Transistor là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor 2021

Transistor là gì? Có vai trò như thế nào, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của transistor chắc chắn sẽ là những khó khăn cho các bạn đang cần tìm hiểu về các loại linh kiện điện tử. Bài viết dưới đây sẽ giải đáp những thắc mắc giúp các bạn hiểu hơn về transistor.

Transisror là gì?

  • Transistor là gì? cấu tạo  của transistor là như thế nào, chắc hẳn đang là câu hỏi của rất nhiều người. Bài viết sau đây sẽ giải đáp những khó khăn cho bạn đọc, hãy cùng tham khảo nhé!
  • Chúng ta đã từng nghe đến điện trở, biến trở, transistor, thyristor, mosfet…. Vậy các linh kiện đó là gì và chúng được sử dụng ở đâu? Đối với dân điện tử thì không ai không biết đến tranzitor, biến trở…. Nhưng hầu hết chúng ta chưa hiểu hết về các linh kiện này. Trong bài viết này, tôi sẽ giới thiệu đến các bạn tất cả kiến thức liên quan đến linh kiện bán dẫn transistor – Hay còn gọi là tran-si-to, tranzito…. Trước tiên chúng ta cùng nhau tìm hiểu tên gọi của nó nhé. Transistor là gì ?
  • Tên gọi transistor là từ ghép trong Tiếng Anh của “Transfer” và “resistor” tức là điện trở chuyển đổi. Tên gọi này được John R. Pierce đặt năm 1948 sau khi linh kiện này ra đời. Nó có ý nghĩa rằng thực hiện khuếch đại thông qua chuyển đổi điện trở.
  • Transistor hay còn được gọi là transistor là một trong những loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được ứng dụng như một phần tử khuếch đại hoặc khóa điện tử. Đặc biệt, sở hữu khả năng đáp ứng nhanh và tuyệt đối chính xác do đó transistor được sử dụng rất nhiều trong các ứng dụng tương tự và số như là mạch khuếch đại, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu hay thậm chí là tạo dao động. Khi hoạt động trong mạch điện tử, transistor có vai trò như một cái van cách li điều chỉnh dòng điện, điện áp trong mạch. Nhờ vai trò quan trọng này transistor được ứng dụng rộng rãi.
  • Transistor là gì ? Nguyên lý hoạt động của transistor như thế nào ? Làm sao để xác định chân của transistor chính xác ? Phân biệt transistor với Thyristor. Cấu tạo của transistor và phân loại. Chức năng hoạt động của transistor. Ứng dụng thực thế của transistor là gì ? Tại sao phải sử dụng transistor mà không phải là thyristor ?

Về cấu tạo Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mỗi 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 cấu tạo, transistor tương đương với hai diode đấu ngược chiều nhau.

transistor là gì
transistor là gì?

Transistor bao gồm ba lớp bán dẫn được ghép với nhau và hình thành hai mối tiếp giáp đó là P-N. Nếu như  ghép theo thứ tự PNP ta sẽ được Transistor thuận còn nếu ghép theo thứ tự NPN thì ta sẽ được Transistor ngược. Về phương diện cấu tạo thì Transistor sẽ tương đương với hai Diode được đấu ngược chiều nhau. Với dạng cấu trúc này thường được gọi là Bipolar Junction Transistor (BJT) bởi dòng điện được chạy trong cấu trúc này sẽ bao gồm cả hai loại điện tích âm và dương.

Transistor Là gì và hoạt động thế nào
Transistor Là gì và hoạt động thế nào

Theo hình trên ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, cực gốc ký hiệu là B, lớp bán dẫn B có 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, cực thu hay cực góp viết tắt là C (collector) viết tắt là C. vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn nhưng kích thước và nồng độ tạp chất lại khác nhau nên chúng không thể hoán đổi vị trí cho nhau.

Sau khi tìm hiểu cấu tạo của tranzito, chúng ta sẽ tìm hiểu nguyên lý hoạt động của nó nhé. Transistor hoạt động được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biến (junction). Điện thế này gọi là điện thế kích hoạt. Có hai cách thức hoạt động của PNP và NPN là: phân cực nghịch, phân cực thuận.

3. Về nguyên lý hoạt động của Transistor

Transistor ngược hay thuận có hoạt động khác nhau, khi xét về hoạt động của transistor NPN theo sơ đồ:

Nguyên-lý-hoạt-động-của-Transistor
Nguyên-lý-hoạt-động-của-Transistor

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 v v… nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE.

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 (-)

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 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 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 phaỉ 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
  • Ở sơ đồ thứ 2 , Transistor có Rđt phân cực => có dòng IBE, khi đưa tín hiệu nhỏ vào chân B => làm cho dòng IBEtăng 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.
  • Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E. Trong đó (+) là nguồn vào cực C, (-) là 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 và 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, lúc này dòng IC = 0.
  • Khi công tắc đóng, mối P – N được phân cực thuận khi đó có dòng điện chạy từ nguồn (+) UBE qua công tắc tới R hạn dòng và qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB.
  • Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB.
  • Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó có công thức

IC = β.IB

Trong đó:

  • IC là là dòng chạy qua mối CE
  • IP là dòng chạy qua mối BE
  • βLà hệ số khuếch đại của transistor

Khi có điện 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 rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB. Còn lại 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.

Đối với hoạt động của PNP:

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

Chức năng của transistor

Chức năng của transistor

Với transistor này ta sẽ thấy được hai chức năng chính của nó là transistor công tắc và transistor với một mục đích để khuếch đại. Dạng transistor công tắc có hình dáng giống như một chiếc khóa điện tử nhằm giúp kích hoạt các chế độ bật tắt cho tất cả ứng dụng năng lượng cao và thấp. Hơn nữa, transistor được dùng với mục đích khuếch đại và được gần gũi hơn nếu khi chúng được ứng dụng với điện thoại, TV để nhằm khuếch đại âm thanh cũng như hình ảnh hay có thể là các thiết bị điện tử khác.

Ưu nhược điểm của Transistor

  • Ưu điểm: Transistor sở hữu lượng tiêu thụ điện năng không quá lớn, độ trễ gần như là không có khi khởi động và hoàn toàn không chứa chất độc hại bởi chúng không có các bộ phận làm nóng cathode. Đặc biệt, với kích thước vô cùng nhỏ và nhẹ do đó sản phẩm được tối ưu hơn rất nhiều. Không chỉ vậy, với những thiết bị hiện đại ngày nay thì nó hoàn toàn phù hợp để cho transistor có thể phát huy hết các tác dụng của mình. Chính vì vậy, transistor  có hiệu suất rất cao cùng với tuổi thọ dài, ít bị vỡ do đó chúng khá được ưa chuộng.
  • Nhược điểm: Ngoài những ưu điểm vượt trội ra thì transistor cũng bộc lộ một số hạn chế kèm theo khi khả năng hoạt động bị suy giảm dần với thời gian. Chúng chỉ hoạt động tốt khi tần số nhỏ còn nếu với công suất lớn và tần số quá cao thì chúng sẽ tỏ ra chưa phù hợp. Hơn thế, transistor này còn có một hạn chế nữa đó là dễ hỏng nếu như bị sốc điện hay nhiệt và rất nhạy cảm với bức xạ.

 

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *