Đề Tài : Cấu Tạo Và Nguyên Tắc Hoạt động Của Transistor Thuận Và ...

Tải bản đầy đủ (.doc) (23 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ
>>
3. Điện - Điện tử

Đề tài : Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Transistor thuận và Transistor ngược pptx

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (279.5 KB, 23 trang )

các linh kiện điện tử cao cấp (TRANSISTOR,MOSFET,THYRISTOR )TRANSISTOR ( Bóng bán dẫn ) Nội dung đề cập : Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Transistor thuận và Transistor ngược. 1. Cấu tạo của Transistor. ( Bóng bán dẫn ) Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối 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 .Cấu tạo TransistorBa 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 ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector ) viết tắt là C, 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. 2. Nguyên tắc hoạt động của Transistor.* Xét hoạt động của Transistor NPN .Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạtđộng của transistor NPNTa cấp một nguồn một chiều UCE vào 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 điệnchạy 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 IB xuất 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.* Xét hoạt động của 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.Ký hiệu & hình dạng của Transistor Nội dung : Ký hiệu của Transistor trên sơ đồ và trên thân , Hình dạng thực tế, Cách xác định chân của Transistor. 1. Ký hiệu & hình dáng Transistor .hình dạng thực tếTransistor công xuất nhỏ Transistor công xuất lớn2. Ký hiệu ( trên thân Transistor ) * Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc.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 xuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn. Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N ví dụ 2N3055, 2N4073 vv Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái. Chữ cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thí dụ : 3CP25 ,3AP20 vv 3. Cách xác định chân E, B, C của Transistor.Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng của nước nào sả xuất , nhựng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình dưới Nếu là Transistor do Nhật sản xuất : thí dụ Transistor C828, A564 thì chân C ở giữa , chân B ở bên phải. Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa , chân C ở bên phải. Tuy nhiên một số Transistor được sản xuất nhái thì không theo thứ tự này => để biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng. Transistor công xuất nhỏ.Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hầu hết đều có chung thứ tự chân là : Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực ETransistor công xuất lớn thường có thứ tự chân như trên.* Đo xác định chân B và C Với Transistor công xuất nhỏ thì thông thường chân E ở bên trái như vậy ta chỉ xác định chân B và suy ra chân C là chân còn lại. Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chân , que kia chuyển sang hai chân còn lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt cố định là chân B, nếu que đồng hồ cố định là que đen thì là Transistor ngược, là que đỏ thì là Transistor thuận Phương pháp kiểm tra Transistor Nội dung : Trình bày phương pháp đo kiểm tra Transistorđể xác định hư hỏng, Các hình ảnh minh hoạ quá trình đo kiểm tra Transistor. 1. Phương pháp kiểm tra Transistor .Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do nhiều nguyên nhân, như hỏng do nhiệt độ, độ ẩm, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thân Transistor, để kiểm tra Transistor bạn hãy nhớ cấu tạo của chúng. Cấu tạo của Transistor Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên. Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thì tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên. Trái với các điều trên là Transistor bị hỏng. Transistor có thể bị hỏng ở các trường hợp . * Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim không lên là transistor đứt BE hoặc đứt BC* Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lên cả hai chiều là chập hay dò BE hoặc BC.* Đo giữa C và E kim lên là bị chập CE. * Các hình ảnh minh hoạ khi đo kiểm tra Transistor.Phép đo cho biết Transistor còn tốt .Minh hoạ phép đo trên : Trước hết nhìn vào ký hiệu ta biết được Transistor trên là bóng ngược, và các chân của Transistor lần lượt là ECB ( dựa vào tên Transistor ). < xem lại phần xác định chân Transistor> Bước 1 : Chuẩn bị đo để đồng hồ ở thang x1Ω Bước 2 và bước 3 : Đo thuận chiều BE và BC => kim lên . Bước 4 và bước 5 : Đo ngược chiều BE và BC => kim không lên. Bước 6 : Đo giữa C và E kim không lên => Bóng tốt. Phép đo cho biết bóng bị đứt BE Bước 1 : Chuẩn bị . Bước 2 và 3 : Đo cả hai chiều giữa B và E kim không lên. => Bóng đứt BE Phép đo cho thấy bóng bị chập CEBước 1 : Chuẩn bị . Bước 2 và 4 : Đo cả hai chiều giữa C và E kim lên = 0 Ω => Bóng chập CE Trường hợp đo giữa C và E kim lên một chút là bị dò CE.Các thông số KT, Sò C.Xuất Nội dung : Các thông số kỹ thuật của Transistor, Transistor số (Digital transistor), Sò công xuất . 1. Các thông số kỹ thuật của TransistorDòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng. Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng. Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếchđại của Transistor bị giảm . Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE Công xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = UCE . ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng . 2. Một số Transistor đặc biệt .* Transistor số ( Digital Transistor ) : Transistor số có cấu tạo như Transistor thường nhưng chân B được đấu thêm một điện trở vài chục KΩTransistor số thường được sử dụng trong các mạch công tắc , mạch logic, mạch điều khiển , khi hoạt động người ta có thể đưa trực tiếp áp lệnh 5V vào chân B để điều khiển đèn ngắt mở.Minh hoạ ứng dụng của Transistor Digital* Ký hiệu : Transistor Digital thường có các ký hiệu là DTA ( dền thuận ), DTC ( đèn ngược ) , KRC ( đèn ngược ) KRA ( đèn thuận), RN12 ( đèn ngược ), RN22 (đèn thuận ), UN , KSR . Thí dụ : DTA132 , DTC 124 vv * Transistor công xuất dòng ( công xuất ngang ) Transistor công xuất lớn thường được gọi là sò. Sò dòng, Sò nguồn vv các sò này được thiết kế để điều khiển bộ cao áp hoặc biến áp nguồn xung hoạt động , Chúng thường có điện áp hoạt động cao và cho dòng chịu đựng lớn. Các sò công xuất dòng( Ti vi mầu) thường có đấu thêm các diode đệm ở trongsong song với cực CE.Sò công xuất dòng trong Ti vi mầu Cấp nguồn và định thiên cho Transistor Nội dung : Ứng dụng của Transistor, Cấp nguồn cho Transistor, Định thiên ( phân cực ) cho Transistor hoạt động, Mạch phân cực có hồi tiếp. 1. Ứng dụng của Transistor.Thực ra một thiết bị không có Transistor thì chưa phải là thiết bị điện tử, vì vậy Transistor có thể xem là một linh kiện quan trọng nhất trong các thiết bị điện tử, các loại IC thực chất là các mạch tích hợp nhiều Transistor trong một linh kiện duy nhất, trong mạch điện , Transistor được dùng để khuyếch đại tín hiệu Analog, chuyển trạng thái của mạch Digital, sử dụng làm các công tắc điện tử, làm các bộ tạo dao động v v 2. Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp ) Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó một nguồn điện, tuỳ theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi qua điện trở, cuộn dây v v nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE.Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuậnTa thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+), nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-) 3. Định thiên ( phân cực ) cho Transistor .* Định thiên : là cấp một nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ.* Tại sao phải định thiên cho Transistor nó mới sẵn sàng hoạt động ? : Để hiếu được điều này ta hãy xét hai sơ đồ trên : Ở trên là hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, một mạch chân B không được định thiênvà một mạch chân B được định thiên thông qua Rđt. Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường có biên độ rất nhỏ ( từ 0,05V đến 0,5V ) khi đưa vào chân B( đèn chưa có định thiên) các tín hiệu này không đủ để tạo ra dòng IBE ( đặc điểm mối P-N phaỉcó 0,6V mới có dòng chạy qua ) => vì vậy cũng không có dòng ICE => sụt áp trên Rg = 0V và điện ápra chân C = Vcc Ở sơ đồ thứ 2 , Transistor có Rđt định thiên => có dòng IBE, khi đưa tín hiệu nhỏ vào chân B => làm cho dòng IBE tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm , sụt áp trên Rg cũng thay đổi => và kết quả đầu ra ta thu được một tín hiệu tương tự đầu vào nhưng có biên độ lớn hơn. => Kết luận : Định thiên ( hay phân cực) nghĩa là tạo một dòng điện IBE ban đầu, một sụt áp trên Rg ban đầu để khi có một nguồn tín hiệu yếu đi vào cực B , dòng IBE sẽ tăng hoặc giảm => dòng ICE cũng tăng hoặc giảm => dẫn đến sụt áp trên Rg cũng tăng hoặc giảm => và sụt áp này chính là tín hiệu ta cần lấy ra .còn các kiểu mạch mắc C chung, mắc B chung,mắc E chung các bác xem sách nhéThyristorNội dung : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor, phương pháp kiểm tra Thyristor, Ứng dụng của Thyristor. 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ThyristorCấu tạo Thyristor Ký hiệu của Thyristor Sơ đồ tương tươngThyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghép lại tạo thành hai Transistor mắc nối tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trên ) . Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode có điều khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp nguồn Thyristor mới ngưng dẫn Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của ThyristorThí nghiêm minh hoạ sự hoạt động của Thyristor.Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dù được phân cực thuận nhưng vẫn không có dòng điện chạyqua, đèn không sáng. Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn => kéo theo đèn Q1 dẫn => dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng. Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, vì khi Q1 dẫn, điện áp chân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm đèn Q1 dẫn , như vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trang thái dẫn điện. Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điện và ngưng trang thái hoạt động. Khi Thyristor đã ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sáng như trường hợp ban đầu. Đo kiểm tra ThyristorĐặt động hồ thang x1W , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên , dùng Tovit chập chân A vào chân G => thấy đồng hồ lên kim , sau đó bỏ Tovit ra => đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt . Ứng dụng của ThyristorThyristor thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động của nguồn xung Ti vi mầu .Thí dụ mạch chỉnh lưu nhân 2 trong nguồn Ti vi mầu JVC 1490 có sơ đồ như sau : Mosfet Transistor trường - Mosfet Nội dung: Giới thiệu về Mosfet, Cấu tạo, ký hiệu và nguyên tắc hoạt động của Mosfet. 1. Giới thiệu về Mosfet Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết, Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợn cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong các mạch nguồn Monitor, nguồn máy tính . Transistor hiệu ứng trường Mosfet2. Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet.Ký hiệu và sơ đồ chân tương đươnggiữa Mosfet và Transistor* Cấu tạo của MosfetCấu tạo của Mosfet ngược Kênh NG : Gate gọi là cực cổng S : Source gọi là cực nguồn D : Drain gọi là cực máng Mosfet kện N có hai miếng bán dẫn loại P đặt trên nền bán dẫn N, giữa hai lớp P-N được cách điện bởi lớp SiO2 hai miếng bán dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền bán dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trên sau đó được dấu ra thành cực G. Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô cùng lớn , còn điện trở giữa cực Dvà cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS ) Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ. 3. Nguyên tắc hoạt động của MosfetMạch điện thí nghiệm.Mạch thí nghiệm sự hoạt động của MosfetThí nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một bóng đèn D vào hai cực D và S của Mosfet Q (Phân cựcthuận cho Mosfet ngược) ta thấy bóng đèn không sáng nghĩa là không có dòng điện đi qua cực DS khi chân G không được cấp điện. Khi công tắc K1 đóng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện áp UGS > 0V => đèn Q1 dẫn => bóng đèn D sáng. Khi công tắc K1 ngắt, điện áp tích trên tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trì cho đèn Q dẫn => chứng tỏ không có dòng điện đi qua cực GS. Khi công tắc K2 đóng, điện áp tích trên tụ C1 giảm bằng 0 => UGS= 0V => đèn tắt => Từ thực nghiệm trên ta thấy rằng : điện áp đặt vào chân G không tạo ra dòng GS như trong Transistor thông thường mà điện áp này chỉ tạo ra từ trường => làm cho điện trở RDS giảm xuống . Kiểm tra Mosfet - Ứng dụng Mosfet Nội dung : Phương pháp đo để xác định Mosfet còn tốt, Mosfet bị hỏng. Ứng dụng của Mosfet trong thực tế, Kiểm tra Mosfet trong mạch điện. 1. Đo kiểm tra Mosfet Một Mosfet còn tốt : Là khi đo trở kháng giữa G với S và giữa G với D có điện trở bằng vô cùng ( kim không lên cả hai chiều đo) và khi G đã được thoát điện thì trở kháng giữa D và S phải là vô cùng. Các bước kiểm tra như sau :Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy còn tốt.Bước 1 : Chuẩn bị để thang x1KW Bước 2 : Nạp cho G một điện tích ( để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D ) Bước 3 : Sau khi nạp cho G một điện tích ta đo giữa D và S ( que đen vào D que đỏ vào S ) => kim sẽlên. Bước 4 : Chập G vào D hoặc G vào S để thoát điện chân G. Bước 5 : Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên.=> Kết quả như vậy là Mosfet tốt. Đo kiểm tra Mosfet ngược thấy bị chập Bước 1 : Để đồng hồ thang x 1KW Đo giữa G và S hoặc giữa G và D nếu kim lên = 0 W là chập Đo giữa D và S mà cả hai chiều đo kim lên = 0 W là chập D S 2. Ứng dung của Mosfet trong thực tế Mosfet trong nguồn xung của MonitorMosfet được sử dụng làm đèn công xuất nguồn MonitorTrong bộ nguồn xung của Monitor hoặc máy vi tính, người ta thường dùng cặp linh kiện là IC tạo dao động và đèn Mosfet, dao động tạo ra từ IC có dạng xung vuông được đưa đến chân G của Mosfet, tại thời điểm xung có điện áp > 0V => đèn Mosfet dẫn, khi xung dao động = 0V Mosfet ngắt => như vậy dao động tạo ra sẽ điều khiển cho Mosfet liên tục đóng ngắt tạo thành dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp => sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn thứ cấp => cho ta điện ápra.* Đo kiểm tra Mosfet trong mạch .Khi kiểm tra Mosfet trong mạch , ta chỉ cần để thang x1W và đo giữa D và S => Nếu 1 chiều kim lên đảo chiều đo kim không lên => là Mosfet bình thường, Nếu cả hai chiều kim lên = 0 W là Mosfet bị chập DS.Loa - Micro - Rơle