Transistor là gì? Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động transistor

Nếu bạn là người học tập hay làm việc trong lĩnh vực điện tử chắc chắn không còn xa lạ gì với Transistor đây là một loại linh kiện điện tử quan trọng trong các thiết bị điện. Có lẽ nhiều người đã nghe nói nhiều về transistor nhưng mấy ai nắm được cụ thể Transistor là gì? Nếu bạn quan tâm muốn tìm hiểu về nó hãy cùng MAYNENKHIKHONGDAU tham khảo bài viết Transistor là gì? Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động transistor sau đây.

Tìm hiểu về Transistor

Transistor là gì?

Transistor hay còn được gọi là tranzito là 1 loại linh kiện bán dẫn chủ động. Thường được sử dụng với vai trò như một phần tử khuếch đại hay khóa điện tử. Với khả năng đáp ứng nhanh, chính xác nên transistor được sử dụng nhiều trong các ứng dụng tương tự và số như: mạch khuếch đại, tạo dao động, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu.

Tên gọi transistor là một từ ghép trong Tiếng Anh bởi Transfer  và resistor có nghĩa là điện trở chuyển đổi. Tên gọi này đã được John R. Pierce đặt năm 1948 ngay sau khi linh kiện này ra đời. Nó có được hiểu rằng thực hiện khuếch đại thông qua chuyển đổi điện trở.

Vậy hiểu đơn giản Transistor là gì ? Chúng ta có thể hiểu rằng nó là một linh kiện bán dẫn chủ động được sử dụng phổ biến trong mạch khuếch đại, đóng ngắt….

Cấu tạo của Transistor

Về mặt cấu tạo, tranzito được tạo thành từ 2 lớp bán dẫn điện ghép lại với nhau. Đó là  hai loại bán dẫn điện là loại p và loại n. Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta sẽ được Transistor loại PNP. Còn khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện âm ta tạo được Tranzito NPN. Chính vì thế Transistor được phân thành làm 2 loại là NPN và PNP.

Xem thêm: Cuộn cảm là gì? Cấu tạo, phân loại và công dụng của cuộn cảm

Transistor cấu tạo gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành 2 mối tiếp giáp giữa P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP sẽ ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. Về phương diện cấu tạo của Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau. Cấu trúc này được gọi là Bipolar Junction Transistor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả 2 loại điện tích âm và dương.

Ba lớp bán dẫn sẽ được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc được 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) thường viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Collector) được viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C sẽ có cùng loại bán dẫn âm hoặc dương (loại N hay P) nhưng lại có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không thể hoán vị cho nhau được.

Nguyên lý hoạt động của linh kiện Transistor như thế nào?

Từ cấu tạo của tranzito, chúng ta sẽ tìm hiểu được nguyên lý làm việc của transistor. Transistor hoạt động do được đặt một điện thế một chiều vào vùng biến (junction). Điện thế này thường được gọi là điện thế kích hoạt. 

Với hai loại Transistor ta có hai cách thức hoạt động của PNP và NPN là: phân cực nghịch, phân cực thuận. 

Transistor PNP và NPN

Transistor PNP và NPN là hai loại Transistor, tuy nhiên với cấu tạo sắp xếp khác nhau nên có tình chất trái ngược nhau hoàn toàn.

Transistor PNP được gọi là transistor thuận hay phân cực thuận. Còn Transistor  NPN được gọi là transistor ngược hay là phân cực nghịch.

Tranzito lưỡng cực là Bipolar Junction Transistor ( BJT ) với 3 cực khác nhau tương ứng với 3 chân của Transistor.

Dù là loại Transistor NPN hay PNP thì đều có 3 chân E B C được viết tắt của : Emitter – cực phát  , Base – cực nền, Collector – cực thu. Transistor NPN và PNP là hai loại cơ bản nhất của Transistor.

Transistor NPN là như thế nào?

Transistor NPN là gì? Transistor NPN chính là Phân Cực Ngược

Ký hiệu Transistor NPN được ký hiệu từ: Base ký hiệu là B cực nền. Emitter ký hiệu là E hay còn được gọi là cực Phát. Collector ký hiệu là C chính là cực Thu.

Transistor NPN cấu tạo từ  3 lớp N – P – N tương ứng B-E-C.

Transistor PNP là như thế nào? 

Transistor PNP là gì? Transistor PNP chính là Phân Cực Thuận.

