Transistor (bóng bán dẫn) là một thiết bị điều chỉnh dòng điện hoặc dòng điện áp và hoạt động như một công tắc hoặc cổng cho tín hiệu điện tử. Các bóng bán dẫn bao gồm ba lớp vật liệu bán dẫn, mỗi lớp có khả năng mang dòng điện. Bài viết này ta cùng tìm hiểu transistor là gì, định nghĩa transistor, cấu tạo transistor.
Định nghĩa transistor
Định nghĩa: transistor là một thiết bị bán dẫn chuyển tín hiệu yếu từ mạch điện trở thấp sang mạch điện trở cao. Các từ thuộc tính trans có nghĩa là chuyển giao và istor có nghĩa là thuộc tính kháng được cung cấp cho các mối nối. Nói cách khác, nó là một thiết bị chuyển mạch điều chỉnh và khuếch đại tín hiệu điện như điện áp hoặc dòng điện.
Các bóng bán dẫn bao gồm hai diode PN kết nối trở lại. Nó có ba thiết bị đầu cuối là emitter, cơ sở và collector. Phần đế là phần giữa được tạo thành từ các lớp mỏng. Phần bên phải của diode được gọi là diode phát và phần bên trái được gọi là diode collector-base. Những tên này được đưa ra theo thiết bị đầu cuối chung của bóng bán dẫn. Ngã ba dựa trên bộ phát của bóng bán dẫn được kết nối với phân cực thuận và tiếp giáp gốc-bộ thu được kết nối theo xu hướng ngược cung cấp điện trở cao.
Biểu tượng bóng bán dẫn
Có hai loại bóng bán dẫn, đó là bóng bán dẫn NPN (Transistor NPN) và bóng bán dẫn PNP (Transistor PNP). transistor có hai khối vật liệu bán dẫn loại n và một khối vật liệu bán dẫn loại P được gọi là bóng bán dẫn NPN. Tương tự, nếu vật liệu có một lớp vật liệu loại N và hai lớp vật liệu loại P thì nó được gọi là bóng bán dẫn PNP. Biểu tượng của NPN và PNP được hiển thị trong hình bên dưới.
Mũi tên trong biểu tượng cho biết hướng của dòng chảy thông thường trong bộ phát với xu hướng thuận áp dụng cho đường giao nhau của cực phát. Sự khác biệt duy nhất giữa bóng bán dẫn NPN và PNP là theo hướng của dòng điện.
Thiết bị đầu cuối bóng bán dẫn
Các bóng bán dẫn có ba thiết bị đầu cuối là, bộ phát, bộ thu và cơ sở. Các thiết bị đầu cuối của diode được giải thích chi tiết dưới đây.
Bộ phát – Phần cung cấp phần lớn của sóng mang điện đa số được gọi là bộ phát. Bộ phát được kết nối theo chiều hướng về phía trước đối với cơ sở để nó cung cấp chất mang điện tích đa số cho cơ sở. Ngã ba cơ sở phát ra một lượng lớn chất mang điện tích đa số vào cơ sở vì nó bị pha tạp nặng và kích thước vừa phải.
Collector – Phần thu thập phần chính của sóng mang điện đa số do bộ phát cung cấp được gọi là collector. Ngã ba collector-base luôn nằm trong phân cực ngược. Chức năng chính của nó là loại bỏ phần lớn điện tích khỏi đường giao nhau với chân đế. Phần collector của bóng bán dẫn được pha tạp vừa phải, nhưng kích thước lớn hơn để nó có thể thu thập hầu hết các hạt mang điện được cung cấp bởi bộ phát.
Cơ sở – Phần giữa của bóng bán dẫn được gọi là cơ sở. Cơ sở tạo thành hai mạch, mạch đầu vào với bộ phát và mạch đầu ra với bộ thu. Mạch cơ sở phát theo xu hướng thuận và cung cấp điện trở thấp cho mạch. Các mối nối collector-base nằm trong phân cực ngược và cung cấp điện trở cao hơn cho mạch. Đế của bóng bán dẫn được pha tạp nhẹ và rất mỏng do nó cung cấp chất mang điện tích đa số cho đế.
Nguyên lý hoạt động của transistor
Thông thường, silicon được sử dụng để chế tạo bóng bán dẫn vì có điện áp cao, dòng điện lớn hơn và độ nhạy nhiệt độ thấp hơn. Phần cơ sở phát ra được giữ ở phía trước thiên vị tạo thành dòng cơ sở chảy qua vùng cơ sở. Độ lớn của dòng cơ sở là rất nhỏ. Dòng cơ sở làm cho các electron di chuyển vào vùng collector hoặc tạo ra một lỗ trống trong vùng cơ sở.
Cơ sở của bóng bán dẫn rất mỏng và pha tạp nhẹ vì trong đó nó có số lượng electron ít hơn so với bộ phát. Một số electron của bộ phát được kết hợp với lỗ của vùng cơ sở và các electron còn lại được di chuyển về phía vùng thu và tạo thành dòng thu. Do đó, chúng ta có thể nói rằng dòng thu lớn có được bằng cách thay đổi vùng cơ sở.
