Transistor Lưỡng Cực Là Gì? - Testo Việt Nam

Transistor lưỡng cực là gì? Bóng bán dẫn lưỡng cực là gì? Bipolar Transistor là gì? Cùng tìm hiểu nhé

Transistor lưỡng cực là gì?

Trong các hướng dẫn diode, chúng ta thấy rằng các điốt đơn giản được tạo thành từ hai phần vật liệu bán dẫn để tạo thành một điểm nối đơn giản và chúng ta cũng đã học về đặc tính và đặc tính của chúng. Vậy Transistor lưỡng cực là gì?

Nếu bây giờ chúng ta kết hợp hai điốt tín hiệu riêng lẻ ngược lại, điều này sẽ cho chúng ta hai nút nối PN kết nối với nhau theo chuỗi chia sẻ một đầu cuối P hoặc N chung . Sự hợp nhất của hai điốt này tạo ra một lớp ba, hai đường giao nhau, ba thiết bị đầu cuối tạo thành cơ sở của một Transistor Bipolar Junction , hoặc BJT cho ngắn.

Bóng bán dẫn là ba thiết bị đầu cuối hoạt động được làm từ các vật liệu bán dẫn khác nhau có thể hoạt động như một chất cách điện hoặc dây dẫn bằng cách áp dụng một điện áp tín hiệu nhỏ. Khả năng thay đổi giữa hai trạng thái của transistor này cho phép nó có hai chức năng cơ bản: “chuyển mạch” (điện tử số) hoặc “khuếch đại” (các thiết bị điện tử tương tự). Sau đó, các bóng bán dẫn lưỡng cực có khả năng hoạt động trong ba khu vực khác nhau:

• Vùng hoạt động    – transistor hoạt động như một bộ khuếch đại và Ic = β * Ib
• Độ bão hòa    – transistor là “HOÀN TOÀN” hoạt động như một công tắc và Ic = I (bão hòa)
• Cut-off    – transistor là “hoàn toàn OFF” hoạt động như một công tắc và Ic = 0

Từ Transistor là sự kết hợp của hai từ Trans fer Var istor , mô tả cách thức hoạt động của chúng trong những ngày đầu phát triển điện tử. Có hai loại cơ bản của transistor lưỡng cực xây dựng, PNP và NPN , về cơ bản mô tả sự sắp xếp vật lý của vật liệu bán dẫn loại P và loại N mà từ đó chúng được tạo ra.

Cấu trúc cơ bản của Transistor Bipolar bao gồm hai nút nối PN tạo ra ba đầu nối kết nối với mỗi đầu cuối được đặt tên để nhận dạng nó từ hai đầu kia. Cả ba thiết bị đầu cuối được biết đến và được dán nhãn là Emitter ( E ), các cơ sở( B ) và Collector ( C ) tương ứng.

Các Transitor lưỡng cực là các thiết bị điều khiển dòng điện điều khiển lượng dòng điện chạy qua chúng từ đầu phát đến các đầu thu Collector tương ứng với điện áp biasing được áp dụng cho terminal cơ sở của chúng, hoạt động như một công tắc điều khiển dòng điện. Như một dòng điện nhỏ chảy vào đầu cuối cơ sở, điều khiển một bộ thu lớn hơn nhiều tạo thành cơ sở của hành động transistor.

Nguyên tắc hoạt động của hai loại bóng bán dẫn PNP và NPN , chính xác là sự khác biệt duy nhất trong xu hướng của chúng và độ phân cực của nguồn điện cho từng loại.

Bipolar Transistor Xây dựng

Các biểu tượng xây dựng và mạch cho cả transistor PNP và NPN lưỡng cực được đưa ra ở trên với mũi tên trong biểu tượng mạch luôn hiển thị hướng của “dòng điện thông thường” giữa đầu cuối cơ sở và đầu cực phát của nó. Hướng của mũi tên luôn luôn trỏ từ vùng loại P dương đến vùng loại N âm cho cả hai loại bóng bán dẫn, chính xác giống như biểu tượng diode chuẩn.

Cấu hình Transistor lưỡng cực

Khi Transistor lưỡng cực là ba thiết bị đầu cuối, về cơ bản có ba cách có thể để kết nối nó trong một mạch điện tử với một đầu cuối là phổ biến cho cả đầu vào và đầu ra. Mỗi phương thức kết nối phản ứng khác nhau với tín hiệu đầu vào của nó trong một mạch vì các đặc tính tĩnh của transistor thay đổi theo từng mạch.

• Cấu hình mạch cực chung    – có điện áp tăng nhưng không có tăng dòng điện.
• Cấu hình Emitter chung    – có cả tăng cường dòng điện và điện áp.
• Cấu hình Collector phổ biến    – có tăng dòng điện nhưng không có điện áp tăng.

Cấu hình mạch cực chung (CB)

Như tên gọi của nó, trong cấu hình mạch cực chung hoặc cơ sở nền tảng, kết nối BASE là phổ biến cho cả tín hiệu đầu vào VÀ tín hiệu đầu ra. Tín hiệu đầu vào được áp dụng giữa cơ sở bóng bán dẫn và đầu cực phát, trong khi tín hiệu đầu ra tương ứng được lấy từ giữa đế và đầu cực thu như được hiển thị. Các thiết bị đầu cuối cơ sở là căn cứ hoặc có thể được kết nối với một số điểm điện áp tham chiếu cố định.

Dòng đầu vào chảy vào bộ phát là khá lớn vì tổng của cả dòng cơ bản và dòng thu tương ứng do đó, đầu ra dòng điện thu nhỏ hơn đầu vào dòng điện phát ra dẫn đến mức tăng dòng điện cho loại mạch “1” này. (unity) hoặc ít hơn, nói cách khác, cấu hình cơ bản chung “làm giảm” tín hiệu đầu vào.

Mạch Transistor cơ sở

Loại cấu hình bộ khuếch đại này là mạch khuếch đại điện áp không đảo ngược, trong đó tín hiệu điện áp Vin và Vout là “trong pha”. Loại bố trí bóng bán dẫn này không phải là rất phổ biến do đặc tính tăng điện áp cao bất thường của nó. Đặc điểm đầu vào của nó đại diện cho một diode di chuyển về phía trước trong khi các đặc tính đầu ra đại diện cho một diode quang được chiếu sáng.

Ngoài ra loại cấu hình bóng bán dẫn lưỡng cực này có tỷ lệ đầu ra cao đối với điện trở đầu vào hoặc quan trọng hơn là “chịu tải” (  RL  ) đối với điện trở “đầu vào” (  Rin  ) cho nó một giá trị “Độ bền kháng cự”. Sau đó, tăng điện áp (  Av  ) cho một Cấu hình mạch cực chung do đó được đưa ra là:

Trong đó: Ic / Ie là mức tăng dòng điện, alpha (  α  ) và RL / Rin là mức tăng kháng cự.

Mạch cơ sở chung thường chỉ được sử dụng trong các mạch khuếch đại giai đoạn đơn lẻ như bộ khuếch đại tần số khuếch đại trước hoặc bộ khuếch đại radio (  Rƒ  ) do đáp ứng tần số cao rất tốt của nó.

Cấu hình Emitter chung (CE)

Trong cấu hình Emitter chung hoặc bộ phát tín hiệu nối đất, tín hiệu đầu vào được áp dụng giữa đế và bộ phát, trong khi đầu ra được lấy từ giữa bộ thu và bộ phát như được hiển thị. Loại cấu hình này là mạch được sử dụng phổ biến nhất cho các bộ khuếch đại dựa trên bóng bán dẫn và đại diện cho phương pháp “bình thường” của kết nối bóng bán dẫn lưỡng cực.

Cấu hình bộ khuếch đại phát sinh phổ biến tạo ra dòng điện và công suất cao nhất trong tất cả ba cấu hình bóng bán dẫn lưỡng cực. Điều này chủ yếu là do trở kháng đầu vào là LOW vì nó được kết nối với một tiếp giáp PN-ngã ba chuyển tiếp, trong khi trở kháng đầu ra là CAO vì nó được lấy từ một ngã ba đảo ngược thiên vị PN.

Mạch khuếch đại Emitter chung

Trong loại cấu hình này, dòng điện chạy ra khỏi bóng bán dẫn phải bằng dòng điện chảy vào bóng bán dẫn khi dòng điện phát được cho là ie = Ic + Ib .

Khi điện trở tải (  R L  ) được kết nối theo chuỗi với bộ thu, mức tăng dòng điện của cấu hình bóng bán dẫn phổ biến là khá lớn vì nó là tỷ số của Ic / Ib . Một bóng bán dẫn dòng điện được đưa ra các biểu tượng Hy Lạp của Beta , (  β  ).

Khi dòng phát cho một cấu hình bộ phát chung được định nghĩa là Ie = Ic + Ib , tỷ số của Ic / Ie được gọi là Alpha , được biểu thị bằng tiếng Hy Lạp là α . Lưu ý: giá trị của Alpha sẽ luôn nhỏ hơn số nguyên.