Xét về cấu tạo thì transistor PNP gồm 3 thành phần bán dẫn  P – N – P ghép với nhau. Trong đó cực Base – cực nền sẽ nằm giữa tương ứng với bán dẫn N, còn cực Collector – cực thu và cực Emitter – cực phát nằm hai bên tương ứng với hai bán dẫn P.

Tương tự như Transistor NPN các cực Base được viết tắt là B, cực Collector được viết tắt là C, cực Emitter được viết tắt là E. Bản chất thì  C và E là cùng 1 loại bán dẫn của P nhưng với kích thước, nồng độ bán dẫn khác nhau nên không thể hoán đổi vị trí cho nhau được.

Ứng dụng của Transistor trong cuộc sống hàng ngày

Tác dụng của Transistor là công tắc transistor

Các công tắc bóng bán dẫn đều sử dụng cùng một loại bóng có tiếp giáp phân cực NPN ngược. Với bóng tiếp giáp phân cực ngược này, chúng ta có thể điều khiển một LED với  công suất cao. Đầu vào điều khiển tại chân Base và đầu ra điều khiển  ở Collector. Chân Emitter được giữ ở một điện áp không đổi GND.

Chuyển mạch này được thì điều khiển bởi chân Base. Và thiết bị sẽ có  một cần truyền động gạt nhảy. Với vi điều khiển chân I/O, giống với Arduino, có thể lập trình theo mức độ cao hay thấp để khiến đèn LED bật hay tắt.

Transistor dùng để làm gì?  Mạch ở trên là chuyển mạch bên thấp vì có chứa transistor – chuyển mạch ở bên điện áp thấp. Chúng ta có thể làm một bóng bán dẫn PNP để tạo ra một bộ chuyển mạch ở điện áp cao.

Chuyển mạch ở điện áp cao: Tương tự như trên, chân Base ở đầu vào và E được gắn với điện áp không đổi. Chân E gắn ở mức cao và tải được kết nối với các bóng bán dẫn khác ở mặt đất.

Nguyên tắc hoạt động này cũng giống với NPN ở trên nhưng sự khác biệt chính là để cấp nguồn cho tải, điện áp Base phải mức thấp. Điều này gây ra rắc rối, đặc biệt nếu điện áp cao của tải cao hơn điện áp đầu vào điều khiển. Mạch bên sẽ không thể hoạt động.

Công dụng của Transistor là Điện trở Base (Điện trở cực Gốc)

Điện trở Base trong các mạch sử dụng nhiều điện trở giữa các đầu vào điều khiển và chân Base của các bóng bán dẫn. Một bóng bán dẫn mà không có điện trở trên Base sẽ giống như LED không có điện trở hạn dòng.

Một bóng bán dẫn chỉ cần có một cặp diode nối liền. Chúng phân cực thuận tiếp xúc diode Base – Emitter và để bật tải. Diode này cần điện khoảng  0.6V để bật, nhiều điện áp hơn có nghĩa là nhiều dòng hơn. 1 số transistor cần đạt thông số tối đa khoảng 10 – 100mA của dòng điện chạy qua chúng. Nếu bạn cung cấp 1 dòng điện vượt quá thông số tối đa, các bóng bán dẫn cũng sẽ hỏng.

Các điện trở giữa nguồn điều khiển và chân base và hạn chế dòng tới chân base. Tiếp giáp base-emitter có mức điện áp ý tưởng rơi vào khoảng 0.6V, và điện trở tiêu tốn lượng điện áp còn lại. Giá trị của điện trở và điện áp qua nó sẽ thiết lập với giá trị dòng điện.

Các điện trở phải đủ lớn để hạn chế hiệu quả dòng điện, nhưng phải đủ nhỏ để cung cấp đủ dòng nuôi chân base. Dòng từ 1mA đến 10mA thường sẽ là đủ lớn đủ nhỏ và điện trở base có giá trị từ 1k đến 10k, nhưng cần tra thêm bảng dữ liệu của bóng bán dẫn để chắc chắn hơn.

Bài viết trên đây là những chia sẻ của chúng tôi tổng quan về Transistor, được thể hiện qua bài viết Transistor là gì? Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động transistor. Hy vọng sau thi đọc bài viết bạn đã lý giải được những thắc mắc của bản thân và lựa chọn sử dụng transistor sao cho phù hợp hiệu quả nhất.