Các loại transistor thông dụng : Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về phân loại và các loại transistor khác nhau. Transistor đã trở thành một thành phần thiết yếu trong thiết bị điện tử hiện đại và chúng ta không thể tưởng tượng được Thế giới không có Transistor.
Các bạn có thể xem các kiểu mắc Transistor : E chung , B chung , C chung .
Giới thiệu các loại transistor thông dụng
Transistor là một linh kiện bán dẫn được sử dụng để khuếch đại tín hiệu cũng như trong các mạch chuyển mạch. Nói chung transistor được làm bằng vật liệu bán dẫn , cấu tạo transistor gồm ba đầu emitter (E), Base (B) và Collector (C) để kết nối với các linh kiện khác trong mạch. Một số transistor có thêm một đầu thứ tư cũng tức là chất nền (S). Transistor là một trong những linh kiện tích cực.
Từ thời điểm phát minh ra transistor đầu tiên cho đến ngày nay, các transistor được phân loại thành nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào cấu tạo hoặc hoạt động, chúng được giải thích bằng cách sử dụng sơ đồ hình cây như dưới đây.
Sơ đồ cây bóng bán dẫn
Việc phân loại transistor có thể được hiểu bằng cách quan sát sơ đồ cây ở trên. Transistor về cơ bản được phân thành hai loại; chúng là transistor lưỡng cực (BJT) và transistor hiệu ứng trường (FET). BJT được phân loại thành các transistor NPN và PNP. Các transistor hiệu ứng trường FET được phân loại thành JFET và MOSFET.
Các transistor FET phân loại thành JFET kênh N và JFET kênh P tùy thuộc vào chức năng của chúng. Các transistor MOSFET được phân loại thành chế độ nghèo và chế độ tăng cường và các transistor chế độ tăng cường và nghèo được phân loại thành JFET kênh N và kênh P.
Ngày nay, các ống chân không được thay thế bằng transistor vì nó có nhiều lợi ích hơn so với ống chân không. Các transistor có kích thước nhỏ và nó đòi hỏi điện áp thấp để hoạt động và nó cũng có khả năng tiêu tán điện năng thấp. Do những lý do này, transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng như bộ khuếch đại, mạch chuyển mạch, bộ dao động và cũng trong hầu hết các mạch điện tử.
Các loại transistor thông dụng
Transistor là sự sắp xếp hợp lý của các vật liệu bán dẫn khác nhau. Các vật liệu bán dẫn chung được sử dụng cho transistor là silicon, germani và gali-arsenide. Về cơ bản các transistor được phân loại tùy thuộc vào cấu trúc của chúng. Mỗi loại transistor đều có những đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm riêng.
Một số transistor được thiết kế chủ yếu cho mục đích chuyển mạch, mặt khác một số transistor được thiết kế cho mục đích khuếch đại và một số khác được thiết kế cho cả mục đích khuếch đại và chuyển mạch. Tùy thuộc vào cấu trúc mà các transistor được phân loại thành BJT và FET.
Transistor lưỡng cực
Transistor lưỡng cực thường được gọi là Bipolar Junction Transistor (BJT). Transistor BJT có ba đầu được đặt tên là emitter (E), Base (B), Collector (C). Bản thân cái tên chỉ ra rằng nó có hai điểm nối giữa chất bán dẫn loại p và loại n. Các transistor BJT được phân loại thành bóng bán dẫn NPN và PNP tùy thuộc vào cấu trúc.
Không giống như transistor FET, transistor BJT được điều khiển bằng dòng điện. Nếu một lượng nhỏ dòng điện chạy qua chân B của transistor BJT thì nó gây ra dòng điện lớn từ bộ C đến E. Các transistor BJT có trở kháng đầu vào thấp và nó gây ra dòng điện lớn qua transistor .
Transistor BJT được BẬT khi có dòng điện kích hoạt ở chân B. Transistor lưỡng cực hoạt động ở ba vùng :
- Vùng cắt: Ở đây bóng bán dẫn ở trạng thái ‘TẮT’ tức là dòng điện chạy qua bóng bán dẫn bằng không.
