Báo cáo nhóm học phần vật lý đại cương transistor

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THƠNG TIN ***    Báo cáo nhóm  Học phần: Vật lý đại cương  Transistor Sinh viên thực hiện: Trần Quốc Anh  Nguyễn Đức Anh  Nguyễn Thế Anh  Nguyễn Viết Anh Lý Đức Anh Lớp - khoá: CNTT5 - K17 Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Sạ   Hà Nội, Tháng 6, Năm 2023 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN KẾT QUẢ BÀI ĐÁNH GIÁ THƯỜNG XUYÊN Họ tên Sinh viên Điểm Chữ ký Giảng viên   Trần Quốc Anh Lý Đức Anh  Nguyễn Thế Anh  Nguyễn Viết Anh    Nguyễn Đức Anh Vật lý đại cương  MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .3 I TỔNG QUAN II CẤU TẠO, KÍ HIỆU & HÌNH DÁNG, THƠNG SỐ KỸ THUẬT Cấu tạo Ký hiệu & hình dáng Transistor Các thông số kỹ thuật Transistor III NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG .6 IV ỨNG DỤNG VÀ CÁCH LẮP MẠCH Ứng dụng .8 Cách lắp mạch .9 V MỘT SỐ TRANSISTOR ĐẶC BIỆT 10 KẾT LUẬN 11 Vật lý đại cương  LỜI NÓI ĐẦU Vật lý ngành khoa học tự nhiên thú vị bao gồm nhiều lĩnh vực khác nhau, kể đến Quang học (phản xạ, khúc xạ, tán sắc, ), Cơ học(lực, chuyển động, vận tốc, ), Điện(điện trường, từ trường, ), Hạt nhân (phóng xạ, đồng vị, ) Vật lý mắt xích then chốt việc kết nối ngành khoa học, lĩnh vực đời sống,  phục vụ nhu cầu người: Sản xuất công nghiệp, Giao thông vận tải, Công nghệ thông tin truyền thông, Y học, Hiểu tầm quan trọng vật lý, ngẫu nhiên học sinh trang bị kiến thức thức môn vật lý xuyên suốt từ bậc THCS, bậc THPT lên tới giáo dục Đại học Trong đó, Vật lý đại cương học phần bắt buộc cần thiết trang bị cho sinh viên để nắm kiến thức Cơ học Điện – Từ, kiến thức sở để phát triển cho môn chuyên ngành tiếp theo, đặc  biệt sinh viên khối kỹ thuật Linh kiện bán dẫn ngày phổ biến thiết bị điện tử tính nhỏ gọn Linh kiện bán dẫn sử dụng dẫn truyền điện tử trạng thái rắn trái ngược với trạng thái truyền điện tử phát xạ nhiệt hay khí chân không cao đèn điện tử chân khơng Vì linh kiện bán dẫn thay linh kiện khác hầu hết ứng dụng Transistor số linh kiện bán dẫn Transistor  có ứng dụng rộng rãi đời sống, đó, ta tìm hiểu loại linh kiện chương trình Vật lý 11 Công nghệ 12 Và báo cáo này, tập thể thành viên nhóm em xin phép giới thiệu linh kiện Transistor, nguyên tắc hoạt động, chức năng, cách mắc mạch transistor cách xác định loại transistor đồng hồ đo điện đa I TỔNG QUAN Vật lý đại cương  Transistor là loại linh kiện bán dẫn chủ động , thường sử dụng phần tử khuếch đại khóa điện tử Transistor nằm đơn vị cơ   bản tạo thành cấu trúc mạch máy tính điện tử và tất thiết bị điện tử hiện đại khác Vì đáp ứng nhanh xác nên transistor sử dụng nhiều ứng dụng tương tự số, khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, tạo dao động Transistor kết hợp thành mạch tích hợp (IC), tích hợp tới tỷ transistor diện tích nhỏ Cũng giống diode, transistor tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép bán dẫn điện âm nằm hai bán dẫn điện dương ta PNP Transistor Khi ghép bán dẫn điện dương nằm hai bán dẫn điện âm ta NPN Transistor Tên gọi Transistor từ ghép tiếng Anh của "Transfer" "resistor", tức điện trở  chuyển đổi, John R Pierce đặt năm 1948 sau đời.[1] Nó có hàm ý thực khuếch đại thông qua chuyển đổi điện trở, khác với khuếch đại đèn điện tử điều khiển dòng qua đèn thịnh hành thời kỳ II CẤU TẠO, KÍ HIỆU & HÌNH DÁNG, THƠNG SỐ KỸ THUẬT Cấu tạo Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Vật lý đại cương  Transistor ngược phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Cấu tạo Transistor  Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp  Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại  bán dẫn (loại N hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị cho Ký hiệu & hình dáng Transistor Hiện thị trường có nhiều loại Transistor nhiều nước sản xuất thông dụng transistor Nhật bản, Mỹ Trung quốc Vật lý đại cương   Transistor Nhật : thường ký hiệu A , B , C , D Ví dụ A564, B733, C828, D1555 Transistor ký hiệu A B Transistor  thuận PNP ký hiệu C D Transistor ngược NPN Transistor A C thường có cơng xuất nhỏ tần số làm việc cao cịn Transistor B D thường có cơng xuất lớn tần số làm việc thấp  Transistor Mỹ sản xuất thường ký hiệu 2N ví dụ 2N3055, 2N4073 vv  Transistor Trung quốc sản xuất : Bắt đầu số 3, hai chũ Chữ thức cho biết loại bóng : Chữ A B bóng thuận , chữ C D bòng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X P bịng âm tần, A G bóng cao tần Các chữ số sau thứ tự sản phẩm Thí dụ : 3CP25 , 3AP20 vv… Các thơng số kỹ thuật Transistor Dịng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn transistor, vượt qua dòng giới hạn Transistor bị hỏng Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn Transistor bị đánh thủng Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt tần số độ khuyếch đại Transistor bị giảm Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi dòng ICE lớn gấp lần dịng IBE Cơng xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán công xuất P = UCE ICE công xuất vượt q cơng xuất cực đại Transistor Transistor bị hỏng III NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG Vật lý đại cương   Mạch khảo sát nguyên tắc hoạt động transistor NPN Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+) nguồn vào cực C (-) nguồn vào cực E Cấp nguồn chiều UBE qua công tắc trở hạn dòng vào hai cực B E , cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E Khi công tắc mở , ta thấy rằng, hai cực C E cấp điện khơng có dịng điện chạy qua mối C E ( lúc dòng IC = ) Khi cơng tắc đóng, mối P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cơng tắc => qua R hạn dịng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB  Ngay dịng IB xuất => có dịng IC chạy qua mối CE làm  bóng đèn phát sáng, dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB  Như rõ ràng dịng IC hồn tồn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo cơng thức: IC = β.IB  Trong IC dịng chạy qua mối CE Vật lý đại cương   IB dòng chạy qua mối BE  β hệ số khuyếch đại Transistor Giải thích: Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB  phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor  Xét hoạt động Transistor PNP Sự hoạt động Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B IV ỨNG DỤNG VÀ CÁCH LẮP MẠCH Ứng dụng Sự hữu ích thiết yếu Transistor xuất phát từ khả sử dụng tín hiệu nhỏ đặt cực để điều khiển tín hiệu lớn cực cịn lại Tính chất gọi Gain Nó tạo tín hiệu đầu mạnh hơn, điện áp dòng điện, tỷ lệ với tín hiệu đầu vào; Có nghĩa là, hoạt động khuếch đại Ngồi ra, transistor sử dụng để bật tắt dịng điện mạch khóa điện tử.  Transistor (BJT) dùng làm công tắc điện tử, Cực  phát (Emitter) nối với đất  Các transistor thường sử dụng mạch số khóa điện tử trạng thái "bật" "tắt", cho ứng dụng lượng cao chế Vật lý đại cương  độ chuyển mạch nguồn điện cho ứng dụng lượng thấp cổng logic số Các thông số quan trọng cho ứng dụng bao gồm chuyển mạch tại, điện áp xử lý, tốc độ chuyển đổi, đặc trưng thời gian sườn lên sườn xuống Transistor dùng để khuếch đại  Mạch khuếch đại tín hiệu chung emiter, điện trờ  R1, R2 dùng để chia điện áp phân cực cho transistor  Bộ khuếch đại chung cực phát hay chung emiiter  thiết kế hình bên có thay đổi tín hiệu điện áp , làm thay đổi cường độ dòng điện đi qua cực B; Với đặc tính khuếch đại dịng điện transistor, cần dao động nhỏ transistor khuếch đại thay đổi xuất tín hiệu cực C hay Mỗi transistor có nhiều cách mắc khác nhau, tùy thuộc vào chức dùng để khuếch đại dòng, khuếch đại điện áp hay hai Từ đài Radio, điện thoại di động đến TV, hầu hết sản phẩm có khuếch đại âm thanh, hình ảnh, truyền dẫn vơ tuyến, xử lý tín hiệu Bộ khuếch đại âm tín hiệu rời rạc cung cấp vài trăm miliwatts, công suất âm gia tăng lên với chất lượng cấu trúc transistor tốt  Ngày nay, transistor bán dẫn có cơng suất lên đến vài trăm watt giá rẻ trước Cách lắp mạch Có cách lắp mạch Transistor bản:  Mắc cực gốc chung (CB): khơng tăng dịng tăng điện áp Vật lý đại cương   Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E lấy chân C , chân B mass thơng qua tụ    Mach mắc kiểu B chung sử dụng thực tế  Mắc cực thu chung (CC): tăng dịng khơng  tăng điện áp Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass dương nguồn ( Lưu ý : phương diện xoay chiều dương nguồn tương đương với mass ) , Tín hiệu đưa vào cực B lấy cực E , mạch có sơ đồ sau:  Mắc cực phát chung (CE): tăng dòng điện tăng điện áp Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B lấy cực C, mạch có sơ đồ sau:  V MỘT SỐ TRANSISTOR  ĐẶC BIỆT Transistor số ( Digital Transistor ): Transistor số có cấu tạo Transistor  thường chân B đấu thêm điện trở vài chục KΩ Vật lý đại cương  10 Transistor số thường sử dụng mạch công tắc, mạch logic, mạch điều khiển, hoạt động người ta đưa trực tiếp áp lệnh 5V vào chân B để điều khiển đèn ngắt mở Transistor cơng xuất dịng ( công xuất ngang ): Transistor công xuất lớn thường gọi sò Sò dòng, Sò nguồn vv sò thiết kế để điều khiển  bộ cao áp biến áp nguồn xung hoạt động Chúng thường có điện áp hoạt động cao cho dịng chịu đựng lớn Các sị cơng xuất dịng ( Tivi mầu) thường có đấu thêm diode đệm song song với cực CE Sị cơng xuất dịng Ti vi mầu Vật lý đại cương  11 KẾT LUẬN Vật lý đại cương  12