a. Cấu tạo
Tranzitor là linh kiện bỏn dẫn cú 3 miền với cỏc loại dẫn xen kẽ nhau trong cựng một đơn tinh thể bỏn dẫn. Cỏc miền đƣợc phõn cỏch nhau bằng chuyển tiếp p-n.
Hỡnh 4.1. Mụ hỡnh của tranzitor
+ Miền ở giữa gọi là miền gốc (Base) hay miền bazơ. Ký hiệu B. Miền này cú nồng độ tạp chất nhỏ và độ dày nhỏ cỡ um.
Hai miền cũn lại chế tạo bất đối xứng: Miền phỏt (miền Emitơ) chớch cỏc hạt tải điện vào miền B, miền này cú nồng độ tạp chất lớn nhất. Miền thu (miền Collectơ) nhận tất cả cỏc hạt tải điện (đƣợc chớch từ E qua B), miền này cú nồng độ tạp chất
trung bỡnh.
+ Tƣơng ứng với mỗi miền là cỏc cực B,E,C của tranzitor.
+ Chuyển tiếp p-n giữa E và B gọi là chuyển tiếp E. Chuyển tiếp p-n giữa C và
B gọi là chuyển tiếp C.
+ Cú hai loại tranzitor lƣỡng cực: Loại pnp và npn. Tranzitor loại npn cũn đƣợc gọi là tranzitor thuận, loại pnp đƣợc gọi là tranzitor nghịch. Ký hiệu nhƣ sau:
Hỡnh 4.2. Ký hiệu của trazitor
Chỳ ý:
o Mũi tờn trong ký hiệu dựoc đặt giữa cực E và B hàm ý chỉ sự phỏt xạ hạt dẫn, chiều mũi tờn hƣớng từ bỏn dẫn P sang bỏn dẫn N.
o Xột về mặt cấu tạo chuyển tiếp E bvà chuyển tiếp C nhƣ hai điụt và do đú về mặt hỡnh thức cú thể coi tranzitor nhƣ đựoc tạo thành từ hai điụt mắc nối tiếp
nhau.
Hỡnh 4.3. Phõn tớch cấu tạo của tranzitor thành 2 điốt
Nhƣng khụng cú nghĩa là cứ mắc hai điụt nối tiếp nhau là cú thể làm đƣợc chức năng của tranzitor bởi vỡ hai chuyển tiếp trong tranzitor khụng độc lập mà cú tỏc dụng tƣơng hỗ với nhau.
o Nhỡn về mặt hỡnh thức thỡ cấu tạo của tranzitor là đối xứng nhƣng do cỏc miền đƣợc pha tạp với nồng độ khỏc nhau và cú chức năng khỏc nhau (miền E chớch hạt dẫn, miền C nhận hạt dẫn). Do đú thực tế khụng thể đảo cực E thành cực C và ngƣợc lại.
Ứng dụng: Tranzitor là linh kiện đƣợc ứng dụng rộng rói trong lĩnh vực xử lý tớn hiệu mạch điện tử, dựng làm cỏc khoỏ điện tử, khuyếch đại tớn hiệu, tớch hợp trong cỏc vi mạch....
b. Nguyờn lý làm việc
Để hiểu rừ bản chất của tranzitor ta đi tỡm hiểu tranzitor loại pnp làm vớ dụ điển
hỡnh.
Trƣớc hết để tranzitor làm việc, ngƣời ta phải đƣa điện ỏp một chiều tới cỏc cực của nú, gọi là phõn cực cho tranzitor.
Với tranzitor làm việc ở chế độ khuếch đại ta phõn cực thuận cho chuyển tiếp E và phõn cực ngƣợc cho chuyển tiếp C. Ta đƣa điện ỏp UEB>0 và UCB>0.
*) Giải thớch nguyờn lý làm việc:
- Chuyển tiếp E phõn cực thuận làm gia tăng chuyển động của cỏc hạt đa số. Vỡ nồng độ của cỏc hạt đa số trong bazơ là nhỏ sự khuyếch tỏn của chỳng sang miền E là hầu nhƣ khụng đỏng kể so với hạt dẫn đa số từ miền E sang B . Cỏc hạt dẫn mới đƣợc phun vào miền B (lỳc này đúng vai trũ là cỏc hạt thiểu số) tiếp tục đƣợc khuếch tỏn đến đến miền điện tớch khụng gian chuyển tiếp C .Vỡ chuyển tiếp Cphõn cực ngƣợc sẽ cuốn cỏc hạt thiểu số sang miền C. Nếu nhƣ sự phõn cực này đƣợc duy trỡ thỡ ở cỏc cực của tranzitor đều xuất hiện dũng điện.
