Xu hướng bóng bán dẫn
Xu hướng phân cực là quá trình cung cấp điện áp một chiều giúp hoạt động của mạch. Một bóng bán dẫn được dựa trên để làm cho mối nối cơ sở phát được phân cực thuận và mối nối cơ sở thu được phân cực ngược, để nó duy trì trong vùng hoạt động, để hoạt động như một bộ khuếch đại.
Trong chương trước, chúng ta đã giải thích cách một bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại tốt, nếu cả hai phần đầu vào và đầu ra đều bị sai lệch.
Xu hướng bóng bán dẫn
Dòng thích hợp của dòng thu tín hiệu bằng 0 và duy trì điện áp bộ thu thích hợp trong quá trình truyền tín hiệu được gọi là Transistor Biasing. Mạch cung cấp xu hướng bóng bán dẫn được gọi làBiasing Circuit.
Cần cho xu hướng DC
Nếu một tín hiệu có điện áp rất nhỏ được đưa vào đầu vào của BJT, nó không thể được khuếch đại. Bởi vì, đối với một BJT, để khuếch đại một tín hiệu, hai điều kiện phải được đáp ứng.
Điện áp đầu vào phải vượt quá cut-in voltage để bóng bán dẫn trở thành ON.
BJT phải nằm trong active region, được vận hành như một amplifier.
Nếu điện áp và dòng điện DC thích hợp được cung cấp qua BJT bởi các nguồn bên ngoài, để BJT hoạt động trong vùng tích cực và chồng các tín hiệu AC được khuếch đại, thì vấn đề này có thể tránh được. Điện áp và dòng điện một chiều đã cho được chọn sao cho bóng bán dẫn vẫn ở trong vùng hoạt động trong toàn bộ chu kỳ xoay chiều đầu vào. Do đó xu hướng DC là cần thiết.
Hình dưới đây cho thấy một bộ khuếch đại bóng bán dẫn được cung cấp xu hướng DC trên cả hai mạch đầu vào và đầu ra.
Để một bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại trung thực, điểm hoạt động phải được ổn định. Hãy cùng chúng tôi xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến sự ổn định của điểm hoạt động.
Các yếu tố ảnh hưởng đến điểm hoạt động
Yếu tố chính ảnh hưởng đến điểm hoạt động là nhiệt độ. Điểm vận hành thay đổi do nhiệt độ thay đổi.
Khi nhiệt độ tăng, các giá trị I CE , β, V BE bị ảnh hưởng.
- I CBO được nhân đôi (cứ mỗi 10 o tăng)
- V BE giảm 2,5mv (cứ tăng 1 o )
Vì vậy, vấn đề chính ảnh hưởng đến điểm hoạt động là nhiệt độ. Do đó, điểm hoạt động nên được thiết kế độc lập với nhiệt độ để đạt được sự ổn định. Để đạt được điều này, các mạch phân cực được giới thiệu.
Ổn định
Quá trình làm cho điểm hoạt động độc lập với sự thay đổi nhiệt độ hoặc sự thay đổi của các thông số bóng bán dẫn được gọi là Stabilization.
Khi đạt được sự ổn định, các giá trị của I C và V CE trở nên độc lập với sự thay đổi nhiệt độ hoặc sự thay thế của bóng bán dẫn. Một mạch xu hướng tốt giúp ổn định điểm hoạt động.
Cần ổn định
Sự ổn định của điểm hoạt động phải đạt được do những lý do sau.
- Sự phụ thuộc nhiệt độ của I C
- Các biến thể riêng lẻ
- Chạy trốn nhiệt
Hãy để chúng tôi hiểu những khái niệm này một cách chi tiết.
Sự phụ thuộc nhiệt độ của I C
Như biểu thức cho dòng điện cực thu I C là
$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$
$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$
Dòng điện rò của bộ góp I CBO bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự thay đổi nhiệt độ. Để giải quyết vấn đề này, các điều kiện xu hướng được thiết lập để dòng thu tín hiệu bằng không I C = 1 mA. Do đó, điểm hoạt động cần được ổn định tức là cần phải giữ I C không đổi.
Các biến thể riêng lẻ
Vì giá trị của β và giá trị của V BE không giống nhau đối với mọi bóng bán dẫn, bất cứ khi nào bóng bán dẫn được thay thế, điểm hoạt động có xu hướng thay đổi. Do đó cần phải ổn định điểm vận hành.
Chạy trốn nhiệt
Như biểu thức cho dòng điện cực thu I C là
$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$
$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$
Dòng điện cực góp và dòng điện rò bộ góp gây ra tản nhiệt. Nếu điểm hoạt động không được ổn định, sẽ xảy ra hiệu ứng tích lũy làm tăng sự tản nhiệt này.
Sự tự hủy của một bóng bán dẫn không ổn định như vậy được gọi là Thermal run away.
Để tránh thermal runawayvà sự phá hủy của bóng bán dẫn, cần phải ổn định điểm hoạt động, tức là, giữ cho I C không đổi.
Hệ số ổn định
Điều này được hiểu rằng I C nên được giữ không đổi bất chấp các biến thể của I CBO hoặc I CO . Mức độ mà một mạch xu hướng thành công trong việc duy trì điều này được đo bằngStability factor. Nó được biểu thị bằngS.
Theo định nghĩa, tốc độ thay đổi của dòng điện cực góp I C đối với dòng điện rò qua ống góp I CO tại β không đổi và I B được gọi làStability factor.
$ S = \ frac {d I_C} {d I_ {CO}} $ tại hằng số I B và β
Do đó, chúng ta có thể hiểu rằng bất kỳ sự thay đổi nào về dòng điện rò của bộ góp đều làm thay đổi dòng điện của bộ góp ở một mức độ lớn. Hệ số ổn định phải càng thấp càng tốt để dòng điện thu không bị ảnh hưởng. S = 1 là giá trị lý tưởng.
Biểu thức chung của hệ số ổn định đối với cấu hình CE có thể nhận được như dưới đây.
$$ I_C = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CO} $$
Phân biệt biểu thức trên đối với I C , chúng ta nhận được
$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + (\ beta + 1) \ frac {d I_ {CO}} {dI_C} $$
Hoặc là
$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + \ frac {(\ beta + 1)} {S} $$
Vì $ \ frac {d I_ {CO}} {d I_C} = \ frac {1} {S} $
Hoặc là
$$ S = \ frac {\ beta + 1} {1 - \ beta \ left (\ frac {d I_B} {d I_C} \ right)} $$
Do đó yếu tố ổn định S phụ thuộc vào β, tôi B và tôi C .