Xem Địa chỉ showroom âm thanh của chúng tôi

Xem

Transistor là gì? Cấu tạo & nguyên lý hoạt động của transistor

Transistor là gì? Cấu tạo và phân loại transistor. Làm thế nào để xác định đúng chân của transistor? Chức năng của transistor. Phân biệt giữa transistor và thyristor. Ứng dụng thực tế của transistor là gì? Tại sao sử dụng transistor thay vì thyristor? Trong bài viết này, Việt Mới Audio sẽ giới thiệu cho bạn những kiến thức liên quan đến linh kiện transistor. Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết sau đây.

1. Transistor là gì?

Transistor hay còn gọi là tranzito là loại linh kiện bán dẫn chủ động thường được sử dụng như một phần tử khuếch đại hoặc khóa điện tử. Transistor có khả năng phản hồi nhanh chóng và chính xác, được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và kỹ thuật số, bao gồm: Mạch khuếch đại, điều chỉnh điện áp, dao động và điều khiển tín hiệu.

Về mặt cấu tạo, bao gồm hai lớp bán dẫn được ghép điện, ghép nối một phần bán dẫn công suất âm giữa hai phần bán dẫn dương sẽ tạo ra một bóng bán dẫn loại PNP. Sau đó, ghép một bán dẫn dương vào giữa hai bán dẫn âm để được một  NPN.

Transistor là gì
Transistor là gì

2. Các loại transistor

Trên thế giới transistor có rất nhiều loại khác nhau. Các loại transistor sẽ được chia ra làm 3 nhóm như sau:

  • Point Contact Transistor
  • BJT Transistor
  • FET Transistor

BJT Transistor và FET Transistor là 2 loại được lưu hành nhiều nhất trên thị trường và được nhiều người biết đến. Tuy nhiên để bạn dễ hình dung nhất, chúng tôi sẽ chia sẽ kiến thức về 3 loại transistor trên.

2.1 Point Contact Transistor

Point Contact Transistor là  đầu tiên được phát minh sử dụng gecmani làm chất bán dẫn với hai dây đồng phốt pho. Một xung dòng điện mạnh được sử dụng để làm nóng chảy dây dẫn và khuếch tán phốt pho từ dây sang germani, điều này tạo ra một khu vực kiểu P xung quanh các dấu chấm. Từ đó, cấu trúc PNP được hình thành.

Transistor là gì
Hình minh họa cấu tạo của Point Contact Transistor

2.2 BJT Transistor

BJT là loại Transistor được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. BJT transistor thường được gọi là transistor lưỡng cực vì được cấu tạo từ 2 đi ốt. Chúng ta hay gọi NPN transistor hoặc PNP transistor thay vì gọi BJT. Chữ P và N dùng để chỉ diện tích của Silicon bán dẫn pha tạp là âm hay dương.

Cấu tạo transistor
Cấu tạo của BJT Transistor

2.3 FET Transistor

FET cũng là một loại Transistor khá phổ biến trên thị trường hiện nay. FET còn được gọi là transistor hiệu ứng trường. FET không yêu cầu dòng đầu ( tín hiệu hoặc dòng phân cực) nên FET có một trở kháng ngõ vào lớn, đây là ưu điểm của FET mà BJT transistor không có. FET transistor được chia làm 2 loại:

  • JFET: là loại transistor có hiệu ứng trường đơn giản nhất. JFET sử dụng điện áp đặt vào thiết bị đầu cuối cổng để điều khiển dòng điện chạy qua cực Gate và cực Source, đầu ra dòng điện sẽ tỷ lệ với điện áp đầu vào. JFET transistor được sử dụng nhiều trong các mạch khuếch đại, công tắc điện tử.
  • MOSFET: là linh kiện bán dẫn bốn cực được chế tạo bởi quá trình oxi hóa có kiểm soát của silicon, có trở kháng đầu vào lớn thích hợp để khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu. MOSFET có khả năng đóng nhanh với dòng điện, được sử dụng nhiều trong các bộ dao động tạo ra từ trường vì điện áp lớn, có khả năng đóng nhanh với dòng điện.
transistor là gì
FET-Transistor hiệu ứng trường

3. Cấu tạo của Transistor

Transistor có 3 lớp bán dẫn ghép với nhau từ 2 mối tiếp giáp P – N. Nếu ghép theo thứ tự PNP thì được transistor thuận, ghép theo thứ tự NPN sẽ được transistor ngược. Ba lớp bán dẫn sẽ nối thành 3 cực. Cực gốc kí hiệu là B, hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối thành cực phát E và cực thu C. Cực phát E và cực thu C không thể hoán đổi vị trí cho nhau.

Cấu tạo transistor
Cấu tạo transistor

4. Nguyên lý hoạt động của transistor

Nguyên lý hoạt động của transistor rất đơn giản, khi đặt một điện áp vào chân B (điện thế kích hoạt) theo một chiều thì hai chân E-C được nối giống như một dây dẫn thông thường.

  • Cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực thu C và cực phát . Trong đó nguồn dương (+) vào cực C và nguồn âm ( – ) vào cực E.
  • Nguồn 1 chiều UBE đi qua công tắc, trở hạn vào cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.
  • Lúc này khi mở công tắc, mạch tích hợp  0 tuy là cực C và E đã được cấp điện.
  • Đóng công tắc, có 1 dòng điện chạy từ cực dương nguồn UBE qua công tắc. Sau đó đi qua R và BE  cực âm  dòng IB.
  • Dòng IB xuất hiện khi dòng IC chạy qua CE để  sáng bóng đèn và mạnh hơn dòng IB nhiều lần.
  • Khi , dòng IC phụ thuộc hoàn toàn vào dòng IB. Trong đó, IC, IB lần lượt là dòng chạy qua CE và BE.
Nguyên lý hoạt động transistor
Nguyên lý hoạt động của transistor

5. Ưu nhược điểm của transistor

Trước sự ra đời của transistor, đèn chân không điện tử thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu. Tuy nhiên, đèn chân không không đáp ứng đầy đủ các chức năng và yêu cầu nên phải thay transistor. Cụ thể, những ưu điểm và nhược điểm của transistor so với đèn chân không điện tử được trình bày dưới đây.

5.1 Ưu điểm

Transistor có một số ưu điểm có thể kể ra dưới đây:

  • Transistor có độ tin cậy và tuổi thọ cao hơn 50 năm. Hiệu suất vẫn ổn định theo thời .
  • Transistor ít bị sốc, vỡ khi rơi, va chạm.
  • Hiệu suất cao nên thường sử dụng trong các ứng dụng ít năng lượng.
  • Transistor có thể được thu nhỏ cỡ nano mét và được tích hợp trong các vi mạch.
  • Không có bộ phận làm nóng cực âm, giảm tiêu thụ điện năng, loại bỏ sự chậm trễ khi bật đèn, không có chất độc ở cực âm.
  • Hoạt động ở mức điện áp thấp có thể sử dụng pin tiểu.
  • Các linh kiện bán dẫn được thiết kế nhỏ gọn.
  • Kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ giúp giảm kích thước sản phẩm.

5.2 Nhược điểm

Transistor có một số nhược điểm có thể kể ra dưới đây:

  • Khi hoạt động ở công suất lớn và tần số cao thì transistor bán dẫn không tốt.
  • Bóng bán dẫn nhạy cảm với tia bức xạ và tia vũ trụ (Phải sử dụng chip bức xạ đặc biệt cho các thiết bị tàu vũ trụ).
  • Do transistor làm từ chất bán dẫn nên rất dễ “chết” do điện giật, shock nhiệt.
  • Transistor có thể già đi và hoạt động kém đi theo thời gian.

6. Cách sử dụng transistor

6.1 Cách mắc cực gốc chung

Chúng ta sử dụng cực gốc làm cực chung cho cả tín hiệu đầu ra và đầu vào. Đầu vào đặt giữa các cực gốc và cực phát, tín hiệu đầu ra tương ứng được lấy giữa các cực gốc và cực thu. Dòng điện đi vào cực phát phải cao hơn dòng điện cực gốc và dòng điện cực thu để vận hành bóng bán dẫn sao  dòng điện cực thu đầu ra nhỏ hơn dòng điện cực phát đầu vào.

tác dụng của transistor
Cực gốc chung

6.2 Cách mắc cực thu chung

Chúng ta sử dụng cực thu chung cho cả tín hiệu đầu vào và đầu ra. Cách mắc cực thu chung còn được gọi là cấu hình theo cực phát vì điện áp của cực phát theo điện áp cực gốc. Mắc cực thu chung được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kết hợp trở kháng vì trở kháng đầu vào cao. Tín hiệu đầu vào được đặt giữa vùng cực gốc – cực thu và đầu ra được lấy từ vùng cực phát – cực thu. Kết nối bộ thu chung có trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Các tín hiệu đầu ra và đầu vào cùng pha.

Transistor là gì
Cực thu chung

6.3 Cách mắc cực phát chung

Chúng ta sử dụng cực phát làm cực chung cho cả đầu vào và đầu ra. Kết nối này đại diện cho một bộ khuếch đại đảo ngược. Ở đây đầu vào là giữa đế của bộ phát và đầu ra là giữa bộ thu và bộ. Kết nối này chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng của bộ khuếch đại dựa trên transistor.

