Transistor là linh kiện quan trọng trong các bo mạch điện tử của máy tính, laptop, tivi, điện thoại… Hãy cùng tìm hiểu transistor là gì và các thông tin liên quan trong bài viết sau đây nhé!

Transistor là gì?

Transistor là linh kiện điện tử có khả năng sử dụng tín hiệu nhỏ đặt tại một chân và điều khiển một tín hiệu lớn hơn tại chân còn lại hoặc đóng ngắt một tín hiệu đi qua nó.

Công dụng của transistor là khuếch đại tín hiệu đầu ra mạnh hơn (điện áp, dòng điện) tương ứng với tín hiệu đầu vào. Do đó, transistor còn được gọi là bộ khuếch đại. Hoặc transistor còn được sử dụng để đóng ngắt hoặc chỉnh lưu các vi mạch điện tử.

Cấu tạo của Transistor

Transistor bao gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau tạo thành hai mối tiếp giáp P-N. Nếu ghép theo thứ tự P-N-P sẽ là Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự N-P-N sẽ là Transistor ngược.

• Ba lớp bán dẫn được nối thành ba cực, với lớp giữa là cực gốc, ký hiệu là B (Base), rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.
• Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối thành cực phát (Emitter), ký hiệu là E và cực thu hay cực góp (Collector) ký hiệu là C. Vùng bán dẫn C và E có cùng loại bán dẫn (loại N hoặc P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán đổi được.

Nguyên lý hoạt động của Transistor

Xét hoạt động của Transistor NPN

• Cấp nguồn điện một chiều UCE vào hai cực E và C, trong đó: (+) là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E.
• Cấp nguồn điện một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực E và B, trong đó: cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.
• Khi công tắc mở, tuy hai cực C và E đã được cấp điện nhưng không có dòng điện chạy qua mối C E (dòng IC = 0)
• Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận nên sẽ có dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => R hạn dòng => mối BE về cực (-) và tạo thành dòng IB.
• Dòng IB xuất hiện => tạo thành dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, dòng IC mạnh hơn nhiều lần dòng IB.

Như vậy, dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB theo công thức sau đây:

IC = β.IB

Trong đó:

• IC là dòng chạy qua mối CE
• IB là dòng chạy qua mối BE
• β là hệ số khuếch đại của Transistor

Xét hoạt động của Transistor PNP

Nguyên lý hoạt động của transistor PNP tương tự với NPN, tuy nhiên cực tính của nguồn điện UCE và UBE ngược lại. Dòng IB đi từ E sang B, còn dòng IC đi từ E sang C.

3 cách mắc transistor phổ biến

Mắc theo kiểu E chung

Kiểu mắc này thường được ứng dụng phổ biến trong các mạch điện tử.

Đặc điểm:

• Mạch khuếch đại E chung thường được phân cực sao cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc.
• Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn nhiều lần so với biên độ tín hiệu vào, tạo thành mạch khuếch đại về điện áp.
• Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào không đáng kể.
• Tín hiệu đầu ra ngược pha so với tín hiệu đầu vào.

Mắc theo kiểu C chung

Kiểu mắc này được ứng dụng phổ biến trong các mạch khuếch đại Damper và các mạch ổn áp nguồn. Trước khi chia tín hiệu thành nhiều nhánh, sử dụng mạch Damper để khuếch đại tín hiệu khỏe hơn.

Đặc điểm:

• Tín hiệu đưa vào ở cực B và lấy ra trên cực E
• Biên độ tín hiệu ra vào bằng nhau
• Tín hiệu ra và tín hiệu vào cùng pha
• Cường độ tín hiệu ra mạnh hơn nhiều lần so với cường độ tín hiệu vào

Mắc theo kiểu B chung

Kiểu mắc này rất ít khi được sử dụng trong thực tế.

Đặc điểm:

• Tín hiệu đưa vào ở chân E và lấy ra trên chân C, chân B được thoát mass thông qua tụ.
• Khuếch đại về điện áp và không khuếch đại về dòng điện

Transistor PNP và NPN có gì khác nhau?

Transistor NPN và PNP giống như hai anh em sinh đôi nhưng có tính cách trái ngược. PNP thuận tay phải được gọi là Transistor thuận hoặc phân cực thuận. NPN thuận tay trái được gọi là Transistor nghịch hoặc phân cực nghịch.

