Transistor là gì?

Transistor, hay còn gọi là bóng bán dẫn, là một linh kiện bán dẫn có ba cực, hoạt động như một bộ khuếch đại hoặc công tắc điện tử để điều khiển dòng điện. Nó là thành phần cơ bản trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại như máy tính, điện thoại, và hệ thống âm thanh. Cấu tạo của nó bao gồm ba lớp bán dẫn (loại NPN hoặc PNP) tạo thành ba cực: cực gốc (Base), cực phát (Emitter) và cực thu (Collector).

Cấu tạo của Transistor

ransistor 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 .

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.

Nguyên lý hoạt động ( làm việc) của Transistor:

– Xét hoạt động của Transistor NPN .

a 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 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 UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

Ngay khi dòng IB xuất 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 IC hoàn 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 .

Để transistor PNP hoạt động ở chế độ khuếch đại (chế độ hoạt động phổ biến nhất), các cực phải được phân cực như sau: Tiếp giáp Base-Emitter (BE) được phân cực thuận: Cực phát (P) nối với điện áp dương hơn so với cực gốc (N) khoảng 0.7V, và cực gốc phải có điện áp âm hơn cực phát. Điều này cho phép dòng điện (chủ yếu là lỗ trống) chạy từ Emitter sang Base .Tiếp giáp Base-Collector (BC) được phân cực ngược: Cực thu (P) nối với điện áp âm hơn so với cực gốc (N). Quá trình hoạt động diễn ra như sau: Kích hoạt: Khi có một dòng điện nhỏ chạy từ cực phát đến cực gốc , lớp tiếp giáp BE được mở.Dẫn dòng: Các lỗ trống từ cực phát (E) bị hút về phía cực gốc (B). Do cực gốc rất mỏng và được pha tạp nhẹ, chỉ một phần rất nhỏ các lỗ trống này kết hợp với electron ở cực gốc tạo thành dòng.Khuếch đại: Phần lớn các lỗ trống còn lại (khoảng 95-99%) tiếp tục di chuyển qua cực gốc, đi vào vùng điện trường của tiếp giáp BC (đang phân cực ngược) và bị hút mạnh về phía cực thu (C), tạo thành dòng điện lớn hơn nhiều chạy từ Emitter sang Collector.Quan hệ dòng điện: Dòng Collector tỉ lệ thuận với dòng Base (I) , trong đó (beta) là hệ số khuếch đại dòng điện của transistor.