Transistor BJT : Các mạch mà tôi sẽ đề cập trong bài viết này phức tạp hơn những gì đã thảo luận trước đây. Bạn sẽ tìm hiểu về chức năng và ứng dụng của Transistor lưỡng cực (BJT). Vậy Transistor BJT là gì ta sẽ tìm hiểu nhé !.
Trong bài viết trước đây của tôi Giới thiệu về mạch điện tử cơ bản, bạn đã được giới thiệu về các loại mạch điện tử cơ bản, đơn giản nhất. Đây là một nơi tuyệt vời để bắt đầu hành trình học điện tử, nhưng cuối cùng thì bất kỳ mạch điện nào trong thế giới thực cũng sẽ phức tạp hơn những gì được thảo luận trong phần lý thuyết.
Phần trước đây chúng ta đã tập trung vào mạch thụ động . Các thành phần thụ động bao gồm điện trở, tụ điện, cuộn cảm, máy biến áp, vv Mặt khác , một mạch tích cực sử dụng các thành phần phức tạp hơn như transitor . Một thành phần điện tử được coi là hoạt động nếu nó cho phép thiết bị điều khiển dòng điện trong các phần khác của mạch.
Các mạch mà tôi sẽ đề cập trong bài viết này sẽ phức tạp hơn, nhưng chúng vẫn là tất cả các mạch tương đối đơn giản. Tôi không muốn làm bạn choáng ngợp và điều quan trọng là phải bắt đầu đơn giản và từ từ làm việc với các mạch nâng cao hơn.
Có hai loại transistor phổ biến mà chúng ta sẽ phân tích: transistor lưỡng cực (BJT) và transistor hiệu ứng trường (FET) (sẽ tìm hiểu ở phần sau). Các transistor có thể được vận hành như công tắc kỹ thuật số hoặc được sử dụng trong các ứng dụng tương tự như bộ khuếch đại và bộ điều chỉnh công suất.
Đối với bài viết giới thiệu này, tôi sẽ đi sâu vào chức năng và ứng dụng của chúng.
Transistor lưỡng cực (BJT)
Đầu tiên chúng ta hãy xem xét cấu tạo BJT , các transistor lưỡng cực được đặt tên như vậy bởi vì chúng được cấu tạo từ 2 diode. Transistor lưỡng cực có hai loại: NPN và PNP. Chữ N và chữ P dùng để chỉ diện tích của silicon bán dẫn được pha tạp âm hay dương.
Hình 1 – transistor lưỡng cực (BJT) (n-type = NPN và p-type = PNP)
Transistor lưỡng cực bao gồm ba chân: chân C, chân B và chân E. Đối với transistor lưỡng cực NPN, dòng điện sẽ chạy từ chân C đến chân E. Đối với một transistor PNP, dòng điện sẽ chạy từ Chân E đến chân C.
Vậy Nguyên lý làm việc transistor BJT là gì ? ta hãy xem phần dưới :
Để một transistor NPN hoạt động, điện áp VB phải lớn hơn VE . Ngược transistor PNP thì VB phải nhỏ hơn VE .
Trong hầu hết các mạch, Cực E của NPN sẽ được nối đất (hoặc được gắn với điện trở và nối với đất) và Cực E của PNP sẽ được nối với nguồn cung cấp dương (hoặc có thể thông qua một điện trở).
Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu về Các miền làm việc của transistor
Transistor lưỡng cực có ba miền làm việc :
Miền khuếch đại của Transistor BJT
Khi ở trong miền khuếch đại, transistor như một bộ khuếch đại. Điện áp giữa Chân B và chân E (thường được gọi là VBE ) sẽ kiểm soát lượng dòng điện chạy giữa Chân C và chân B.
Đây là một mối quan hệ hàm số mũ vì vậy một sự thay đổi nhỏ trong VBE có thể có tác động rất lớn đến dòng điện cực C. Vì đường giao B-E này thực sự chỉ là một diode nên điện áp (V be ) sẽ luôn gần bằng 0,7V. Mối quan hệ này được điều chỉnh bởi phương trình sau:
I C = I S * exp (VBE / V T )
Trong đó I C = dòng điện cực C, I S = dòng điện bão hòa ngược (một hằng số đã biết trong khoảng 10 −15 đến 10 −12 ampe), và V T được gọi là điện áp nhiệt tỷ lệ với nhiệt độ (khoảng 26mV ở nhiệt độ phòng ).
Transistor lưỡng cực hoạt động trong ở chế độ khuếch đại cũng cung cấp khả năng khuếch đại dòng điện. Dòng điện chạy qua chân B sẽ được tăng lên bởi một tham số của transistor được gọi là β (beta) hoặc h FE nó hệ số khuếch đại dòng điện. Dòng điện tăng lên này sau đó sẽ chạy giữa Cực C và Cực E. Phương trình là:
I C = β * I B
Trong đó I C = dòng điện cực C, β là hệ số khuếch đại dòng điệncho transistor và I B = dòng điện cực B.
Giá trị thực tế của β thay đổi tùy theo transistor. Nó thường vào khoảng 100 , nhưng có thể từ 50 đến 200 … thậm chí 2000, tùy thuộc vào transistor bạn đang sử dụng và dòng điện chạy qua nó. Ví dụ, nếu transistor của bạn có β là 100, điều đó có nghĩa là dòng điện đầu vào 1mA vào B có thể tạo ra dòng điện 100mA qua C.
Còn dòng IE ? Ở chế độ này, Dòng qua cực C và B để đi vào thiết bị, và đi ra ở cực E . Để liên hệ giữa dòng IE với IC, chúng ta có một giá trị không đổi khác: α . α là độ lợi dòng điện: IC=αIE
α thường nhỏ hơn 1. Điều đó có nghĩa là IC gần bằng, nhưng nhỏ hơn I E ở chế độ khuếch đại.
Bạn có thể sử dụng β để tính α hoặc ngược lại:
Ví dụ, nếu β là 100, điều đó có nghĩa là α là 0,99. Vì vậy, nếu IC là 100mA, thì IE là 101mA.
Miền bão hòa
Trong vùng bão hòa, một transistor lưỡng cực được bật hoàn toàn và hoạt động như một công tắc đóng giữa Cực E và cực C.
Ở chế độ bão hòa, cả hai “điốt” trong bóng bán dẫn đều được phân cực thuận. Điều đó có nghĩa là V BE phải lớn hơn 0, và V BC cũng vậy . Nói cách khác, VB phải cao hơn cả VE và VC .
VB > VC
VB > VE
Bởi vì đường giao nhau từ B đến E trông giống như một diode , trong thực tế, V BE phải lớn hơn điện áp ngưỡng để đi vào bão hòa. Có rất nhiều từ viết tắt cho sự sụt giảm điện áp này – V th , V γ và V d và giá trị thực tế khác nhau giữa các transistor (và thậm chí cao hơn nữa theo nhiệt độ). Chúng ta có thể ước tính mức giảm điện áp này là khoảng 0,6V.
Một thực tế khác: sẽ không có sự dẫn hoàn hảo giữa C và E. Một sự sụt giảm điện áp nhỏ sẽ hình thành giữa các điểm đó.Trong datashet của transistor sẽ xác định điện áp này là điện áp bão hòa CE V CE (sat) – điện áp từ C đến E cần thiết để bão hòa. Giá trị này thường vào khoảng 0,05-0,2V. Giá trị này có nghĩa là V C phải lớn hơn một chút so với VE (nhưng cả hai vẫn nhỏ hơn VB ) để có Transistor ở chế độ bão hòa.
Miền cắt
Miền cắt ngược lại với miền bão hòa. Khi transistor ở chế độ cắt hay nó bị tắt – không có dòng điện IC và do đó không có dòng IE. Nó gần giống như một mạch hở.
Để đưa bóng bán dẫn vào chế độ cắt, điện áp VB phải nhỏ hơn cả điện áp VE và điện áp VC. VBC và VBE đều phải âm.
VB < VC
VB < VE
Trên thực tế, VBE có thể dao động giữa 0V và Vth (~ 0.6V) để đạt được chế độ cắt.
Tuy nhiên, đối với các ứng dụng chuyển mạch kỹ thuật số, tôi thích sử dụng transistor hiệu ứng trường thay vì transistor lưỡng cực.
Bây giờ bạn đã có hiểu biết cơ bản về transistor lưỡng cực rồi chứ.