Chƣơng 4 : DIODE, ZENNER VÀ TRANSISTOR
4.3 TRANSISTOR (Búng bỏn dẫn)
4.3.1 Cấu tạo của Transistor (Búng bỏn dẫn )
Transistor gồm ba lớp bỏn dẫn ghộp với nhau hỡnh thành hai mối tiếp giỏp P-N , nếu ghộp theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghộp theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau .
Cấu tạo Transistor
Ba lớp bỏn dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base), lớp bỏn dẫn B rất mỏng và cú nồng độ tạp chất thấp.
Hai lớp bỏn dẫn bờn ngồi được nối ra thành cực phỏt ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực gúp ( Collector ) viết tắt là C, vựng bỏn dẫn E và C cú cựng loại bỏn dẫn (loại N hay P ) nhưng cú kớch thước và nồng độ tạp chất khỏc nhau nờn khụng hoỏn vị cho nhau được.
Nguyờn tắc hoạt động của Transistor.
Xột hoạt động của Transistor NPN .
Hỡnh 4.22:Ngu ờn lý hoạt động transistor
Mạch khảo sỏt về nguyờn tắc hoạt động của transistor NPN Ta cấp một nguồn một chiều Uce vào hai cực C và E trong đú (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E.
Cấp nguồn một chiều UBE đi qua cụng tắc và trở hạn dũng vào hai cực B và E , trong đú cực (+) vào chõn B, cực (-) vào chõn E.
Khi cụng tắc mở , ta thấy rằng, mặc dự hai cực C và E đĩ được cấp điện nhưng vẫn khụng cú dũng điện chạy qua mối C
E ( lỳc này dũng IC = 0 )
Khi cụng tắc đúng, mối P-N được phõn cực thuận do đú cú một dũng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cụng tắc => qua R hạn dũng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dũng IB
Ngay khi dũng IB xuất hiện => lập tức cũng cú dũng IC chạy qua mối CE làm búng đốn phỏt sỏng, và dũng IC mạnh gấp nhiều lần dũng IB
cụng thức .
IC = β.IB
Trong đú IC là dũng chạy qua mối CE IB là dũng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor
Giải thớch : Khi cú điện ỏp UCE nhưng cỏc điện tử và lỗ trống khụng thể vượt qua mối tiếp giỏp P-N để tạo thành dũng điện, khi xuất hiện dũng IBE do lớp bỏn dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vỡ vậy số điện tử tự do từ lớp bỏn dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giỏp sang lớp bỏn dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số cỏc điện tử đú thế vào lỗ trống tạo thành dũng IB cũn phần lớn số điện tử bị hỳt về phớa cực C dưới tỏc dụng của điện ỏp UCE => tạo thành dũng ICE chạy qua Transistor.
Xột hoạt động của Transistor PNP .
Sự hoạt động của Transistor PNP hồn tồn tương tự Transistor NPN nhưng cực tớnh của cỏc nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dũng IC đi từ E sang C cũn dũng IB đi từ E sang B.
Ký hiệu & hỡnh dạng của Transistor Nội dung : Ký hiệu của Transistor trờn sơ đồ và
trờn thõn , Hỡnh dạng thực tế, Cỏch xỏc định chõn của Transistor.
1. Ký hiệu & hỡnh dỏng Transistor .
Hỡnh 4.23:Ký hiệu của Transistor
Hỡnh 4.24:Transistor cụng xuất nhỏ Hỡnh 4.25:Transistor cụng xuất lớn
Cỏc loại transistor: cụng suất lớn(cú IC lớn) ghộp song song 2 transistor
+ Cao tần: C535
+ Hạ tần cụng suất trung bỡnh: D468(NPN), A1013(PNP), B562(PNP), B564(PNP). (IC <1A), C1061(NPN), A671(PNP), B633(PNP): IC < 3A
+ Hạ tần cụng suất lớn: IC < 7A: 2N3055 (NPN), MJ2955(PNP)
2. Ký hiệu ( trờn thõn Transistor )
Hiện nay trờn thị trường cú nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thụng dụng nhất là cỏc transistor của Nhật bản, Mỹ và Trung quốc.
Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A..., B..., C..., D...