Điều kiện hoạt động của bóng bán dẫn
Khi đường giao nhau của bộ phát nằm ở phía trước phân cực và đường giao nhau của bộ thu nằm trong phân cực ngược, thì nó được gọi là trong vùng hoạt động. Các bóng bán dẫn có hai mối nối có thể được thiên vị theo những cách khác nhau. Sự dẫn làm việc khác nhau của bóng bán dẫn được thể hiện trong bảng dưới đây.
| Điều kiện | Giao lộ Emitter (EB) | Bộ sưu tập ngã ba (CB) | Khu vực hoạt động |
|---|---|---|---|
| FR | Về phía trước thành kiến | Đảo ngược | Hoạt động |
| FF | Về phía trước thành kiến | Về phía trước thành kiến | Độ bão hòa |
| RR | Đảo ngược | Đảo ngược | Cắt |
| RF | Đảo ngược | Về phía trước thành kiến | Đảo ngược |
Chú thích:
FR – Trong trường hợp này, đường giao nhau của cơ sở phát được kết nối theo xu hướng thuận và ngã ba cơ sở thu được kết nối theo xu hướng ngược. transistor nằm trong vùng hoạt động và dòng collector phụ thuộc vào dòng phát. Các bóng bán dẫn, hoạt động trong khu vực này được sử dụng để khuếch đại.
FF – Trong điều kiện này, cả hai điểm nối đều bị lệch về phía trước. transistor ở trạng thái bão hòa và dòng collector trở nên độc lập với dòng cơ sở. Các bóng bán dẫn hoạt động như một công tắc đóng.
RR – Cả hai hiện tại là thiên vị ngược. Bộ phát không cung cấp chất mang điện đa số cho cơ sở và dòng mang không được thu bởi bộ thu. Do đó, các bóng bán dẫn hoạt động như một công tắc đóng.
RF – Ngã ba cơ sở phát theo xu hướng ngược và ngã ba cơ sở thu được giữ ở phân cực thuận. Vì bộ thu được pha tạp nhẹ so với đường giao nhau của bộ phát, nó không cung cấp chất mang điện tích đa số cho cơ sở. Do đó hành động bóng bán dẫn kém là đạt được.
Bóng bán dẫn
Bóng bán dẫn hay transistor là một thiết bị điều chỉnh dòng điện hoặc dòng điện áp và hoạt động như một công tắc hoặc cổng cho tín hiệu điện tử. Các bóng bán dẫn bao gồm ba lớp vật liệu bán dẫn, mỗi lớp có khả năng mang dòng điện.transistor được phát minh bởi ba nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1947 và nó đã nhanh chóng thay thế ống chân không như một bộ điều chỉnh tín hiệu điện tử.
Một bóng bán dẫn điều chỉnh dòng điện hoặc dòng điện áp và hoạt động như một công tắc hoặc cổng cho tín hiệu điện tử. Một bóng bán dẫn bao gồm ba lớp vật liệu bán dẫn , mỗi lớp có khả năng mang dòng điện. Chất bán dẫn là một vật liệu như gecmani và silic dẫn điện theo cách “bán nhiệt tình”. Đó là một nơi nào đó giữa một dây dẫn thực sự như đồng và một chất cách điện (như nhựa bọc quanh dây điện).
Vật liệu cấu tạo Transistor
Vật liệu bán dẫn được cho các tính chất đặc biệt bởi một quá trình hóa học gọi là doping . Sự pha tạp dẫn đến một vật liệu có thêm các electron bổ sung vào vật liệu (được gọi là loại N cho các hạt mang điện tích âm thêm) hoặc tạo ra các “lỗ hổng” trong cấu trúc tinh thể của vật liệu (sau đó được gọi là loại P vì nó tạo ra trong các hạt mang điện tích cực hơn). Cấu trúc ba lớp của bóng bán dẫn chứa một lớp bán dẫn loại N được kẹp giữa các lớp loại P (cấu hình PNP) hoặc lớp loại P giữa các lớp loại N (cấu hình NPN).
Một thay đổi nhỏ trong dòng điện hoặc điện áp ở lớp bán dẫn bên trong (đóng vai trò là điện cực điều khiển) tạo ra sự thay đổi lớn, nhanh chóng trong dòng điện đi qua toàn bộ thành phần. Thành phần này có thể hoạt động như một công tắc, mở và đóng cổng điện tử nhiều lần trong một giây.
Các máy tính ngày nay sử dụng mạch được chế tạo bằng công nghệ bán dẫn oxit kim loại bổ sung (CMOS). CMOS sử dụng hai bóng bán dẫn bổ sung cho mỗi cổng (một với vật liệu loại N; cái còn lại với vật liệu loại P). Khi một bóng bán dẫn đang duy trì trạng thái logic, nó hầu như không cần nguồn điện.
Các bóng bán dẫn là các thành phần cơ bản trong các mạch tích hợp ( IC ), bao gồm một số lượng rất lớn các bóng bán dẫn được kết nối với mạch và được nướng thành một vi mạch silicon duy nhất.
Tổng kết:
Trong bài này chúng ta đã biết transistor là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Transistor rồi phải không ạ? Bài sau chúng ta cùng tìm hiểu transistor c1815, transistor pnp cùng các loại transistor npn, transistor d718, transistor a1015 và cách kiểm tra transistor nhé.