Bài giảng Cấu kiện điện tử - Chương 4: Transistor lưỡng cực - Đỗ Mạnh Hà

N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Chương 4:
Transistor lưỡng cực
• Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor
• Các chế độ làm việc của Transistor
• Các cách mắc Transistor trong mạch khuếch đại
• Phân 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 có 3 lớp bán dẫn
và hai lớp tiếp giáp p-n. Ba lớp bán dẫn được đưa ra ba
cực là Emitter, Base, Collector
– Nếu ba lớp bán dẫn lần lượt là p-n-p thì đó là transistor loại
thuận
– Nếu ba lớp bán dẫn lần lượt là n-p-n thì đó 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 bình
– Tiếp giáp giữa emitter và bazo gọi là tiếp giáp emitter (JE)
– Tiếp giáp giữa collector và bazo gọi là tiếp giáp collector (JC)
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Nguyên lý làm việc của Transistor
• Khi chưa cấp điện áp đến các cực của transistor
thì các tiếp giáp JE, JC ở trạng thái cân bằng nên
tổng dòng điện trong transistor bằng 0
• Để transistor làm việc, phải cấp điện áp một
chiều thích hợp (gọi là phân cực cho transistor):
– Chế độ ngắt (cutoff): Điện áp một chiều làm JE, JC
đều phân cực ngược
– Chế độ dẫn bão hòa (saturation): Điện áp một chiều
làm JE, JC đều phân cực thuận
– Chế độ tích cực (linear): Điện áp một chiều làm JE
phân cực thuận còn JC phân 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 phân cực ngược, nên trong
transistor chỉ có dòng ngược của hai tiếp giáp
đều rất nhỏ, nên có 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 bão hòa của transistor
• JE và JC đều phân cực thuận nên điện trở của
transistor rất nhỏ và có 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
Nguyên 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 tích cực
• Để transistor làm việc ở chế độ tích cực (khuếch
đại), thì phải phân cực cho transistor theo
nguyên tắc JE phân cực thuận, JC phân 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 tích cực
• Xét nguyên lý hoạt động của transistor npn
– JE phân cực thuận nên có dòng electron từ miền E
khuếch tán sang miền B→dòng IE
– Các electron từ miền E sang miền B bị tái hợp một
phần với lỗ trống ở miền B, nhưng do miền B pha tạp
rất thấp, và độ dày của nó rất nhỏ nên lượng electron
bị tái hợp rất ít→dòng IB
– Các electron từ miền E khuếch tán qua miền B, đến
được JC sẽ bị điện trường phân cực ngược của JC
cuốn sang miền C→dòng IC
• Đối với transistor pnp cũng hoạt động tương tự
như vậy, nhưng đổi vai trò của electron thành lỗ
trống, và chiều của các dòng 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 dòng điện
β: Hệ số khuếch 
đại dòng điện
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Các cách mắc transistor trong sơ 
đồ khuếch đại
• Một mạch điện tử xử lý tín hiệu, thường được coi như
một mạng bốn cực với hai đầu đưa tín hiệu vào, và hai
đầu lấy tín hiệu ra
• Transistor là một linh kiện 3 cực, nên để khi sử dụng ta
phải đặt một cực chung cho cả đầu vào và đầu ra. Nếu
dùng chung cực B ta có cách mắc B chung (BC); chung
cực E ta có cách mắc E chung (EC); chung cực C ta có
cách 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 trình các họ đặc tuyến của 
transistor
• Coi transistor là một mạng bốn cực, người ta viết được hệ các
phương trình mô tả qua hệ giữa dòng điện, điện áp đầu vào, đầu ra
của transistor từ đó xác định được các đặc tuyến của transistor
 Tæng qu¸ t EC BC CC 
§ Æc tuyÕn 
vµo 
U1=f(I 1)| U2 =const 
UBE=f(I B)| UCE 
UEB=f(I E)|UCE 
UBC=f(I B)|UEC 
§ Æc tuyÕn 
ph¶n håi 
U1=f(U2)| I 1 =const 
UBE=f(UCE)|I B 
UEB=f(UCB)| IE 
UBC=f(UEC)|I B 
§ Æc tuyÕn 
truyÒn 
®¹ 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 
§ Æc tuyÕn 
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
• Dùng phương pháp thực nghiệm, đo các thông
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
• Dùng phương pháp thực nghiệm, đo các thông 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
Phân cực cho transistor
• Đối với chế độ dẫn bão hòa và chế độ khóa, chỉ cần
cung cấp một điện áp phân cực đủ lớn (nhỏ) để JE, JC
cùng phân cực thuận (ngược)
• Đối với chế độ tích cực (tuyến tính, khuếch đại), để tín
hiệu khuếch đại không bị méo phải cung cấp các điện
áp, dòng điện một chiều ổn định đến các cực của
transistor (để khi cộng với tín hiệu xoay chiều vào,
transistor không bị rơi vào chế độ dẫn bão hòa hoặc chế
độ khóa)
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 trên đặc
tuyến ra tĩnh của transistor, nó xác định điện áp,
dòng điện một chiều trên các 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 các điểm làm việc tĩnh, ta được một đường
thẳng gọi là đường làm tải tĩnh
• Với sơ đồ phân cực như hình vẽ dưới thì: Đường tải tĩnh
cắt trục tung tại điểm mà transistor làm việc ở chế độ
dẫn bão hòa; cắt trục hoành tại điểm mà transistor làm
việc ở chế độ khóa; phương trình 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 các đại lượng ICB0 và
UCE), khi nhiệt độ thay đổi thì sẽ làm các
tham số của trasistor thay đổi vì IC = αIE +
Icbo nên khi nhiệt độ thay đổi thì điểm làm
việc tĩnh sẽ thay đổi
• Để đánh giá 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
Phân cực cho transistor bằng dòng IB
cố định
B
BEC
B
R
UE
I
Dòng IB
Độ ổn định nhiệt
1
0


 
CB
C
I
I
S
 01 CBBC III 
Từ công thức
Suy ra
N
H
A
T
R
A
N
G
 U
N
IV
E
R
S
IT
Y
Phân cực cho transistor bằng điện áp 
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
Phân cực bằng phân áp
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 tín hiệu nhỏ, tần số thấp
• Khi transistor làm việc ở chế độ tín 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 tính,
các điện áp và dòng điện vào là u1, i1; điện áp ra
và dòng điện ra là u2, i2. Ta có phương trình
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
Ý nghĩa các 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 kháng vào khi ngắn mạch đầu ra (u2=0)
Độ khuếch đại điện áp nghịch đảo khi hở 
mạch đầu vào (i1=0)
Hệ số khuếch đại dòng 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 tiêu 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 có các kiểu mắc B-chung, C-
chung, E-chung, nên có các ký hiệu b,c,e ở sau
tham số h để chỉ kiểu mắc đó
– Ví dụ:
• hib=h11b: Trở kháng vào theo các mắc B-chung
• hfe=h21e: Hệ số khuếch đại thuận dòng điện theo cách mắc E-
chung
• Đối với transistor, các 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 cách 
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 cách 
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 cách 
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 tín hiệu nhỏ, tần số thấp
transistor còn được biểu thị bằng sơ đồ tương đương
vật lý, hay còn gọi là sơ đồ tương đương tham số r
• Sơ đồ tương đương vật lý có ưu điểm là đơn giản, dễ
dàng xác định được tham số trở kháng của transistor
αie
re: Điện trở vi phân 
của tiếp giáp EB và 
miền E
rb: Điện trở vi phân 
của miền B
rce: Điện trở vi phân 
của lớp tiếp giáp 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: có giá trị rất nhỏ (vài Ω đến vài chục Ω), nên có thể
coi là rb ngắn mạch
• rce: có giá trị rất lớn (vài trăm kΩ) nên có thể coi là hở
mạch
• re: là điện trở vi phân của lớp tiếp tiếp giáp EB nên có
thể tính gần đúng bằng công thức: re=26mv/IC
αie ib
ie αie
ic
Sơ đồ tương đương vật lý 
đơn giảnTính trở kháng 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 tích cực (JE phân cực thuận, JC
phân cực ngược), thì nó có khả năng khuếch đại tín hiệu, tùy
theo mục đích sử dụng mà có các mạch khuếch đại: KĐ tín hiệu
nhỏ, KĐ công suất, KĐ vi sai, KĐ cộng hưởng,(sẽ học ở môn
học “Điện tử cơ bản”)
Mạch KĐ tín hiệu nhỏMạch KĐ công 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 tích cực, với một
khung cộng hưởng, và chế độ hồi tiếp thích hợp,
transistor có khả năng tạo dao động điều hòa: Dao
động ba điểm điện cảm, dao động ba điểm điện dung,
dao động ghép biến áp,.
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 bão
hòa), người ta sử dụng transistor trong các mạch tạo
xung, và các mạch logic (họ TTL)
Mạch dao động đa hài
Giải thích nguyên 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
Hãy viết bảng chân 
lý của các hàm sau?