Giới thiệu về Transistor:
Trước đó, thành phần thiết yếu và quan trọng của một thiết bị điện tử là một ống chân không, nó là một ống điện tử được sử dụng để kiểm soát dòng điện . Các ống chân không hoạt động được nhưng chúng cồng kềnh, đòi hỏi điện áp hoạt động cao hơn, tiêu thụ điện năng cao, hiệu suất thấp hơn và các vật liệu phát ra điện tử catốt được sử dụng hết trong hoạt động. Vì vậy, điều đó cuối cùng trở thành nhiệt làm giảm tuổi thọ của chính ống. Để khắc phục những vấn đề này, John Bardeen, Walter Brattain và William Shockley đã được phát minh ra bóng bán dẫn tại Bell Labs vào năm 1947. Thiết bị mới này là một giải pháp tốt hơn nhiều để khắc phục nhiều hạn chế cơ bản của ống chân không.
Transistor là một linh kiện bán dẫn vừa có thể dẫn điện vừa có thể cách điện. Một bóng bán dẫn có thể hoạt động như một công tắc và một bộ khuếch đại. Nó chuyển đổi sóng âm thanh thành sóng điện tử và điện trở, điều khiển dòng điện điện tử. Các bóng bán dẫn có tuổi thọ rất cao, kích thước nhỏ hơn, có thể hoạt động trên nguồn điện áp thấp hơn để an toàn hơn và không yêu cầu dòng điện. Bóng bán dẫn đầu tiên được chế tạo bằng gecmani. Một bóng bán dẫn thực hiện chức năng tương tự như một triode ống chân không nhưng sử dụng các mối nối bán dẫn thay vì các điện cực được nung nóng trong buồng chân không. Nó là nền tảng cơ bản của các thiết bị điện tử hiện đại và được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong các hệ thống điện tử hiện đại.
Cơ bản về Transistor:
Bóng bán dẫn là một thiết bị ba đầu cuối. Cụ thể,
- Cơ sở: Cái này chịu trách nhiệm kích hoạt bóng bán dẫn.
- Người thu: Đây là đầu dương.
- Emitter: Đây là cực âm.
Ý tưởng cơ bản đằng sau bóng bán dẫn là nó cho phép bạn kiểm soát dòng điện chạy qua một kênh bằng cách thay đổi cường độ của dòng điện nhỏ hơn nhiều chạy qua kênh thứ hai.
Các loại bóng bán dẫn:
Có hai loại bóng bán dẫn hiện nay là bóng bán dẫn mối nối lưỡng cực (BJT), bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET). Một dòng điện nhỏ chạy giữa chân đế và thiết bị phát. Đầu cuối cơ sở có thể điều khiển dòng điện lớn hơn giữa cực thu và cực phát. Đối với bóng bán dẫn hiệu ứng trường, nó cũng có ba thiết bị đầu cuối, chúng là cổng, nguồn và cống, và điện áp ở cổng có thể kiểm soát dòng điện giữa nguồn và cống. Các sơ đồ đơn giản của BJT và FET được thể hiện trong hình dưới đây:
Bóng bán dẫn kết nối lưỡng cực (BJT)
Bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET)
Như bạn có thể thấy, bóng bán dẫn có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau. Một điểm chung của tất cả các bóng bán dẫn này là chúng đều có ba dây dẫn.
- Điện trở lưỡng cực có mối nối:
Transistor Bipolar Junction (BJT) có ba đầu cuối được kết nối với ba vùng bán dẫn được pha tạp chất. Nó có hai loại, P-N-P và N-P-N.
Bóng bán dẫn P-N-P, bao gồm một lớp bán dẫn pha tạp N ở giữa hai lớp vật liệu pha tạp P. Dòng cơ bản đi vào bộ thu được khuếch đại ở đầu ra của nó.
Đó là khi bóng bán dẫn PNP BẬT khi cơ sở của nó được kéo xuống thấp so với bộ phát. Các mũi tên của bóng bán dẫn PNP biểu tượng hướng của dòng điện khi thiết bị ở chế độ hoạt động chuyển tiếp.
Bóng bán dẫn N-P-N bao gồm một lớp bán dẫn pha tạp P ở giữa hai lớp vật liệu pha tạp N. Bằng cách khuếch đại dòng điện cơ sở, chúng ta có được dòng điện cực thu và cực cao.
Đó là khi bóng bán dẫn NPN BẬT khi cơ sở của nó được kéo xuống thấp so với bộ phát. Khi bóng bán dẫn ở trạng thái BẬT, dòng điện ở giữa cực thu và cực phát của bóng bán dẫn. Dựa trên các hạt tải điện thiểu số trong vùng loại P, các điện tử di chuyển từ bộ phát sang bộ thu. Nó cho phép dòng điện lớn hơn và hoạt động nhanh hơn vì lý do này, hầu hết các bóng bán dẫn lưỡng cực được sử dụng ngày nay là NPN.
- Transistor hiệu ứng trường (FET):
Transistor hiệu ứng trường là transistor đơn cực, FET kênh N hoặc FET kênh P được sử dụng để dẫn điện. Ba thiết bị đầu cuối của FET là nguồn, cổng và cống. FET kênh n và kênh p cơ bản được trình bày ở trên. Đối với FET kênh n, thiết bị được chế tạo từ vật liệu loại n. Giữa nguồn và cống, vật liệu loại then đóng vai trò như một điện trở.
Bóng bán dẫn này điều khiển các hạt tải điện dương và âm liên quan đến lỗ trống hoặc electron. Kênh FET được hình thành bằng cách chuyển động của các hạt mang điện tích dương và âm. Kênh của FET được làm bằng silicon.
Có nhiều loại FET’s, MOSFET, JFET,… Các ứng dụng của FET’s là trong bộ khuếch đại tiếng ồn thấp, bộ khuếch đại đệm và bộ chuyển mạch tương tự.
Xu hướng bán dẫn kết nối lưỡng cực
Bóng bán dẫn là thiết bị hoạt động bán dẫn quan trọng nhất cần thiết cho hầu hết các mạch. Chúng được sử dụng làm công tắc điện tử, bộ khuếch đại, v.v. trong mạch. Các bóng bán dẫn có thể là NPN, PNP, FET, JFET, v.v. có các chức năng khác nhau trong mạch điện tử. Để làm việc tốt của mạch, cần phải phân cực bóng bán dẫn bằng cách sử dụng mạng điện trở. Điểm hoạt động là điểm trên đặc tính đầu ra hiển thị điện áp Bộ thu-phát và dòng điện Bộ thu không có tín hiệu đầu vào. Điểm hoạt động còn được gọi là điểm Bias hoặc Q-Point (điểm Quiescent).
Xu hướng được gọi là cung cấp điện trở, tụ điện hoặc điện áp cung cấp, v.v. để cung cấp các đặc tính hoạt động thích hợp của bóng bán dẫn. Xu hướng DC được sử dụng để có được dòng điện cực góp DC ở một điện áp bộ thu cụ thể. Giá trị của điện áp và dòng điện này được biểu thị bằng điểm Q. Trong cấu hình bộ khuếch đại bóng bán dẫn, IC (tối đa) là dòng điện tối đa có thể chạy qua bóng bán dẫn và VCE (tối đa) là điện áp lớn nhất được áp dụng trên thiết bị. Để làm việc của bóng bán dẫn như một bộ khuếch đại, một điện trở tải RC phải được kết nối với bộ thu. Phân cực đặt điện áp hoạt động DC và dòng điện ở mức chính xác để tín hiệu đầu vào AC có thể được khuếch đại thích hợp bởi bóng bán dẫn. Điểm xu hướng chính xác nằm ở đâu đó giữa trạng thái BẬT hoàn toàn hoặc TẮT hoàn toàn của bóng bán dẫn. Điểm trung tâm này là Q-Point và nếu transistor được phân cực đúng, điểm Q sẽ là điểm hoạt động trung tâm của transistor. Điều này giúp dòng điện đầu ra tăng và giảm khi tín hiệu đầu vào thay đổi theo chu kỳ hoàn chỉnh.
Để thiết lập Q-Point chính xác của bóng bán dẫn, một điện trở cực thu được sử dụng để đặt dòng điện cực góp thành giá trị không đổi và ổn định mà không có bất kỳ tín hiệu nào trong cơ sở của nó. Điểm hoạt động DC ổn định này được đặt bởi giá trị của điện áp cung cấp và giá trị của điện trở xu hướng cơ bản. Điện trở phân cực cơ sở được sử dụng trong cả ba cấu hình bóng bán dẫn như cơ sở chung, bộ thu chung và cấu hình bộ phát chung.
Các chế độ xu hướng:
Sau đây là các chế độ khác nhau của xu hướng cơ sở bóng bán dẫn:
1. Xu hướng hiện tại:
Như trong Hình 1, hai điện trở RC và RB được sử dụng để đặt phân cực cơ sở. Các điện trở này thiết lập vùng hoạt động ban đầu của bóng bán dẫn với phân cực dòng điện cố định.
Transistor phân cực thuận với điện áp phân cực gốc dương qua RB. Điện áp bộ phát gốc phía trước là 0,7 volt. Do đó dòng điện qua RB là IB= (VDC- VLÀ) / TÔIB
2. Xu hướng phản hồi:
Hình 2 cho thấy xu hướng bóng bán dẫn bằng cách sử dụng một điện trở phản hồi. Phân cực cơ sở thu được từ điện áp bộ thu. Phản hồi của bộ thu đảm bảo rằng bóng bán dẫn luôn được phân cực trong vùng hoạt động. Khi dòng điện cực thu tăng, điện áp ở bộ góp giảm xuống. Điều này làm giảm biến tần cơ sở, do đó làm giảm dòng điện thu. Cấu hình phản hồi này lý tưởng cho các thiết kế bộ khuếch đại bóng bán dẫn.
3. Xu hướng phản hồi kép:
Hình 3 cho thấy xu hướng đạt được bằng cách sử dụng điện trở phản hồi kép.
Bằng cách sử dụng hai điện trở RB1 và RB2 làm tăng độ ổn định liên quan đến các biến thể trong Beta bằng cách tăng dòng điện chạy qua các điện trở phân cực cơ sở. Trong cấu hình này, dòng điện trong RB1 bằng 10% dòng điện thu.
4. Xu hướng phân chia điện áp:
Hình 4 cho thấy xu hướng phân áp trong đó hai điện trở RB1 và RB2 được kết nối với đế của bóng bán dẫn tạo thành một mạng phân áp. Bóng bán dẫn bị sai lệch bởi điện áp giảm trên RB2. Loại cấu hình xu hướng này được sử dụng rộng rãi trong các mạch khuếch đại.
5. Xu hướng cơ sở kép:
Hình 5 cho thấy phản hồi kép để ổn định. Nó sử dụng cả phản hồi cơ sở của Bộ phát và Bộ thu để cải thiện sự ổn định bằng cách kiểm soát dòng điện của bộ thu. Giá trị điện trở nên được chọn để đặt điện áp rơi trên điện trở phát 10% điện áp nguồn và dòng điện qua RB1, 10% dòng điện thu.
Ưu điểm của Transistor:
- Độ nhạy cơ học nhỏ hơn.
- Chi phí thấp hơn và kích thước nhỏ hơn, đặc biệt là trong các mạch tín hiệu nhỏ.
- Điện áp hoạt động thấp để an toàn hơn, chi phí thấp hơn và khe hở chặt chẽ hơn.
- Tuổi thọ cực cao.
- Không tiêu thụ điện năng bằng lò sưởi catốt.
- Chuyển đổi nhanh chóng.
Nó có thể hỗ trợ thiết kế các mạch đối xứng-bổ sung, một điều không thể với các ống chân không. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào về chủ đề này hoặc điện và dự án điện tử để lại bình luận bên dưới.