ứng dụng của transistor
Cực phát chung

7. Ứng dụng của transistor

7.1 Ứng dụng khuếch đại

Bộ khuếch đại chung cực phát hoặc bộ phát nối đất thay đổi lượng dòng điện chạy qua cực B khi tín hiệu điện áp  thay đổi. Do các đặc tính khuếch đại dòng điện của transistor, chỉ cần một dao động nhỏ của transistor sẽ khuếch đại sự thay đổi và xuất tín hiệu đến cực C hoặc . Mỗi transistor có thể được kết nối theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào các tính năng như khuếch đại dòng điện, khuếch đại điện áp hoặc cả hai.

ứng dụng của transistor
Ứng dụng khuếch đại của transistor

Từ radio đến điện thoại di động đến TV, hầu hết các sản phẩm đều bao gồm bộ khuếch đại để xử lý âm thanh, video, radio và xử lý tín hiệu. Các bộ khuếch đại âm thanh tín hiệu rời rạc đầu tiên chỉ cung cấp vài trăm miliwatt, nhưng khi thiết kế và chất lượng transistor được cải thiện, công suất âm thanh dần dần tăng lên.

7.2 Ứng dụng công tắc

Ngoài chức năng khuếch đại tín hiệu, các bóng bán dẫn còn có thể được dùng làm công tắc. Các bóng bán dẫn thường được sử dụng làm công tắc điện tử trong các mạch kỹ thuật số và có thể được “bật” hoặc “tắt” cho cả các ứng dụng công suất cao (chẳng hạn như nguồn cung cấp chế độ chuyển đổi) và các ứng dụng công suất thấp, làm cổng logic kỹ thuật số. Các thông số quan trọng cho ứng dụng này bao gồm dòng chuyển mạch, điện áp xử lý và tốc độ chuyển mạch, được đặc trưng bởi thời gian cạnh tăng và giảm.

Transistor là gì
Ứng dụng công tắc

8. Cách xác định chân cho Transistor NPN PNP

Bóng bán dẫn được chia thành hai loại: NPN transistor và PNP transistor. Mỗi loại hoạt động khác nhau. Do đó, việc quan trọng khi cầm trên tay một con tranzito thì phải biết được là loại NPN hay PNP và thứ tự các chân. Vì vậy, chúng tôi sẽ hướng dẫn bạn cách kiểm tra đơn giản nhất:

  • Bước 1 Xác định chốt B: Thực hiện phép đo trên hai chốt bất kỳ, trong đó 2 lần đo sẽ được thực hiện về chuyển động của kim đồng hồ. Chốt chung cho hai phép đo là chân B.
  • Bước 2 Xác  PNP hay NPN: Sau khi xác định được chân B, hãy quan sát đầu dò nối với chân B là màu đỏ hay đen để phán đoán. Nếu chân kết nối với chân B có màu đỏ thì đó là PNP và ngược lại.
  • Bước 3 Xác định các chân C và E: Chuyển đồng hồ sang số ôm trên x100.

Đối với PNP: Giả sử một chân là chân C và chân còn lại là chân E. Nối que đen vào chân C và que đỏ vào chân E (que đỏ vào cực âm của chuông pin). Trong khi giữ tiếp xúc 2 chân còn lại, đưa chân B tiếp xúc với que đen, nếu kim di chuyển nhiều hơn so với giả thiết của chân ngược lại thì giả thiết ban đầu là đúng, ngược lại giả thiết ban đầu đương nhiên là sai và các chân có để được thay đổi.

Đối với NPN: Tương tự nhưng với màu ngược

Transistor là gì
Xác định chân của transistor

9. Phân biệt Transistor với Thyristor

Một loại linh kiện bán dẫn khác có cấu tạo giống bóng bán được sử dụng khá phổ biến đó là thyristor, thyristor hay còn gọi là chỉnh lưu silicon có điều khiển là phần tử bán dẫn có lớp bán dẫn, được dùng để chỉnh lưu dòng điện có điều khiển. Sự khác nhau cơ bản giữa thyristor và transistor là:

  • Về lớp chất bán dẫn: Thyristor có 4 lớp và transistor có 3 lớp
  • Về  suất: Thyristor có thể  một lượng điện năng lớn hơn
  • Ứng dụng: Bóng bán dẫn như một thiết bị chuyển mạch hoặc bộ khuếch đại và thyristor thì không làm bộ khuếch đại được
  • Về việc duy trì dòng điện: Transistor yêu cầu dòng đầu vào liên tục, không  còn thyristor thì không.
Transistor là gì
Phân biệt Transistor và Thyristor

Trên đây là tổng hợp kiến ​​thức về transistor, chắc chắn bạn đã biết transistor là gì? Cấu tạo của transistor và nguyên lý hoạt động như thế nào? Mong rằng qua bài chia sẻ này các bạn sẽ nắm chắc và vận dụng được các loại transistor phù hợp với linh kiện điện tử. Mọi thắc mắc vui lòng liên hệ cho Việt Mới Audio thông qua:

Thông tin liên hệ

Chia sẻ này có hữu ích không?
Hữu ích
Không hữu ích
Cám ơn Bạn đã đánh giá!

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.