Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt động Của Transistor / Tranzistor - Gianghm

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor / Tranzistor

I. Định nghĩa

Transistor hay Tranzistor (viết tắt của: “Transfer – resistor” tức là điện trở chuyển) hay còn gọi là bóng dẫn gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N. Transistor là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng như một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác. Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động.Transistor cũng thường được kết hợp thành mạch tích hợp (IC), có thể tích hợp tới một tỷ transistor trên một diện tích nhỏ.

II. Cấu tạo của Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai lớp tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược; về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau (Nhưng không có nghĩa ta dùng 2 diode sẽ ghép thành 1 transistor). Để transistor hoạt động hay dẫn điện cần phải có một điện thế kích hoạt. Lối mắc của transistor với điện trở cho ra chức năng hoạt động của transistor. NPN (Transistor ngược): NPN Là một linh kiện điện tử cấu tạo từ nối ghép 1 bán dẫn điện dương giữa hai bán dẫn điện âm. “N” ám chỉ negative, nghĩa là “cực âm”; “P” là positive, nghĩa là “cực dương”. Các transistor NPN bao gồm một lớp bán dẫn được pha tạp loại P (tác nhân pha tạp thường là Boron, ký hiệu trong hóa học là Bo) đóng vai trò cực gốc, nằm giữa hai lớp bán dẫn được pha tạp loại N (tác nhân pha tạp là Asernic). Các tranzito NPN thường được kích hoạt khi cực phát được nối đất và cực góp được nối với nguồn dương.

• Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.
• Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát viết tắt là E (Emitter),  và cực thu hay cực góp viết tắt là C (Collector), vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được.

III. Phân biệt transistor trong thực tế

Cách phân biệt các loại transistor PNP và NPN ngoài thực tế như sau:

– Transistor Nhật bản: thường ký hiệu là A…, B…, C…, D… Ví dụ A564, B733, C828, D1555 trong đó các transistor ký hiệu là A và B là transistor thuận (PNP) còn ký hiệu là C và D là transistor ngược (NPN). các transistor A và C thường có công suất nhỏ và tần số làm việc cao còn các transistor B và D thường có công suất lớn và tần số làm việc thấp hơn.

– Transistor sản xuất theo công nghệ của Mỹ thường ký hiệu là 2N… ví dụ 2N3055, 2N3904 vv…

– Transistor do Trung quốc sản xuất: Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chữ cái. Chữ cái thứ nhất cho biết loại transistor: Chữ A và B là transistor thuận, chữ C và D là transistor ngược. Chữ thứ hai cho biết đặc điểm: X và P là transistor âm tần, A và G là transistor cao tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thí dụ: 3CP25, 3AP20 vv..

IV. Nguyên tắc hoạt động của Transistor

Trong chế độ tuyến tính hay còn gọi là chế độ khuyếch đại, Transistor là phần tử khuyếch đại dòng điện với dòng Ic bằng β lần dòng bazo (dòng điều khiển ) Trong đó β là hệ số khuyếch đại dòng điện .

Ic = βIB

Xét đặc tính đóng cắt: Của PNP

Chế độ đóng cắt của Transistor phụ thuộc chủ yếu vào các tụ kí sinh giữa tiếp giáp BE và BC.

+ Quá trình mở: Để cho transitor mở được thì bắt đầu từ giá trị -Ub2 đến Ub1 còn nó thế nào các bạn xem những cuốn giáo trình về điện tử. + Quá trình đóng : Để cho transitor đóng thì bắt đầu từ giá trị từ Ub1 đến -Ub2. Cái này các bạn cũng tham khảo thêm ở sách.

Sơ đồ mắc Darlington

Nói chung các BJT có hệ số khuyếch đại tương đối thấp mà yêu cầu dòng điều khiển lớn nên sơ đồ mắc Darlington là một yêu cầu đặt ra với các ghép 2 transitor Q1 và Q2 có hệ số khuyếch đại là β1 β2.

Khi mắc thành Darlington thì hệ số khuyếch đại tổng là:

β = β1 + β2 + β1β2

Mặt khác để tăng hệ số khuyếch đại lên ta có thể mắc từ 3 transistor

–  Transistor NPN

• Ta cấp một nguồn một chiều UCEvào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E.
• Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.
• Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng  IC= 0 )
• Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB
• Ngay khi dòng IBxuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB
• Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức .

IC = β.IB

Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE

• IB là dòng chạy qua mối BE
• β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.

– Transistor PNP : Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B.

Chú ý : Transitor là linh kiện đóng mở bằng dòng điện chứ không bằng điện áp.

Hy vọng các bạn đã có những hiểu biết cơ bản nhất về Transitor.

- Trang hỗ trợ getlink: Click Here

- Các bạn nên dùng Winrar bản mới nhất để giải nén file tải về hoặc dùng phần mềm tạo ổ ảo như Virtual Clonedrive để mở file .iso nhé!

- Mọi thắc mắc, giao lưu, hỏi đáp, các bạn vui lòng nhắn với mình qua biểu tượng chat phía dưới góc phải màn hình hoặc Zalo: 0886.311.622 nhé!

Chúc các bạn thành công!