Vớ dụ A564, B733, C828, D1555 trong đú cỏc Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP cũn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. cỏc Transistor A và C thường cú cụng xuất nhỏ và tần số làm việc cao cũn cỏc Transistor B và D thường cú cụng xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn.
Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N... vớ dụ 2N3055, 2N4073 vv...
Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cỏi. Chữ cỏi thức nhất cho biết loại búng :
Chữ A và B là búng thuận , chữ C và D là bũng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bũng õm tần, A và G là búng cao tần. Cỏc chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thớ dụ :
3CP25 , 3AP20 vv..
Cỏch xỏc định chõn E, B, C của Transistor.
Với cỏc loại Transistor cụng xuất nhỏ thỡ thứ tự chõn C và B tuỳ theo búng của nước nào sả xuất , nhựng chõn E luụn ở bờn trỏi nếu ta để Transistor như hỡnh dưới Nếu là Transistor do Nhật sản xuất : thớ dụ Transistor C828, A564 thỡ chõn C ở giữa , chõn B ở bờn phải.
Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thỡ chõn B ở giữa , chõn C ở bờn phải. Tuy nhiờn một số Transistor được sản xuất nhỏi thỡ khụng theo thứ tự này => để biết chớnh xỏc ta dựng phương phỏp đo bằng đồng hồ vạn năng.
Hỡnh 4.26:Transistor cụng xuất nhỏ.
Đối với BJT cụng suất thỡ khi chế tạo người ta đĩ cú điờn trở lút hoặc điện trở và diode lút bờn trong thỡ khi đo cần chỳ ý.
Hỡnh 4.27:Transistor cụng xuất lớn thường cú thứ tự chõn như trờn.
Đo xỏc định chõn B và C
Với Transistor cụng xuất nhỏ thỡ thụng thường chõn E ở bờn trỏi như vậy ta chỉ xỏc định chõn B và suy ra chõn C là chõn cũn lại.
Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định một que đo vào từng chõn, que kia chuyển sang hai chõn cũn lại, nếu kim lờn = nhau thỡ chõn cú que đặt cố định là chõn B, nếu que đồng hồ cố định là que đen thỡ là Transistor ngược, là que đỏ thỡ là Transistor thuận..
Phƣơng phỏp kiểm tra Transistor .
Transistor khi hoạt động cú thể hư hỏng do nhiều nguyờn nhõn, như hỏng do nhiệt độ, độ ẩm, do điện ỏp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thõn Transistor, để kiểm tra Transistor bạn hĩy nhớ cấu tạo của chỳng.
Cấu tạo của Transistor
Hỡnh 4.28:Cấu tạo transistor thũn, nghịch
Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anụt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thỡ tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lờn , tất cả cỏc trường hợp đo khỏc kim khụng lờn.
Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katụt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thỡ tương đương như đo hai diode thuận chiều => kim lờn , tất cả cỏc trường hợp đo khỏc kim khụng lờn.
Trỏi với cỏc điều trờn là Transistor bị hỏng.
Transistor cú thể bị hỏng ở cỏc trƣờng hợp
Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim khụng lờn là transistor đứt BE hoặc đứt BC
Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lờn cả hai chiều là chập ha dũ BE hoặc BC. Đo giữa C và E kim lờn là bị chập CE.
Cỏc hỡnh ảnh minh hoạ khi đo kiểm tra Transistor.
Transistor
Kiểm tra Transistor ngược NPN tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Anụt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thỡ tương đương như đo hai diode thuận chiều kim lờn, tất cả cỏc trường hợp đo khỏc kim khụng lờn.
Kiểm tra Transistor thuận PNP tương tự kiểm tra hai Diode đấu chung cực Katụt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thỡ tương đương như đo hai diode thuận chiều kim lờn, tất cả cỏc trường hợp đo khỏc kim khụng lờn.
Trỏi với cỏc điều trờn là Transistor bị hỏng. Transistor cú thể bị hỏng ở cỏc trường hợp .
- Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim khụng lờn là transistor đứt BE hoặc đứt BC
- Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lờn cả hai chiều là chập hay dũ BE hoặc BC. - Đo giữa C và E kim lờn là bị chập CE.
Cỏc hỡnh ảnh minh hoạ khi đo kiểm tra Transistor
Hỡnh 4.29:Đo transistor
Phộp đo cho biết Transistor cũn tốt .
