Transistor lưỡng cực – Wikipedia tiếng Việt

Transistor lưỡng cực nối, viết tắt theo tiếng Anh là BJT (Bipolar junction transistor) là loại linh kiện bán dẫn có cấu trúc 2 tiếp xúc của 3 khối chất bán dẫn có đặc tính dẫn điện khác nhau. Từ ba khối có ba điện cực nối ra. Ở giữa là cực nền (base) ký hiệu B, hai bên là cực phát (emitter) ký hiệu E, và cực thu (collector) ký hiệu C. Đây là một linh kiện vô cùng quan trọng và có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật điện tử. Chúng được phát minh vào năm 1948.

Transistor là chìa khóa cho hầu hết những hoạt động giải trí của những thiết bị điện tử tân tiến, từ những bộ vi giải quyết và xử lý hạng sang với hàng tỉ transistor trên mỗi cm2 cho tới những cục sạc điện thoại cảm ứng bạn vẫn dùng hàng này. Nhiều người coi nó là một trong những ý tưởng quan trọng nhất thế kỉ XX, sánh ngang với mạng Internet .Mặc dù ngày này, có hàng tỉ con transistor được sản xuất ra mỗi năm, phần đông số transistor lại được tích hợp trong những vi mạch tích hợp mà tất cả chúng ta hay gọi là IC ( Intergrated-Curcuit ) cùng với những linh kiện khác như điện trở, tụ điện, …. Nếu không có transistor, sẽ chẳng thế có những khái niệm như ” thống kê giám sát ” hay ” giải quyết và xử lý thông tin ” như lúc bấy giờ .

Giá thành, sự linh hoạt trong cách sử dụng và độ bền cao đã giúp transistor len lỏi đến mọi ngóc ngách trong cuộc sống của con người. Có thể lấy một ví dụ nho nhỏ về vai trò của transistor, đó là sự phát triển của đồng hồ. Trước đây, đồng hồ là một khối cơ khí phức tạp, hay hỏng hóc, cồng kềnh, đòi hỏi người dùng phải bảo dưỡng thườn xuyên cũng như hàng ngày phải lên dây cót cho nó,… và hàng tá phiền phức khác. Nhờ có transistor, giờ đây bạn đã chứng kiến một sự thay đổi đáng kinh ngạc của cái gọi là “đồng hồ”. Như thế nào thì chắc hẳn bạn cũng đã biết.

Bạn đang đọc: Transistor lưỡng cực – Wikipedia tiếng Việt

Mô hình transistor thương phẩm đầu tiên

Nhà ý tưởng[sửa|sửa mã nguồn]

Hình ảnh ( từ trái sang ) của John Bardeen, William Shockley và Walter Brattain – những nhà ý tưởng ra transistor năm 1948 tại Bell Labs. Đây là một trong một loạt những hình ảnh công khai minh bạch được công bố bởi Bell Labs trong khoảng chừng thời hạn công khai minh bạch sáng tạo ( 30/06/1948 ). Mặc dù Shockley không tham gia vào những sáng tạo, và chưa khi nào được liệt kê trên những ứng dụng bằng sáng tạo, Bell Labs vẫn quyết định hành động rằng Shockley phải Open trên tổng thể những hình ảnh công khai minh bạch cùng với Bardeen và Brattain. h
Transistor có rất nhiều loại với hàng tá công dụng chuyên biệt khác nhau

• Transistor lưỡng cực (BJT – Bipolar junction transistor)
• Transistor hiệu ứng trường (Field-effect transistor)
• Transistor mối đơn cực UJT (Unijunction transistor)

Trong đó, transistor lưỡng cực BJT là thông dụng nhất. Có nhiều người thường xem khái niệm transistor như là transistor lưỡng cực BJT. Do vậy bạn nên quan tâm đến điều đó để tránh nhầm lẫn cho mình .
Transistor gồm 3 lớp bán dẫn loại P. và loại N ghép lại với nhau. Do đó có hai loại transistor là NPN và PNP tương ứng với 2 cách sắp xếp 3 lớp bán dẫn trên .Xét trên phương diện cấu trúc, transistor tương tự với 2 diodeNhư hình vẽ, transistor có 3 cực là B ( Base ), C ( Collector ) và E ( Emitter ) tương ứng với 3 lớp bán dẫn. Sự phân hóa thành 3 cực này là do đặc tính vật lý của 3 lớp bán dẫn là khác nhau .

Ký hiệu trong mạch điện[sửa|sửa mã nguồn]

Trong một số ít mạch điện, nổi bật như sơ đồ vẽ bằng Fritzing, bạn cũng hoàn toàn có thể sẽ gặp những ký hiệu như thế này

Nguyên lý hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]

Một số quy ước về ký hiệu :

• IB: (cường độ) dòng điện qua cực Base của transistor.
• IC: (cường độ) dòng điện qua cực Collector của transistor.
• IE: (cường độ) dòng điện qua cực Emitter của transistor.
• IR: (cường độ) dòng điện qua điện trở R.
• VBE: (độ lớn) hiệu điện thế giữa 2 cực Base và Emitter của transistor. Các thông số tương tự cũng dùng ký hiệu tương tự.
• UB: điện áp ở cực Base. Các thông số tương tự cũng dùng ký hiệu tương tự.

Transistor ngược NPN[sửa|sửa mã nguồn]

Xét mạch điện sau

Quan sát, đo đạc[sửa|sửa mã nguồn]

• Khi khóa K mở, không có dòng điện qua cực Base, điện trở R không tỏa nhiệt chứng tỏ không có dòng điện qua nó.
• Khi khóa K đóng, điện trở R tỏa nhiệt chứng tỏ có dòng điện qua nó, đồng thời cũng có dòng điện qua cực Base của transistor.
  • Có dòng điện qua R chứng tỏ có dòng điện đã đi vào transistor ở Collector. Điều này khẳng định rằng phải có dòng điện đi ra từ Emitter để về cực âm của nguồn.
  • Không thể có dòng điện đi ra từ cực Base, chỉ có thể là chiều ngược lại vào cực này.
  • Xét về độ lớn, nếu lấy đồng hồ đo IB, IC (IR = IC), IE thì ta thấy IB nhỏ hơn rất nhiều so với IC và IE, còn IE thì luôn lớn hơn IC một chút xíu. Có thể kết luận dòng điện trong mạch chủ yếu là dòng đi từ Collector đến Emitter của transistor. Điều này giải thích lý do vì sao trong ký hiệu transistor, người ta sử dụng một mũi tên ám chỉ chiều dòng điện.
  • Nếu tính toán một tí từ độ lớn của IB, IC, IE, ta nhận thấy IE gần bằng IB + IC. Hãy thử giảm 2 điện trở trong mạch xuống một chút xíu (thay điện trở khác) để nâng cường độ dòng điện lên, bạn sẽ thấy IE gần bằng IB + IC hơn. Như vậy, khi transistor hoạt động, dòng điện ra khỏi Emitter là dòng điện đi vào từ Collector đến Emitter và dòng điện đi vào từ Base đến Emitter.

Thử nghiệm 1[sửa|sửa mã nguồn]

Thay vì mắc điện trở R ở phía Collector, ta thử mắc nó ở phía Emitter của transistor. Rõ ràng điều này không có độc lạ gì nhiều về mặt hoạt động giải trí so với cách mắc trước .Bây giờ, ta sử dụng một cầu phân áp để biến hóa điện áp đặt vào cực Base của transistor. Tính toán lại những điện trở sao cho cường độ dòng điện vào Base vẫn không đổi .Khi đóng khóa K, kiểm tra điện trở R, ta thấy nó tỏa nhiệt ít hơn hẳn so với khởi đầu. Tại sao vậy ? Cường độ dòng điện qua điện trở vẫn không đổi, nhưng hiệu suất tỏa nhiệt của nó giảm chứng tỏ hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở giảm. Sử dụng đồng hồ đeo tay đo điện áp tại 3 cực của transistor, ta nhận thấy rằng UB gần bằng UE .Thay đổi những điện trở phân áp, ta đổi khác UB. Bằng những phép đo bởi đồng hồ đeo tay, ta nhận thấy rằng hiệu UB – UE luôn bằng khoảng chừng 0.5 V trong mọi trường hợp đổi khác UB. Có thể Tóm lại rằng trong quy trình hoạt động giải trí của transistor, UB luôn gần bằng UE .

Thử nghiệm 2[sửa|sửa mã nguồn]

Thay đổi điện trở Rg, sau đó đo dòng IB và IC. Ta nhận thấy khi IB tăng thì IC cũng tăng. Với nhiều giá trị Rg, ta thấy IB luôn tăng/giảm tỉ lệ thuận với IC.

Xem thêm: Bài giảng điện tử là gì? Phân biệt bài giảng điện tử và giáo án điện tử

Khi UB = UC ( VBC = 0 ), IB đạt cực lớn khiến IC cũng đạt cực lớn, transistor được gọi là mở trọn vẹn. Khi UB = 0V ( VBC = UC ), IB = 0A khiến IC = 0A, transistor được gọi là đóng trọn vẹn, không có dòng điện chạy trong mạch .Về thực chất, transistor là linh kiện được đóng / mở bằng cường độ dòng điện qua cực Base. Trên thực tiễn, theo định luật Ôm, cường độ dòng điện I trong mạch tỉ lệ thuận với hiệu điện thế U đặt vào 2 đầu mạch. Do vậy, nhiều người nhầm lẫn rằng transistor được tinh chỉnh và điều khiển đóng / mở bằng điện áp đặt vào cực Base. Họ quên mất rằng cường độ dòng điện trên mạch còn tỉ lệ nghịch với điện trở R. Ở đây, hiệu điện thế và điện trở chỉ là 2 yếu tố quyết định hành động cường độ dòng điện qua cực Base .Ta hoàn toàn có thể so sánh 1 cách trực quan dễ hiểu như sau :Nếu ví dòng điện như dòng nước, còn hiệu điện thế là áp lực đè nén nước trong ống dẫn thì transistor được xem như là một cái vòi nước với cực B là van kiểm soát và điều chỉnh. Dòng nước chảy ra khỏi vòi mạnh hay yếu, đóng hay mở trọn vẹn nhờ vào vào cách ta tinh chỉnh và điều khiển van của vòi .

Transistor thuận PNP[sửa|sửa mã nguồn]

Transistor loại PNP tựa như loại NPN như tôi đã trình diễn ở trên, nhưng có 1 số ít điểm ngược lại như sau :

• Dòng điện được điều khiển qua transistor PNP là dòng điện đi từ Emitter sang Collector.
• Dòng IE và IB tỉ lệ nghịch với nhau. IB đạt cực đại thì IE = 0A. IB = 0A thì IE đạt cực đại.

Tới đây thì có lẽ rằng bạn đã hiểu vì sao lại có transistor thuận – nghịch .

Các thông số kỹ thuật cần chăm sóc[sửa|sửa mã nguồn]

Các ký hiệu ở đây được sử dụng cho transistor loại NPN. Transistor loại PNP cũng có những thông số kỹ thuật trọn vẹn tựa như. Chúng được nhà phân phối ghi rất đơn cử trong tài liệu kĩ thuật của mỗi loại transistor .

• Dòng điện cực đại qua cực Base IB
  • Mỗi loại transistor có các mức dòng IB cực đại khác nhau, đừng nghĩ rằng transistor càng to và hầm hố thì IB cực đại sẽ càng lớn hay ngược lại.
  • Nếu dòng điện qua cực Base của transistor vượt quá mức IB cực đại, nó có thể làm hỏng transistor. Do vậy người ta luôn mắc nối tiếp với cực Base một điện trở hạn dòng.
• Hệ số khuếch đại hFE (β)
  • Là tỉ số IC / IB đặc trưng cho khả năng khuếch đại dòng điện của transistor. Mỗi loại transistor có một mức hệ số khuếch đại khác nhau. Trong những điều kiện làm việc khác nhau, hFE cũng khác nhau.
  • Với các transistor có hFE lớn, bạn chỉ cần một dòng IB nhỏ là đã có thể kích cho nó mở hoàn toàn.
  • hFE thường có trị số từ vài chục đến vài ngàn.
• Cường độ dòng điện cực đại IC là dòng điện tối đa mà transistor có thể mở cho nó đi vào ở cực Collector. Các loại transistor lớn nhất thường chỉ có IC tối đa khoảng 5A và đòi hỏi phải có quạt tản nhiệt.
• Hiệu điện thế:
  • UCE: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Collector và Emitter của transistor. UCE thường chỉ có trị số từ vài chục đến vài trăm volt. Các dự án Arduino hầu hết đều chạy ở mức 5V hoặc thấp hơn, do đó bạn cũng không cần phải quan tâm nhiều đến thông số này.
  • UCB: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Collector và Base của transistor. UBE thường chỉ có trị số từ vài chục đến vài trăm volt Các dự án Arduino hầu hết đều chạy ở mức 5V hoặc thấp hơn, do đó bạn cũng không cần phải quan tâm nhiều đến thông số này.
  • UBE: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Base và Emitter của transistor (là hiệu UB – UE). Với dòng hoạt động nhỏ, UBE gần bằng 0V. Với dòng lớn hơn, UBE sẽ tăng lên lên khá nhanh. Với đa phần transistor, UBE hiếm khi vượt quá 5V.
• Công suất tiêu tán năng lượng tối đa (Device Dissipation/Power Dissipation) đặc trưng cho công suất hoạt động lớn nhất của transistor, có giá trị bằng tích UCE * ICE. Một số loại transistor lớn có công suất lên đến 65W như TIP120/121/122 và tỏa ra rất nhiều nhiệt lượng nên cần phải gắn thiết bị tản nhiệt, một số khác như 2N3904 thì chỉ là 625mW và không cần tản nhiệt.

Các đặc trưng hoạt động giải trí[sửa|sửa mã nguồn]

Các ứng dụng nổi bật[sửa|sửa mã nguồn]

Mạch khuếch đạiMạch điều khiển và tinh chỉnh đóng mở RƠ LE …

Khuếch đại điện áp một chiều[sửa|sửa mã nguồn]

– Khuếch đại : Transistor được dùng trong những mạch khuếch đại một chiều ( DC ), khuếch đại tín hiệu ( AC ), mạch khuếch đại vi sai, những mạch khuếch đại đặc biệt quan trọng, mạch ổn áp …Trong mạch những điện trở hồi tiếp R = 22K, R = 68K ( hồi tiếp từ cực góp T2 về ) và R = 220 Ω xác lập thông số khuếch đại của mạch :KU = 68K / 22K / 220 Ω = 16,7 K / 0.22 K = 75Các điện trở hồi tiếp một chiều R = 3,9 K và R = 68K từ T2 về để không thay đổi chính sách thao tác của mạch .

Khuếch đại điện áp xoay chiều[sửa|sửa mã nguồn]

Tín hiệu sử dụng trong mạch là tín hiệu xoay chiều

Khuếch đại hiệu suất[sửa|sửa mã nguồn]

Ứng dụng trong khuếch đại hiệu suất cho mạng lưới hệ thống âm thanh, mạng lưới hệ thống điều khiển và tinh chỉnh .Mạch này thường thao tác với hiệu điện thế cao và dòng lớn .

Khuếch đại chuyển mạch[sửa|sửa mã nguồn]

Ứng dụng trong điều khiển và tinh chỉnh rơ le chuyển mạch. Thậm chí bản thân những BJT cũng là một chuyển mạch .

Ứng dụng để tinh chỉnh và điều khiển động cơ[sửa|sửa mã nguồn]

Xét một ứng dụng trong thực tiễn là chiếc xe dò đường. 2 động cơ của nó được một mạch 2 transistor tinh chỉnh và điều khiển .

Tham khảo sơ đồ mạch điều khiển một động cơ sau

Xem thêm: Hướng dẫn kê khai thuế điện tử – Đại lý Thuế Việt An

Nếu sử dụng transistor TIP120 (cấu tạo) hoặc tương đương, bạn không cần mắc thêm diode như trong hình.

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://vh2.com.vn
Category : Điện Tử