Phân tích dòng tải bóng bán dẫn
Cho đến bây giờ chúng ta đã thảo luận về các vùng hoạt động khác nhau của một bóng bán dẫn. Nhưng trong số tất cả các vùng này, chúng tôi nhận thấy rằng bóng bán dẫn hoạt động tốt trong vùng hoạt động và do đó nó còn được gọi làlinear region. Các đầu ra của bóng bán dẫn là dòng điện cực góp và điện áp cực thu.
Đặc điểm đầu ra
Khi các đặc tính đầu ra của bóng bán dẫn được xem xét, đường cong trông như dưới đây cho các giá trị đầu vào khác nhau.
Trong hình trên, các đặc tính đầu ra được vẽ giữa dòng thu IC và điện áp bộ thu VCE cho các giá trị khác nhau của dòng điện cơ bản IB. Chúng được xem xét ở đây cho các giá trị đầu vào khác nhau để thu được các đường cong đầu ra khác nhau.
Vạch tải trọng
Khi một giá trị cho dòng thu cực đại có thể được xem xét, điểm đó sẽ hiện diện trên trục Y, không là gì khác ngoài Saturation point. Ngoài ra, khi một giá trị cho điện áp cực đại có thể phát ra của bộ thu được xem xét, điểm đó sẽ xuất hiện trên trục X, làCutoff point.
Khi một đường thẳng được vẽ nối hai điểm này, một đường thẳng như vậy có thể được gọi là Load line. Điều này được gọi như vậy vì nó tượng trưng cho đầu ra ở tải. Đường này, khi được vẽ trên đường đặc tính đầu ra, tiếp xúc tại một điểm được gọi làOperating point hoặc là quiescent point hoặc đơn giản Q-point.
Khái niệm đường tải có thể được hiểu từ đồ thị sau đây.
Đường tải được vẽ bằng cách nối các điểm bão hòa và điểm cắt. Vùng nằm giữa hai vùng này làlinear region. Một bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại tốt trong vùng tuyến tính này.
Nếu dòng tải này chỉ được vẽ khi xu hướng DC được cấp cho bóng bán dẫn, nhưng no input tín hiệu được áp dụng, khi đó dòng tải như vậy được gọi là DC load line. Trong khi đường tải được vẽ trong các điều kiện khiinput signal cùng với các điện áp DC được áp dụng, một dòng như vậy được gọi là AC load line.
Dòng tải DC
Khi bóng bán dẫn được phân cực và không có tín hiệu nào được áp dụng ở đầu vào của nó, dòng tải được vẽ trong các điều kiện như vậy, có thể được hiểu là DCtình trạng. Ở đây sẽ không có khuếch đại nhưsignal is absent. Mạch sẽ như hình bên dưới.
Giá trị của điện áp bộ phát cực thu tại bất kỳ thời điểm nào sẽ là
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
Vì V CC và R C là các giá trị cố định, giá trị trên là phương trình bậc nhất và do đó sẽ là một đường thẳng trên các đặc tính đầu ra. Dòng này được gọi làD.C. Load line. Hình bên dưới cho thấy dòng tải DC.
Để có được đường tải, hai điểm cuối của đường thẳng phải được xác định. Gọi hai điểm đó là A và B.
Để có được A
Khi thu emitter điện áp V CE = 0, các nhà sưu tập hiện nay là tối đa và bằng V CC / R C . Điều này cho giá trị lớn nhất của V CE . Điều này được hiển thị như
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ 0 = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ I_C = V_ {CC} / R_C $$
Điều này cho điểm A (OA = V CC / R C ) trên trục dòng thu, được hiển thị trong hình trên.
Để có được B
Khi dòng điện cực thu I C = 0, thì điện áp cực đại của bộ thu cực đại và sẽ bằng V CC . Điều này cho phép các giá trị tối đa của I C . Điều này được hiển thị như
$$ V_ {CE} = V_ {CC} - I_C R_C $$
$$ = V_ {CC} $$
(AS I C = 0)
Điều này cho điểm B, có nghĩa là (OB = V CC ) trên trục điện áp bộ phát cực thu được hiển thị trong hình trên.
Do đó, chúng tôi đã xác định được cả điểm bão hòa và điểm cắt và biết rằng đường tải là một đường thẳng. Vì vậy, một đường tải DC có thể được vẽ.
Dòng tải AC
Dòng tải DC đã thảo luận trước đây, phân tích sự biến đổi của dòng điện và điện áp bộ thu khi không có điện áp AC. Trong khi đó, dòng tải xoay chiều cung cấp điện áp đỉnh-đỉnh hoặc xoay ngõ ra lớn nhất có thể cho một bộ khuếch đại nhất định.
Chúng ta sẽ xem xét một mạch tương đương AC của bộ khuếch đại CE để chúng ta hiểu rõ.
Từ hình trên,
$$ V_ {CE} = (R_C // R_1) \ lần I_C $$
$$ r_C = R_C // R_1 $$
Để một bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại, nó phải ở trong vùng hoạt động. Điểm tĩnh được chọn sao cho tín hiệu đầu vào cực đại du hành là đối xứng trên cả nửa chu kỳ âm và dương.
Vì thế,
$ V_ {max} = V_ {CEQ} $ và $ V_ {min} = -V_ {CEQ} $
Trong đó V CEQ là điện áp cực thu tại điểm tĩnh
Đồ thị sau biểu diễn đường tải AC được vẽ giữa điểm bão hòa và điểm cắt.
Từ đồ thị trên, IC hiện tại tại điểm bão hòa là
$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + (V_ {CEQ} / r_C) $$
Điện áp V CE tại điểm cắt là
$$ V_ {CE (tắt)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} r_C $$
Do đó dòng điện tối đa cho V CEQ = V CEQ / (R C // R 1 ) tương ứng đó là
$$ I_ {CQ} = I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$
Do đó, bằng cách thêm dòng tĩnh, các điểm cuối của dòng tải AC là
$$ I_ {C (sat)} = I_ {CQ} + V_ {CEQ} / (R_C // R_1) $$
$$ V_ {CE (tắt)} = V_ {CEQ} + I_ {CQ} * (R_C // R_1) $$
Dòng tải AC và DC
Khi dòng tải AC và DC được biểu diễn dưới dạng đồ thị, có thể hiểu rằng chúng không giống nhau. Cả hai dòng này giao nhau tạiQ-point hoặc là quiescent point. Các điểm cuối của dòng tải AC là điểm bão hòa và điểm cắt. Điều này được hiểu từ hình bên dưới.
Từ hình trên, ta hiểu rằng điểm tĩnh (chấm tối) nhận được khi giá trị của dòng điện cơ bản IB là 10mA. Đây là điểm mà cả hai đường tải AC và DC giao nhau.
Trong chương tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận về khái niệm quiescent point hoặc là operating point chi tiết.