Transistor
Tín hiệu radio hay vô tuyến thu được từ ăng-ten yếu đến mức nó không đủ để chạy một cái loa hay một đèn điện tử ở tivi. Đây là lý do chúng ta phải khuếch đại tín hiệu yếu để nó có đủ năng lượng để trở nên hữu dụng. Trước năm 1951, ống chân không là thiết bị chính dùng trong việc khuếch đại các tín hiệu yếu. Mặc dù khuếch đại khá tốt, nhưng ống chân không lại có một số nhược điểm. Thứ nhất, nó có có một sợi nung bên trong, nó đòi hỏi năng lượng 1 W hoặc hơn. Thứ hai, nó chỉ sống được vài nghìn giờ, trước khi sợi nung hỏng. Thứ ba, nó tốn nhiều không gian. Thứ tư, nó tỏa nhiệt, làm tăng nhiệt độ của các thiết bị điện tử.
Năm 1951, Shockley đã phát minh ra tranzitor có mặt tiếp giáp đầu tiên, một dụng cụ bán dẫn có khả năng khuếch đại các tín hiệu radio và vô tuyến. Các ưu điểm của tranzito khắc phục được các khuyết điểm của ống chân không. Thứ nhất, nó không có sợi nung hay vật làm nóng nào, do đó nó cần ít năng lượng hơn. Thứ hai, do nó là dụng cụ bán dẫn nên có thể sống vô hạn định. Thứ ba, do nó rất nhỏ nên cần ít không gian. Thứ tư, do nó sinh ra ít nhiệt hơn, vì vậy nhiệt độ của các thiết bị điện tử sẽ thấp hơn.
Tranzito đã dẫn tới nhiều phát minh khác, bao gồm: mạch tích hợp (IC), một thiết bị nhỏ chứa hàng ngàn tranzito. Nhờ IC mà máy vi tính và các thiết bị điện tử kỳ diệu khác có thể thực hiện được.
Hai loại transistor cơ bản
Transistor được chia làm 2 loại là transistor lưỡng cực (BJT -Bipolar Junction Trasistor) và transistor hiệu ứng trường (FET- Field Effect Transistor).
I. Transistor lưỡng cực (BJT)
Đọc xong phần này bạn nên có thể:
- Trình bày những hiểu biết về mối quan hệ giữa các dòng điện bazơ, emitơ và collectơ của một transistor lưỡng cực.
- Vẽ sơ dồ của mạch CE và đánh dấu các cực, điện áp và điện trở.
- Vẽ một đường cong bazơ giả thuyết và tập hợp các đường cong emitơ, ghi tên các trục.
- Thảo luận về các đặc tính của transistor lý tưởng và transistor xấp xỉ lần hai.
- Kể ra vài thông số đặc trưng của transistor hữu dụng đối với các nhà kỹ thuật.
I.1 Transistor chưa phân cực
Một transistor có ba miền pha tạp như trong hình 6.1. Miền dưới cùng được gọi là emitơ, miền giữa được gọi là bazơ, miền trên cùng là collectơ. Loại transistor cụ thể ở đây là một thiết bị npn. Transitor còn có thể được sản xuất như các thiết bị pnp.
Transistor ở hình 6.1 có 2 tiếp giáp: một giữa emitơ và bazơ và cái kia là giữa bazơ và collectơ. Do đó transistor tương tự hai diode. emitơ và bazơ tạo một diode, bazơ và collectơ tạo thành một diode khác. Từ giờ, chúng ta sẽ gọi mấy diode này là diode emitơ (cái dưới) và diode collectơ (cái trên).
Hình 6.1 chỉ ra các miền của transistor trước khi sự khuếch tán xảy ra. Như đã nói đến ở phần trước, electron tự do ở miền n khuếch tán qua vùng tiếp giáp và kết hợp với lỗ trống ở miền p. Hình dung các electron ở mỗi miền n ngang qua phần tiếp giáp và kết hợp với các lỗ trống. Kết quả là hai vùng nghèo như hình 6.2, Mỗi vùng nghèo này hàng rào thế xấp xỉ 0.7 V ở 25°C. Như đã nói, chúng ta nhấn mạnh đến các thiết bị silic vì chúng được sử dụng rộng rãi hơn các thiết bị bằng germani.
I.1 Transistor đã phân cực
II. Transistor hiệu ứng trường ( FET )
1. Giới thiệu chung về FET
a.FET hoạt động dựa trên hiệu ứng trường có nghĩa là điện trở của bán dẫn được điều khiển bời điện trường bên ngoài, dòng điện trong FET chỉ do 1 loại hạt dẫn là electron hoặc lỗ trống tạo nên.
b.Phân loại: FET có 2 loại chính:
- JFET: Transistor trường điều khiển bằng tiếp xúc N-P.
- IGFET:Transistor có cực cửa cách điện, thông thường lớp cách điện này được làm bằng 1 lớp oxit nên có tên gọi khác là MOSFET ( Metal Oxide Semicondutor FET ).
Mỗi loại FET đều có 2 loại kênh N và kênh P. FET có 3 cực là cực Nguồn ( source - S ), cực Máng ( drain - D ), cực Cổng ( gate - G ).
2. JFET
JFET được cấu tạo bởi 1 miếng bán dẫn mỏng ( loại N hoặc loại P ) 2 đầu tuơng ứng là D và S, miếng bán dẫn này được gọi là kênh dẫn điện. 2 miếng bán dẫn ở 2 bên kênh dẫn được nối với cực G, lưu ý, cự G được tách ra khỏi kênh nhờ tiếp xúc N-P.
Đa phần các JFET có cấu tạo đối xứng nên có thể đổi chỗ cực D và S mà tính chất không thay đổi.
Muốn cho JFET hoạt động ta phải cung cấp UGS sao cho cả 2 tiếp xúc N-P đều phân cực ngược, nguồn UDS sao cho dòng hạt dẫn dịch chuyển từ cực S qua kênh tới cực D tạo thành dòng ID.
Giả sử với JFET kênh N, UDS = const. Khi đặt UGS = 0, tiếp giáp PN bắt đầu phân cực ngược mạnh dần, kênh hẹp dần tử S về D, nhưng lúc này độ rộng kênh là lớn nhất do vậy dòng qua kênh là lớn nhất kí hiệu là IDo.
Khi UGS < 0, PN phân cực ngược mạnh hơn do vậy bề rộng của kênh dẫn hẹp dần, tại thời điểm UGS = Ungắt thì 2 tiếp giáp PN phủ lên nhau, che lấp hết kênh, dòng ID = 0. Dòng ID được tính theo công thức: ID = IDo (1 – UGS/Ungắt )2
Chú ý : giá trị của Ungắt và IDo phụ thuộc vào UDS.
Cách kiểm tra transistor
Đối với transistor nói chung, do cấu tạo của transistor gồm 2 tiếp xúc P-N nên có thể coi là 2 diode nối tiếp nhau từ đó có thể kiểm tra sự hoạt động của transistor tương tự như kiểm tra diode.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét