Transistor Là gì và hoạt động thế nào?

0
91

Transistor Là gì và hoạt động thế nào?

Nội dung: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Transistor thuận và Transistor ngược.

1. Cấu tạo của Transistor

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 

  • 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.

     => 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 .

  • Một số mach phân cực khác .

* Mạch phân cực dùng hai nguồn điện khác nhau .

Mạch phân cực dùng hai nguồn điện khác nhau

 * Mach phân cực có điện trở phân áp 
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.

Mạch phân cực có điện trở phân áp  Rpa

* 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.

3. Nguyên tắc hoạt động của Transistor.

– Xét hoạt động của Transistor NPN

  • Ta cấp một nguồn một chiều UCEvào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E.
  • Cấp nguồn một chiều UBEđi 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 UBEqua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB
  • Ngay khi dòng IBxuất 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 IChoàn 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.

– 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.

Trao đổi học tập

Comments