Một số loại Transistor khác

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

Cấu tạo BJT, NPN hay PNP đều có 3 chân E B C là: Emitter – cực phát, Base – cực nền, Collector – cực thu.

Chức năng của transistor là gì?

Các chế độ làm việc của transistor bao gồm: chế độ khuếch đại và chế độ bão hòa.

Dùng transistor làm công tắc

Transistor thường được sử dụng trong các mạch số như khóa điện tử ở trạng thái Bật – Tắt trong các ứng dụng năng lượng cao (chế độ chuyển mạch nguồn điện) và năng lượng thấp (các cổng logic số).

Ví dụ, một chip bộ nhớ chứa hàng trăm triệu, thậm chí hàng tỷ transistor, có thể được bật hoặc tắt riêng lẻ và lưu trữ hai số khác nhau là 0 và 1. Do đó, một con chip có khả năng lưu trữ hàng tỷ 0 và 1 và các số, chữ cái thông thường khác.

Dùng transistor làm bộ khuếch đại

Mỗi transistor có nhiều cách mắc khác nhau tùy theo chức năng như khuếch đại dòng, khuếch đại điện áp hoặc cả hai.

Hầu hết các thiết bị điện tử như tivi, điện thoại di động, đài radio đều có bộ khuếch đại âm thanh, hình ảnh, truyền dẫn và xử lý tín hiệu.

Bộ khuếch đại âm thanh tín hiệu rời đầu tiên chỉ cung cấp vài trăm milliwatts (mW), nhưng công suất âm thanh ngày càng gia tăng nhờ chất lượng, cấu trúc transistor tốt hơn.

Máy trợ thính là một trong các ứng dụng đầu tiên của transistor. Trong thiết bị này có một micrô nhỏ để thu nhận âm thanh từ bên ngoài và biến thành dòng điện dao động. Chúng được đưa vào Transistor để khuếch đại và cung cấp năng lượng cho chiếc loa nhỏ, giúp bạn nghe thấy một phiên bản lớn hơn của âm thanh.

Hiện nay, transistor bán dẫn có công suất lên đến vài trăm watt (W) với mức giá rẻ hơn nhiều.

Hướng dẫn cách xác định chân cho transistor

Thiết bị cần dùng: đồng hồ vạn năng VOM.

Quy trình thao tác cụ thể như sau:

• Xác định chân B: tiến hành phép đo ở hai chân bất kỳ, trong đó có 2 phép đo kim đồng hồ di chuyển. Chân chung của 2 phép đo là chân B.
• Xác định PNP hay NPN: quan sát que đo nối với chân B là đen hay đỏ, nếu là đỏ thì là PNP và ngược lại.
• Xác định chân C và chân E: chuyển đồng hồ VOM về đo Ohm thang x100:

– Đối với PNP: giả sử một chân là chân C và một chân là chân E. Đưa que đỏ tới chân E (que đỏ nối cực âm của pin đồng hồ) và que đen tới chân C, đồng thời chạm chân B vào que đen. Nếu kim dịch chuyển nhiều hơn so với giả thiết chân ngược lại thì giả thiết ban đầu là đúng, nếu không thì giả thiết ban đầu là sai và đổi lại chân.

– Đối với NPN: thao tác tương tự nhưng với màu ngược lại.

Ứng dụng của Transistor trong thực tế

• Khuếch đại điện áp một chiều

Transistor được ứng dụng trong các mạch khuếch đại một chiều (DC), khuếch đại tín hiệu (AC), vi sai, đặc biệt, mạch ổn áp…

• Khuếch đại điện áp xoay chiều

Tín hiệu xoay chiều được sử dụng trong mạch.

• Khuếch đại công suất

Được ứng dụng trong các hệ thống âm thanh, hệ thống điều khiển. Loại mạch này thường hoạt động với hiệu điện thế cao và dòng lớn.

• Khuếch đại chuyển mạch công tắc

Được ứng dụng trong điều khiển rơ le chuyển mạch, thậm chí các BJT cũng là một chuyển mạch.

Trên đây là tổng hợp kiến thức liên quan đến transistor, chắc hẳn bạn đã biết được transistor là gì? có cấu tạo và nguyên lý hoạt động thế nào? Hy vọng những chia sẻ trong bài viết đã giúp các bạn nắm chắc và ứng dụng chính xác linh kiện điện tử quan trọng này!