăng
mạnh làm cho transistor hoạt động mất ổn đònh hay làm hỏng transistor.
Ở nhiệt độ 25oC thì ICBO = vài F (transistor Ge)
ICBO = vài nF (transistor Si)
3.6.2. Hệ số khuếch đại β :
Khi nhiệt độ tăng, dòng IC tăng làm β tăng và mạch hoạt động mất ổn đònh.
3.6.3. Điện áp phân cực VBE:
Thông thường:
VBE = 0,1V  0,3V (Ge)
VBE = 0,5V  0,7V (Si)
Khi nhiệt độ tăng thì VBE giảm làm thay đổi chế độ hoạt động của transistor (trôi
điểm tónh).
3.7. Các biện pháp ổn đònh nhiệt:

Hình 3.12: Các biện pháp ổn đònh nhiệt
Trang 54



Mạch điện này thường chỉ dùng cho các transistor khuếch đại công suất lớn và
điện trở RE vẫn có tác dụng ổn đònh nhiệt như theo các mạch điện trên.
3.8. Các đường đặc tính tải của transistor:
3.8.1. Ý nghóa của điểm làm việc tónh Q:

Hình 3.13: Phân cực transistor NPN làm việc với tín hiệu xoay chiều

Trang 55


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

- Tìm phương trình đường tải tónh:
Ta có:
VCC = IC . RC + VCE + IE . RE
Do IE  IC , nên ta có:
VCC = IC . RC + VCE + IC . RE
Suy ra, phương trình đường tải tónh:
VCC – VCE
IC =
RC + R E
+ Nếu IC = 0 thì VCE = VCC
: A(VCE = VCC ; IC = 0)
VCC
+ Nếu VCE = 0V thì IC =
= IC max : B(VCE = 0 ; IC = ICmax)
RC + R E
Nối liền hai điểm A và B ta sẽ có được đường tải tónh.

Khi có tín hiệu xoay chiều đưa đến, các tụ điện C1, C2 và CE có trò số rất bé ta
xem như bò nối tắt.
Ứng với bán kỳ dương của tín hiệu vào VIN thì VBE tăng  IB tăng  IC tăng
theo và điện áp VCE giảm xuống. Lúc này điểm làm việc Q sẽ dòch lên điểm số 2.
Ứng với bán kỳ âm của tín hiệu vào VIN thì VBE giảm  IB giảm  IC giảm theo
và điện áp VCE tăng lên. Lúc này điểm làm việc Q sẽ dòch xuống điểm số 1.
Phương trình đường tải động:
VCC – vCE
ic =
RC
Đồ thò đường tải động cũng đi qua điểm làm việc tónh Q

Hình 3.15: Đồ thò đường tải tónh động
3.9. Chế độ làm việc của transistor:
Nói đến chế độ làm việc của transistor tức là nói đến cách phân cực điện áp VBE
cho nó.
3.9.1. Chế độ A:
Khi transistor làm việc ở chế độ A thì giữa chân B và chân E luôn có một điện
áp phân cực thuận đặt sẵn vào. Chính vì thế mà transistor luôn hoạt động.

Trang 57


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

Hình 3.16: Transitor PNP làm việc ở chế độ A
Nếu chưa có tín hiệu vào VIn thì transistor sẽ hoạt động ở chế độ tónh.
Nếu tín hiệu vào VIN được đưa đến thì transistor sẽ hoạt động ở chế độ động, lúc

3.9.4. Chế độ C:
Tương tự như chế độ B, transistor sẽ không được phân cực từ trước, nó chỉ được
phân cực và hoạt động khi có tín hiệu vào đủ lớn.
3.10. Các mạch điện ứng dụng của transistor:
3.10.1. Mạch điều khiển chuông dùng quang trở LDR:
Giải thích ngun lý hoạt động của mạch điều khiển Buzzer (chng) theo ánh sáng
dùng quang trở LDR1 và transistor BJT như ở hình vẽ ? Ta khảo sát hai trường hợp sau:

- Khi có ánh sáng chiếu đến quang trở LDR:
Khi có ánh sáng chiếu đến, quang trở LDR có giá trị điện trở nhỏ, có dòng kích đến
chân B của Q1, Q1 dẫn điện; khơng có dòng kích đến chân B của Q2, Q2 ngưng dẫn;

Trang 59


Bi Ging in T C Bn

Chng 3

khụng cú dũng kớch i ra khi chõn B ca Q3, Q3 cng khụng hot ng, chuụng Buzzer
khụng kờu.
- Khi khụng cú ỏnh sỏng chiu n quang tr LDR:
Khi khụng cú ỏnh sỏng chiu n, quang tr LDR cú giỏ tr in tr ln, khụng cú
dũng kớch n chõn B ca Q1, Q1 ngng dn; cú dũng kớch n chõn B ca Q2, Q2 dn
in; cú dũng kớch i ra khi chõn B ca Q3, Q3 hot ng, chuụng Buzzer kờu.
3.10.1. Maùch ủieu khieồn Relay tửứ nhieu nụi:
Cho s mch iu khin úng/m Relay t nhiu ni dựng transistor BJT nh
hỡnh veừ ? Gii thớch nguyờn lý hot ng ca mch khi:

- Va mi cp ngun DC:

Ic = IB = 10 mA = 0,01 A
- Tìm VCE:
VCE = Vcc – VRc = Vcc – Ic.Rc = 12 – 0,01x600 = 6V
b) Xác định công suất tổn hao trên transistor Pth.
Ta coù:
Pth = Ic.VCE = 0,01 x 6 = 0,06 W = 60 mW
Baøi 2: Cho mạch điện phân cực transistor như ở hình veõ. Biết RB = 470k; Rc =
2,2k; RE = 0,56k; Vcc = 20V; β = 120; V BE = 0,7V. Tìm IB, Ic, VCE.

Vcc  VRB  VBE  VRE
IB 

Vcc  VBE
20V  0, 7V

 35,89  A
RB  (   1).RE 470k  121.0,56k

Ic   I B  120.35,89  A  4,3mA
VCE  Vcc  Ic.( Rc  RE )  20V  4,3.(2, 2  0,56)  8,13V

Trang 61


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

Baøi 3: Cho mạch điện phân cực transistor như ở hình veõ. Biết RB = 330k; Rc =
2,2k; Vcc = 15V; β = 100; VBE = 0,7V. Tìm IB, Ic, VCE, VBC.

10. Hãy cho biết về độ ổn định và hệ số ổn định của mạch định thiên cho BJT?
11. Trình bày về mạch phân cực phân áp.
12. Trình bày về mạch phân cực hồi tiếp.
13. Sơ đồ tương đương của BJT ở chế độ khuếch đại tín hiệu nhỏ và các tham số
hỗn hợp của mạch.
14. Trình bày nguyên lý làm việc của BJT ở chế độ chuyển mạch và tham số cơ bản
của nó.
15. Cho mạch điện phân cực transistor như ở hình veõ. Biết RB = 330k; Rc = 2,2k;
RE = 1k; Vcc = 15V; β = 90; VBE = 0,7V. Tìm IB, Ic, VCE, VBC.

16. Cho mạch điện phân cực transistor như ở hình veõ. Biết VCC = 12V; R B = 11K;
RC = 118 Ohm; β = 100 và transistor hoạt động ở chế độ bảo hòa.

a) Tìm điện áp rơi trên điện trở RC và dòng điện IC .
b) Tìm dòng điện IB, điện áp rơi trên điện trở RB và điện áp VEB.

Trang 63


Bài Giảng Điện Tử Cơ Bản

Chương 3

17. Cho mạch điện phân cực transistor như ở hình veõ. Biết R1 = 22k;
R2 = 2,2k ;Rc = 3k; RE = 1k; Vcc = 15V; β = 100; VBE = 0,7V. Tìm IB, Ic, VCE.

18. Cho mạch điện phân cực transistor như ở hình veõ. Biết R1 = 4,7k; R2 = 33k;
RE = 390 Ohm; Rc = 1,5k; VEB = 0,7V; Vcc = 20V; β =150 ; dòng IB = 0. Tìm Ic, Vc,
VEC.


p
n