Transistor là một thành phần điện tử không thể thiếu trong công nghệ hiện đại. Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ viễn thông đến điện tử tiêu dùng. Để hiểu rõ hơn về transistor, chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý hoạt động cũng như cấu tạo của nó.
Contents
I. Cấu tạo của Transistor
1. 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 (không có nghĩa ta dùng 2 diode sẽ ghép thành 1 transistor)
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 (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. Để transistor hoạt động ta phải Cấp nguồn và phân cực cho Transistor
2.1. Cấp điện cho Transistor (Vcc – điện áp cung cấp)
Để sử dụng Transistor trong mạch 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 vv… Nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE.
Xem thêm : 1kw bằng bao nhiêu w? Bảng chuyển đổi kW sang W
Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận:
- Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+)
- Nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-)
2.2. Phân cực (định thiên) cho Transistor
- Phân cực là cấp một nguồn điện vào chân B (qua trở phân cực) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ.
- Tại sao phải phân cực cho Transistor nó mới sẵn sàng hoạt động? Để hiểu được điều này, hãy xét hai sơ đồ sau:
- Ở trên là hai mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, một mạch chân B không được phân cực và một mạch chân B được phân cực 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 phân cực), các tín hiệu này không đủ để tạo ra dòng IBE (đặc điểm mối P-N phải có 0,6V mới có dòng chạy qua). Vì vậy, cũng không có dòng ICE, sụt áp trên Rg = 0V và điện áp ra chân C = Vcc.
- Trong sơ đồ thứ 2, Transistor có Rđt phân cực, 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: 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.
3. Một số mạch phân cực khác
3.1. Mạch phân cực dùng hai nguồn điện khác nhau
Mạch phân cực dùng hai nguồn điện khác nhau:
3.2. Mạch phân cực có điện trở phân áp
Xem thêm : Mưa axit: Hiểm họa môi trường và giải pháp xử lý
Để có thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, thì mạch phân cực thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass.
3.3. Mạch phân cực có hồi tiếp
Mạch phân cực có hồi tiếp là mạch có điện trở phân cực đấu từ đầu ra (cực C) đến đầu vào (cực B). Mạch này có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuyếch đại khi hoạt động.
II. Nguyên tắc hoạt động của Transistor
1. Xét hoạt động của Transistor NPN
- Ta 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 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 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.
2. 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.
Nguồn: https://cite.edu.vn
Danh mục: Học tập
