Transistor là gì?

Transistor (bóng bán dẫn) là loại linh phụ kiện bán dẫn dữ thế chủ động thường được sử dụng như một thành phần khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Chúng nằm trong khối đơn vị cơ bản xây hình thành cấu trúc mạch máy tính điện tử và tất cả những thiết bị điện tử văn minh khác. Bởi tính nhanh và chuẩn xác của mình nên chúng được ứng dụng nhiều trong các ứng dụng tương tự và số. Từ những sản phẩm thân thuộc như điện thoại cảm ứng thông minh, TV, hay các sản phẩm có sử dụng bộ khuếch đại âm thanh, hình ảnh ta đều thấy được vai trò không thể thiếu của transistor.

Bạn Đang Xem: Transistor là gì? Cấu tạo nguyên lý hoạt động và cách đo Transistor

Kết cấu của Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P.-N , nếu ghép theo trật tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo trật tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện kết cấu Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau .

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , phần 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 phía 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 lẫn nhau được.

Nguyên tắc hoạt động ( thao tác) của Transistor

– 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 nguồn và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.

Khi công tắc nguồn 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 nguồn đóng, mối P.-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc nguồn => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

Ngay trong khi dòng IB xuất hiện => ngay lập tức cũng luôn tồn tại dòng IC chạy qua mối CE làm đèn điện phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng xoáy IB và phụ thuộc theo một công thức .

IC = β.IB

Trong số đó IC là dòng chạy qua mối CE

IB là dòng chạy qua mối BE

β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giảng giải : 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 ) to thêm 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 không ít nguồn điện UCE và UBE trái lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B.

Ký hiệu và hình dạng của Transistor

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sinh sản 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 thao tác cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần số thao tác thấp hơn.

Transistor do Mỹ sinh sản. thường ký hiệu là 2N… ví dụ 2N3055, 2N4073 vv…

Transistor do Trung quốc sinh sản : Mở màn bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái. Vần âm thức nhất đã cho chúng ta thấy loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ thứ hai đã cho chúng ta thấy đặc điểm : X và P. là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần. Các chữ số ở sau chỉ trật tự sản phẩm. Ví dụ : 3CP25 , 3AP20 vv..

Video san sớt rõ ràng và cụ thể về Transistor

Cách xác định chân E, B, C của Transistor

Với những loại Transistor công xuất nhỏ thì trật 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 sinh sản : tỉ dụ Transistor C828, A564 thì chân C ở giữa , chân B ở bên phải.

Nếu là Transistor Trung quốc sinh sản thì chân B ở giữa , chân C ở bên phải.

Tuy nhiên một số Transistor được sinh sản nhái thì không theo trật tự này => để biết chuẩn xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng đúc hồ vạn năng.

Transistor C1815 công xuất nhỏ.

Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hồ hết đều sở hữu chung trật tự chân là : Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực E.

Transistor D1555 công xuất lớn thường có trật tự chân như trên.

* Đo xác định chân B và C

Với Transistor công xuất nhỏ thì thường chân E ởbên trái như vậy ta chỉ xác định chân B và suy ra chân C là chân sót lại.

Xem Thêm : Hợp đồng khung là gì? Hợp đồng khung có phải là hợp đồng nguyên tắc không?

Để đồng hồ thời trang thang x1Ω , đặt nhất định một que đo vào từng chân , que kia chuyển sang hai chân sót lại, nếu kim lên = nhau thì chân có que đặt nhất định là chân B, nếu que đồng hồ thời trang nhất định là que đen thìa là Transistor ngược, là que đỏ thìa là Transistor thuận..

Cách đo kiểm tra Transistor sống chết

Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do nhiều nguyên nhân, như hỏng do nhiệt độ, nhiệt độ, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng sản phẩm và dịch vụ của bản thân mình Transistor, để kiểm tra Transistor bạn hãy nhớ kết cấu của chúng.

Dựa vào kết cấu của Transistor ta có cách kiểm tra

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 những 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 những trường hợp đo khác kim không lên.