- Ở trạng thỏi tĩnh, nghĩa là cỏc giỏ trị điện ỏp phõn cực UEB và UCB khụng đổi, dũng điện chảy qua cực E và C khụng đổi. Nếu đặt vào giữa cực E và cực B một tớn hiệu làm thay đổi điện ỏp phõn cực thuận chuyển tiếp E, cú nghĩa là thay đổi dũng phun vào từ E vào B. Tuy điện ỏp phõn cực ngƣợc trờn C khụng đổi nhƣng do số hạt
dẫn thiểu số trong miền B thay đổi khiến dũng ngƣợc qua chuyển tiếp C (IC) thay đổi theo đỳng quy luật biến đổi của tớn hiệu vào. Nếu tại đầu ra của tranzitor mắc thờm một điện trở tải Rt, dũng IC sẽ tạo ra trờn điện trở này một điện ỏp cú quy luật biến thiờn nhƣ điện ỏp tớn hiệu đặt tại đầu vào.
*)Phõn tớch thành phần cỏc dũng điện bờn trong tranzito (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 3.4. Cỏc thành phần dũng điện trong transistor PNP
- Qua chuyển tiếp emito cú 2 dũng khếch tỏn hạt đa số đú là dũng khuếch tỏn lỗ trống từ E sang B, và dũng khuếch tỏn điện tử từ B sang E. Nếu bỏ qua sự tỏi hợp trong miền điện tớch khụng gian thỡ coi dũng lỗ trống phun từ E sang B bằng Ip(X2), và cƣờng độ điện tử phun từ B sang E bằng In(X1). Do E đƣợc pha tạp rất nhiều nờn
Ip(X2) đồng thời cũngtỏi hợp nhanh chúng điện tử phun từ B sang E, khiến nồng độ điện tử trong E giảm nhanh từ bờ chuyển tiếp p-n vào phớa trong. Nhƣ vậy dũng chảy tại cực E cú thể coi nhƣ tổng của 2 thành phần Ip(X2), In(X1), trong đú Ip(X2) đúng vai trũ quyết định.
- Trong miền B, sau khi cỏc p đƣợc phun sang - Ip(X2) tiếp tục khuếch tỏn đi sõu vào miền B. Do miền B đƣợc pha tạp ớt, độ rộng rất hẹp (nhỏ hơn rất nhiều so với quóng đƣờng khuếch tỏn cỏc hạt thiểu số) cho nờn hầu hết cỏc lỗ trống này đến đƣợc miền điện tớch khụng gian. Tại đõy chỳng bị điện trƣờng mạnh của chuyển tiếp C phõn cực ngƣợc cuốn sang miền C. Nếu giả thiết sự tỏi hợp trong miền điện tớch C là khụng đỏng kể thỡ Ip(X3) = Ip(X4).
- Tuy B hẹp và pha tạp ớt nhƣng số hạt dẫn đa số tại đõy cũng đỏng kể so với hạt dẫn khụng cõn bằng mới phun vào từ E, nờn miền B vẫn xảy ra hiện tƣợng tỏi hợp. Vỡ vậy mà làm trung hũa bớt n, p trong miền B, làm xuất hiện dũng tỏi hợp Irb => Ip(X3)<Ip(X2) một lƣợng đỳng bằng Irb.
- Ip(X3) sang C thành Ip(X4) đõy là thành phần chủ yếu của dũng C, ngoài ra cũn cú dũng Ico (cú bản chất nhƣ dũng ngƣợc). Khi chế tạo bằng nhiều phƣơng phỏp, ngƣời ta cho dũng Ico của transistor nhỏ nhất. Nhƣ vậy:
Ic = Ip(X4)+Ico trong dú Ip(X4) bị khống chế bởi Ib và Ie. Trong thực tế vỡ Ico
thƣờng rất nhỏ cho nờn: Ic Ip(X4)
Nhƣ vậy, cú thể thành lập cỏc biểu thức mụ tả mối quan hệ giữa dũng chảy ở cỏc cực và cỏc thành phần dũng hạt dẫn trong transistor nhƣ sau:
Ie = In(X1) + Ip(X2) Ib = In(X1)+Irb - Ico Ic = Ie-Ib =Ip(X2) + Ico
c. Cỏc thụng số cơ bản của transistor
Bỏ qua dũng ngƣợc Ico, Irb thỡ ta cú:
IE =IC+IB
Để đỏnh giỏ mức hao hụt dũng khuếch tỏn trong vựng B, định nghĩa hệ số truyền đạt dũng điện của transistor
=IC/IE
Hệ số xỏc định chất lƣợng của transistor và cú giỏ trị gần bằng 1. Với cỏc
transistor loại tốt, = 0,95-0,99.
Để đỏnh giỏ tỏc dụng điều khiển của dũng IB tới IC, định nghĩa hệ số khuếch đại dũng điện ừ
ừ= IC/IB
ừ cú giỏ trị từ vài chục đến vài trăm.
Suy ra: IE =(1+ừ)IB
= ừ/(1+ừ)