- Vùng hoạt động: Ở đây bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại.
- Vùng bão hòa: Ở đây bóng bán dẫn ở trạng thái ‘BẬT’ hoàn toàn và cũng hoạt động như một công tắc đóng.
Transistor NPN
NPN là một trong hai loại transistor lưỡng cực (BJT). Transistor NPN bao gồm hai lớp bán dẫn loại n và chúng được ngăn cách bởi một lớp mỏng bán dẫn loại p. Ở đây hạt mang điện đa số là electron và lỗ trống là hạt mang điện tích thiểu số. Dòng electron từ cực E đến cực C tạo thành dòng điện trong transistor qua cực B.
Một lượng nhỏ dòng điện ở chân B gây ra dòng điện lớn từ C đến E. Ngày nay transistor lưỡng cực thường được sử dụng là transistor NPN, vì tính linh động của các điện tử lớn hơn tính linh động của lỗ trống. Phương trình tiêu chuẩn cho dòng điện chạy trong transistor là :
I E = I B + I C
Các ký hiệu và cấu trúc cho transistor NPN được đưa ra dưới đây.
Transistor PNP
Transistor PNP là một loại transistor lưỡng cực (BJT). Các transistor PNP chứa hai lớp bán dẫn loại p và được ngăn cách bởi một lớp mỏng bán dẫn loại n. Phần lớn các hạt mang điện tích trong transistor PNP là các lỗ trống và các electron là hạt mang điện thiểu số. Mũi tên ở cực E của transistor cho biết dòng điện thông thường. Trong transistor PNP, dòng điện chạy từ Emitter đến Collector.
Bóng bán dẫn PNP BẬT khi đầu cuối cơ sở được kéo xuống THẤP đối với bộ phát. Ký hiệu và cấu trúc của bóng bán dẫn PNP được hiển thị bên dưới.
Các loại transistor thông dụng
FET (Transistor hiệu ứng trường)
Transistor hiệu ứng trường (FET) là một loại transistor khác. Về cơ bản transistor FET có ba đầu là cực cổng (G), máng (D) và nguồn (S). Các transistor FET được phân loại thành tranzito (hiệu ứng) trường (kiểu) chuyển tiếp(JFET) và tranzito hiệu ứng trường có cổng cách điện (IG-FET) hoặc MOSFET. Đối với các kết nối trong mạch, chúng tôi cũng xem xét đầu thứ tư được gọi là chất nền. Các transistor FET có quyền kiểm soát kích thước và hình dạng của một kênh giữa cổng G và D được tạo ra bởi điện áp đặt vào. Các transistor FET là transistor đơn cực vì chúng thực hiện hoạt động đơn kênh trong đó transistor BJT là transistor lưỡng cực. Các transistor FET có độ lợi dòng cao hơn transistor BJT.
JFET (Transistor hiệu ứng trường chuyển tiếp)
Transistor hiệu ứng trường chuyển tiếp (JFET) là một loại Transistor FET đơn giản và xuất hiện sớm nhất. Các JFET này được sử dụng làm công tắc, bộ khuếch đại và điện trở. Transistor này được điều khiển bằng điện áp. Nó không cần bất kỳ dòng điện nào. Điện áp được đặt giữa G và S điều khiển dòng điện giữa S và D của một Transistor. Các Transistor JFET có sẵn ở cả hai loại kênh N và kênh P.
JFET kênh N
Khi điện áp được đặt giữa G và S, một kênh được hình thành giữa S và D cho dòng điện đi qua. Kênh này được gọi là kênh N. Ngày nay Transistor JFET kênh N là loại được ưa chuộng nhất so với JFET kênh P. Các ký hiệu cho Transistor JFET kênh N được đưa ra dưới đây.
JFET kênh P
Kênh giữa S và D được gọi là kênh P. Các ký hiệu cho bóng bán dẫn JFET kênh P được đưa ra dưới đây. Ở đây các dấu mũi tên cho biết hướng của dòng điện.
MOSFET
Transistor hiệu ứng trường kim loại-oxit-bán dẫn (MOSFET) là loại hữu ích nhất trong số tất cả các Transistor. Bản thân cái tên chỉ ra rằng nó có đầu cổng kim loại. MOSFET có bốn đầu cuối là D, S, G và thân hoặc chất nền (B). MOSFET có nhiều ưu điểm hơn BJT và JFET, chủ yếu là nó cung cấp trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Nó được sử dụng trong các mạch công suất thấp chủ yếu trong công nghệ thiết kế chip.
MOSFET kênh N
MOSFET có kênh N giữa S và D được gọi là MOSFET kênh N. Ở đây cực S và G được pha tạp nhiều với chất loại n và chất nền được pha tạp với chất bán dẫn loại p. Ở đây dòng điện chạy giữa S và D là do các electron. Điện áp cực G điều khiển dòng điện chạy trong mạch. MOSFET kênh N thích hợp hơn MOSFET kênh P vì tính linh động của điện tử cao hơn tính linh động của lỗ trống. Các ký hiệu cho bóng bán dẫn MOSFET kênh N được đưa ra dưới đây.
MOSFET kênh P
MOSFET kênh P giữa S và D được gọi là MOSFET kênh P. Ở đây S và D được pha tạp nhiều với chất loại P và chất nền là chất liệu loại N. Dòng điện giữa S và D là do sự tập trung của các lỗ. Điện áp đặt tại G sẽ điều khiển dòng điện chạy qua vùng kênh. Các ký hiệu cho MOSFET kênh P được đưa ra dưới đây.
Transistor dựa trên chức năng
Transistor cũng được phân loại tùy thuộc vào các chức năng. Các loại Transistor khác nhau dựa trên chức năng của chúng được giải thích dưới đây.
Transistor tín hiệu nhỏ
Chức năng cơ bản của Transistor tín hiệu nhỏ là khuếch đại tín hiệu nhỏ, thậm chí những Transistor này được sử dụng cho mục đích chuyển mạch. Các Transistor tín hiệu nhỏ có sẵn trên thị trường dưới dạng NPN và PNP. Chúng ta có thể thấy một số giá trị trên thân của Transistor tín hiệu nhỏ giá trị này cho biết hFE của bóng bán dẫn.
Tùy thuộc vào giá trị hFE này mà chúng ta có thể hiểu được khả năng khuếch đại tín hiệu của transistor. Các giá trị hFE có trong phạm vi từ 10 đến 500. Giá trị dòng điện ở cực C của các Transistor này là 80 đến 600mA. Loại Transistor này hoạt động với dải tần từ 1 đến 300MHz. Bản thân tên của Transistor chỉ ra rằng các Transistor này khuếch đại các tín hiệu nhỏ sử dụng điện áp và dòng điện nhỏ, chẳng hạn như dòng điện vài mili-vôn và mili ampe.
Các Transistor tín hiệu nhỏ được sử dụng trong hầu hết các loại thiết bị điện tử và các Transistor này cũng được sử dụng trong một số ứng dụng, một số trong số chúng là công tắc BẬT hoặc TẮT để sử dụng chung, điều khiển diode LED, điều khiển rơ le, Chức năng tắt âm thanh, Mạch hẹn giờ, Diode hồng ngoại bộ khuếch đại, mạch cung cấp phân cực, v.v.
Transistor chuyển mạch nhỏ
Các Transistor chuyển mạch nhỏ là các Transistor chủ yếu được sử dụng để chuyển mạch sau đó cũng được sử dụng để khuếch đại. Giống như Transistor tín hiệu nhỏ, Transistor chuyển mạch nhỏ cũng có sẵn ở dạng NPN và PNP và loại Transistor này cũng có giá trị hFE. Phạm vi giá trị hFE cho các Transistor này là từ 10 đến 200. Ở giá trị hFE 200, các Transistor không phải là bộ khuếch đại tốt nhưng chúng hoạt động như bộ chuyển mạch. Giá trị dòng điện của cực C dao động từ 10 đến 1000mA. Các Transistor này được sử dụng hầu hết trong các ứng dụng chuyển mạch.
Transistor công suất – Các loại transistor thông dụng
Transistor công suất được sử dụng trong bộ khuếch đại công suất cao và bộ nguồn được gọi là “bộ khuếch đại công suất”. Cực C của Transistor này được kết nối với B nó hoạt động như bộ tản nhiệt giúp tiêu tán năng lượng dư thừa cho các ứng dụng.
Các loại Transistor này có sẵn ở dạng bóng bán dẫn NPN, PNP và Darlington. Ở đây giá trị dòng điện của cực C nằm trong khoảng từ 1 đến 100A. Dải tần hoạt động từ 1 đến 100MHz. Giá trị công suất của các Transistor này nằm trong khoảng từ 10 đến 300W. Bản thân tên của Transistor công suất này đã chỉ ra rằng Transistor công suất được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi công suất cao, điện áp cao và dòng điện cao.
Transistor tần số cao
Các Transistor tần số cao được sử dụng cho các tín hiệu nhỏ hoạt động ở tần số cao và chúng được sử dụng trong các ứng dụng chuyển mạch tốc độ cao. Transistor tần số cao còn được gọi là Transistor RF. Các Transistor này có giá trị tần số tối đa khoảng 2000MHz. Giá trị dòng Cực E (IC) nằm trong khoảng từ 10 đến 600mA. Các loại Transistor này cũng có sẵn ở dạng NPN và PNP. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng của tín hiệu tần số cao và Transistor này cũng chỉ được BẬT hoặc TẮT ở tốc độ cao. Các Transistor này được sử dụng trong các mạch dao động và khuếch đại HF, VHF, UHF, CATV và MATV.
Transistor quang
Transistor quang hoạt động phụ thuộc vào ánh sáng có nghĩa là những Transistor này nhạy cảm với ánh sáng. Transistor quang không có gì khác ngoài một Transistor lưỡng cực có chứa vùng nhạy cảm với ánh sáng thay vì đầu cực B. Các Transistor quang chỉ có 2 đầu 3 đầu. Transistor hoạt động phụ thuộc vào ánh sáng. Khi vùng nhạy sáng tối thì không có dòng điện chạy trong Transistor tức là Transistor ở trạng thái TẮT.
Khi khu vực nhạy cảm với ánh sáng tiếp xúc với ánh sáng thì một lượng nhỏ dòng điện tạo ra ở cực chính và nó gây ra dòng điện lớn từ C sang E. Các Transistor quang có sẵn trong cả hai loại bóng bán dẫn BJT và FET. Chúng được đặt tên là photo-BJTs và photo-FETs.
Không giống như photo-BJTs, photo-FETs tạo ra dòng điện cực G bằng cách sử dụng ánh sáng để điều khiển dòng điện giữa D và S. Photo-FET nhạy cảm với ánh sáng hơn photo-BJT. Các ký hiệu cho photo-BJT và photo-FET được hiển thị ở trên.
Tranzito một lớp chuyển tiếp:
Loại này chỉ được sử dụng làm công tắc điều khiển bằng điện. Các transistor này không chứa bất kỳ đặc tính khuếch đại nào vì thiết kế của chúng.Nếu không có sự khác biệt điện áp giữa Cực E và bất kỳ một trong các cực (B1 hoặc B2) thì một lượng nhỏ dòng điện chạy giữa B1 và B2.
Nếu đủ lượng điện áp được đặt vào đầu cực E thì dòng điện cao tạo ra ở đầu cực E và nó thêm vào dòng điện nhỏ giữa B1 và B2, sau đó nó gây ra dòng điện lớn trong bóng bán dẫn. Ở đây dòng điện cực E là nguồn dòng điện chính cho tổng dòng điện trong bóng bán dẫn. Dòng điện giữa các cực B1 và B2 là rất nhỏ, vì lý do này mà các bóng bán dẫn này không thích hợp cho mục đích khuếch đại.