Trái với những 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 đã cho chúng ta thấy 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 tuần tự là ECB ( dựa vào tên Transistor ). < xem lại phần xác định chân Transistor >

• • Bước 1 : Sẵn sàng chuẩn bị đo để đồng hồ thời trang 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 đã cho chúng ta thấy Transistor bị chập BE

• • Bước 1 : Sẵn sàng chuẩn bị .

• • Bước 2 : Đo thuận giữa B và E kim lên = 0 Ω

• • Bước 3: Đo ngược giữa B và E kim lên = 0 Ω

• • => Bóng chập BE

—————————————————————-

Phép đo đã cho chúng ta thấy bóng bị đứt BE

• • Bước 1 : Sẵn sàng chuẩn bị .

• • Bước 2 và 3 : Đo cả hai chiều giữa B và E kim không lên.

• • => Bóng đứt BE

———————————————————

Xem Thêm : Microsoft Edge là gì? Có gì khác biệt với các trình duyệt khác?

Phép đo cho thấy bóng bị chập CE

• • Bước 1 : Sẵn sàng 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 tẹo là bị dò CE.

Các thông số kỹ thuật của Transistor

Các thông số kỹ thuật của Transistor

• • Dòng điện cực lớn : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng.

• • Điện áp cực lớn : 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 thao tác thường ngày, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm .

• • Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ chuyển đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE

• • Công xuất cực lớn : Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P. = UCE . ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực lớn của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng .

Một số Transistor đặc biệt quan trọng .

* Transistor số ( Digital Transistor ) : Transistor số có kết cấu như Transistor thường nhưng chân B được đấu thêm một điện trở vài chục KΩ

Transistor số thường được sử dụng trong các mạch công tắc nguồn , mạch logic, mạch tinh chỉnh và điều khiển , khi hoạt động người ta có thể đưa trực tiếp áp lệnh 5V vào chân B để tinh chỉnh và điều khiển đèn ngắt mở.

Minh hoạ ứng dụng của Transistor Digital

* Ký hiệu : Transistor Digital thường có những ký hiệu là DTA…( dền thuận ), DTC…( đèn ngược ) , KRC…( đèn ngược ) KRA…( đèn thuận), RN12…( đèn ngược ), RN22…(đèn thuận ), UN…., KSR… . Ví 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 tinh chỉnh và điều khiển bộ cao thế 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( TV mầu) thường có đấu thêm các diode đệm ở trong song song với cực CE.

Sò công xuất dòng trong TV mầu

Phân cực cho Transistor

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 tiêu sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay phải 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

• • Ta thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+), nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-)

Định thiên ( phân cực ) cho Transistor .

* Định thiên : là cấp một nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để tại vị Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ.

* Vì 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 thiên và 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 xuất hiện định thiên) các tín hiệu này sẽ không đủ để tạo ra dòng IBE ( đặc điểm mối P.-N phaỉ có 0,6V mới có dòng hạy qua ) => vì vậy cũng không có dòng ICE => sụt áp trên Rg = 0V và điện áp ra chân C = Vcc

• • Ở sơ đồ thứ hai , Transistor có Rđt định thiên => có dòng IBE, khi đưa tín hiệu nhỏ vào chân B => làm cho dòng BE 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 nguồn vào nhưng có biên độ to thêm.

=> Tóm lại : Định thiên ( hay phân cực) tức thị tạo một dòng điện IBE ban sơ, một sụt áp trên Rg ban sơ 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 đây chính là tín hiệu ta cần lấy ra .

Một số mach định thiên khác .

* Mạch định thiên dùng hai nguồn điện khác nhau .

Mạch định thiên dùng hai nguồn điện khác nhau

* Mach định thiên có điện trở phân áp

Để sở hữu thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, thì mạch định thiên thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass.

Mạch định thiên có điện trở phân áp Rpa

* Mạch định thiên có hồi tiếp .Là mạch có điện trở định thiên đấu từ trên đầu ra (cực C ) đến nguồn vào ( cực B) mạch này còn có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuyếch đại khi hoạt động.

Ứng dụng của Transistor trong thực tế

Khuếch đại điện áp một chiều

Tranzito được sử dụng trong các mạch khuếch đại một chiều (dc), khuếch đại tín hiệu (ac), mạch khuếch đại vi sai, các mạch khuếch đại đặc biệt quan trọng, mạch ổn áp…