e) Laser diode (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)
III.1 CẤU TẠO VÀ CÁC DỊNG ĐIỆN TRONG TRANSISTOR
Hình 3-1: Cấu tạo của transistor
Một transistor cĩ 3 vùng bán dẫn NPN như hình 3-1. Vùng dưới cùng là vùng Emitter (phát), vùng giữa gọi là vùng Base (gốc), vùng trên cùng gọi là vùng Collector (gĩp). Transistor như hình 3-1 gọi là transistor NPN.
Transistor cũng được chế tạo dưới dạng PNP. Hoạt động của transistor NPN và transistor PNP về cơ bản giống nhau. Trong chương này chúng ta sẽ chỉ phân tích transistor NPN.
Trong transistor vùng emitter được pha tạp nhiều. Vùng base pha tạp rất ít. Vùng collector pha tạp trung bình.
Transistor trong hình 3-1 gồm 2 mối nối PN: mối nối base-emitter và mối nối base-collector. Vì vậy cĩ thể xem như transistor gồm 2 diode nối ngược nhau. Cấu hình này chỉ đúng khi transistor khơng phân cực. Người ta thường dùng cấu hình này khi đo thử transistor. Nếu 2 diode trong transistor cịn tốt thì nhiều khả năng transistor cũng cịn tốt.
Transistor khơng phân cực giống như 2 diode nối ngược. Mỗi diode cĩ một hàng rào thế cỡ 0.7V (đối với transistor Si). Khi nối transistor với nguồn ngồi, sẽ cĩ các dịng điện qua các vùng khác nhau trong transistor.
Hình 3-2: phân cực transistor
Trong hình 3-2 dấu trừ biểu thị các electron tự do trong vùng emitter. Nguồn VBB phân cực thuận diode base - emitter. Trong khi nguồn Vcc phân cực ngược diode base - collector. Do emitter được pha tạp mạnh, nĩ phát các electron vào base. Sự pha tạp ít của base cĩ ý nghĩa là làm cho hầu hết các electron từ emitter khơng bị tái hợp mà sẽ đến collector. Collector cĩ nghĩa là thu gĩp. Cực collector cĩ nhiệm vụ thu các electron từ emitter.
Khi được phân cực, nếu thế VBB lớn hơn hàng rào thế, các electron từ emitter sẽ vào vùng base. Về mặt lý thuyết các electron này sẽ đi theo 2 hướng. Thứ nhất là vào vùng base qua RB để đến cực dương của nguồn VBB. Thứ hai là vào collector. Do sự pha tạp của vùng base rất ít, nên hầu hết các electron di chuyển lên vùng collector. Tại đây nĩ bị hút về cực dương của nguồn Vcc qua điện trở Rc.
Hình 3-3 chỉ ra ký hiệu trên sơ đồ của một transistor. Theo định luật Kirchhoff, ta cĩ:
IE = I B + IC (3-1)
Điều này chứng tỏ rằng: Dịng cực e bằng tổng của dịng cực c và dịng cực b.
Vì dịng cực b rất bé nên cĩ thể xem rằng
IE ≈ IC (3-2)
Người ta định nghĩa Hệ số αdc của transistor như sau:
αdc = IC / IE (3-3)
α lớn hơn 0.99 đối với các transistor cơng suất bé, cịn đối với các transistor cơng suất α lớn hơn 0.95.
Người ta cũng định nghĩa Hệ số khuyếch đại dịng một chiều βdc = IC / IB (3-4)
Ví dụ: một transistor cĩ dịng Ic =10mA, dịng Ib = 40µA thì βdc = 10mA/ 40µA = 250