Vì mối quan hệ điện giữa ba dòng này, Ib , Ic và Ie được xác định bởi cấu trúc vật lý của bóng bán dẫn, bất kỳ thay đổi nhỏ nào trong dòng gốc (  Ib  ), sẽ dẫn đến thay đổi lớn hơn nhiều trong dòng thu (  Ic  ) .

Sau đó, những thay đổi nhỏ trong dòng điện chạy trong cơ sở do đó sẽ điều khiển dòng điện trong mạch thu phát. Thông thường, Beta có giá trị từ 20 đến 200 cho hầu hết các bóng bán dẫn có mục đích chung. Vì vậy, nếu một bóng bán dẫn có giá trị Beta là 100, thì một electron sẽ chảy từ đầu cuối cơ sở cho mỗi 100 electron chảy giữa đầu cực của bộ phát.

Bằng cách kết hợp các biểu thức cho cả Alpha , α và Beta , β mối quan hệ toán học giữa các tham số này và do đó độ lợi dòng điện của transistor có thể được cho là:

Trong đó: “ Ic ” là dòng điện chạy vào thiết bị đầu cuối thu, “ Ib ” là dòng điện chạy vào đầu cuối cơ sở và “ Ie ” là dòng điện chạy ra khỏi đầu cực phát.

Sau đó tóm tắt một chút. Loại cấu hình bóng bán dẫn lưỡng cực này có trở kháng đầu vào lớn hơn, dòng điện và công suất lớn hơn so với Cấu hình mạch cực chung nhưng mức tăng điện áp của nó thấp hơn nhiều. Cấu hình bộ phát chung là mạch khuếch đại ngược. Điều này có nghĩa là tín hiệu đầu ra kết quả có độ lệch pha 180 o liên quan đến tín hiệu điện áp đầu vào.

Cấu hình cực phát chung (CC)

Trong cực phát chung hoặc cấu hình bộ thu nối đất, bộ thu giờ đây phổ biến thông qua nguồn cung cấp. Tín hiệu đầu vào được kết nối trực tiếp với đế, trong khi đầu ra được lấy từ tải của bộ phát như được hiển thị. Kiểu cấu hình này thường được gọi là mạch Follower hoặc Emitter Follower .

cực phát chung, hoặc cấu hình bộ phát đi theo rất hữu ích cho các ứng dụng phù hợp với trở kháng vì trở kháng đầu vào rất cao, trong vùng có hàng trăm nghìn Ohms trong khi có trở kháng đầu ra tương đối thấp.

Mạch Transistor Collector phổ biến

Cấu hình phát chung có mức tăng dòng điện xấp xỉ bằng với β giá trị của transistor riêng của mình. Trong cấu hình cực phát chung, điện trở tải nằm trong chuỗi với bộ phát để dòng điện của nó bằng với dòng phát.

Khi dòng điện phát là sự kết hợp của bộ thu và dòng điện cơ sở kết hợp, điện trở tải trong loại cấu hình bóng bán dẫn này cũng có cả dòng thu và dòng đầu vào của cơ sở chảy qua nó. Sau đó, lợi ích dòng điện của mạch được cho là:

Bộ khuếch đại dòng điện phổ thông

Loại cấu hình bóng bán dẫn lưỡng cực này là một mạch không đảo ngược trong đó điện áp tín hiệu của Vin và Vout là “trong pha” . Nó có mức tăng điện áp luôn nhỏ hơn “1” (thống nhất). Khả năng chịu tải của transistor khuếch đại phổ biến nhận cả hai dòng cơ bản và khuếch đại cho dòng điện lớn (như với cấu hình bộ phát chung) do đó, cung cấp khuếch đại dòng điện tốt với rất ít điện áp.

Bây giờ chúng ta có thể tóm tắt các mối quan hệ khác nhau giữa các transistor DC riêng lẻ của từng bóng bán dẫn qua mỗi chân và các mức DC dòng điện của nó được đưa ra ở trên trong bảng sau.

Mối quan hệ giữa dòng DC và hệ số khuếch đại

Sau đó, để tóm tắt, hành vi của bóng bán dẫn lưỡng cực trong mỗi một cấu hình mạch trên rất khác nhau và tạo ra các đặc tính mạch khác nhau liên quan đến trở kháng đầu vào, trở kháng đầu ra và đạt được cho dù đây là điện áp, đạt được dòng điện hoặc tăng công suất và điều này là tóm tắt trong bảng dưới đây.

Cấu hình Transistor lưỡng cực

với các đặc tính tổng quát của các cấu hình bóng bán dẫn khác nhau được đưa ra trong bảng sau:

Bạn đang xem bài viết transistor lưỡng cực là gì? Trong bài tiếp theo chúng ta cùng tìm hiểu về máy đo nhiệt độ và độ ẩm. Mời các bạn đón đọc.