Minh hoạ phộp đo trờn : Trước hết nhỡn vào ký hiệu ta biết được Transistor trờn là búng ngược, và cỏc chõn của Transistor lần lượt là ECB ( dựa vào tờn Transistor ). < xem lại phần xỏc định chõn Transistor
Bước 1 : Chuẩn bị đo để đồng hồ ở thang x1Ω
Bước 2 và bước 3 : Đo thuận chiều BE và BC kim lờn .
Bước 4 và bước 5 : Đo ngược chiều BE và BC kim khụng lờn.
Hỡnh 4.30:Đo kiểm transistor
Phộp đo cho biết Transistor bị chập BE
Bước 1 : Chuẩn bị .
Bước 2 : Đo thuận giữa B và E kim lờn = 0 Ω
Bước 3: Đo ngược giữa B và E kim lờn = 0 Ω Búng chập BE
Phộp đo cho biết búng bị đứt BE
Bước 1 : Chuẩn bị .
Bước 2 và 3 : Đo cả hai chiều giữa B và E kim khụng lờn. Búng đứt BE
Hỡnh 4.32: Đo kiểm transistor
Phộp đo cho thấy búng bị chập CE
Bước 1 : Chuẩn bị .
Bước 2 và 3 : Đo cả hai chiều giữa C và E kim lờn = 0 Ω Búng chập CE
Trường hợp đo giữa C và E kim lờn một chỳt là bị dũ CE
Đo transistor xỏc định chõn C và E
Tỡm chõn B:dựng VOM Rx100 (Rx1K) đo lần lượt cỏc cặp chõn đổi chiều que.Cặp nào cả 2 chiều khụng lờn kim thỡ đú là C, E; chõn cũn lại là B.
Khi đĩ biết cực B rồi đo B và 1 trong 2 chõn cũn lại.Nếu kim lờn:que đen nối cực B →NPN ngược lại que đỏ nối cực B→PNP.
Tỡm cực E và C: đo hai chõn C và E rồi thử nối tắt với B chõn(C hoặc E).Nếu khi nối tắt B với chõn nào mà kim nhảy lờn gần hoặc quỏ nửa thang đo thỡ chõn này là C, chõn cũn lại là E.Nếu kim khụng lờn hoặc lờn rất ớt ta đổi đầu hai que đo và thử lại như vừa núi.
A: anode(cực dƣơng) K: cathode(cực õm) G: gate(cực cổng)
Khi ta phõn cực thuận cho 2 cực A, K (VA > VK) thỡ SCR vẫn chưa hoạt động, mà cần phải kớch mồi vào cực G một ỏp dương(hoặc một xung dương) thỡ diode AK mới chịu dẫn.Điều kiện về ỏp mồi: VA >VG>VK.
Khi kớch dũng mồi cho cực G(1mA ữ 20mA) rồi ngưng thỡ SCR vẫn giữ nguyờn trạng thỏi dẫn và nú chỉ tắt khi cú phõn cực ngược cho A, K.
Thrysito
Hỡnh 4.33:Cấu tạo Thyristor Ký hiệu của Th ristor Sơ đồ tương tương
Thyristor cú cấu tạo gồm 4 lớp bỏn dẫn ghộp lại tạo thành hai Transistor mắc nối tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trờn). Thyristor cú 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode cú điều khiển , bỡnh thường khi được phõn cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi cú một điện ỏp kớch vào chõn G Thyristor dẫn cho đến khi điện ỏp đảo chiều hoặc cắt điện ỏp nguồn Thyristor mới ngưng dẫn..
Hỡnh 4.34:Thirito thực tế
Hỡnh 4.35:Đo kiểm SCR
Đặt động hồ thang x1W
Đặt que đen vào Anot
Que đỏ vào Katot ban đầu kim khụng lờn, dựng Tovit chập chõn A vào chõn G thấy đồng hồ lờn kim
Sau đú bỏ Tovit ra đồng hồ vẫn lờn kim như vậy là Thyristor tốt .
Ứng dụng của Thyristor: Thyristor thường được sử dụng trong cỏc mạch
chỉnh lưu nhõn đụi tự động của nguồn xung.Mạch bỏo động:
Hỡnh 4.36:Mạch bỏo động
Khi quang điện trở được chiếu sỏng (trạng thỏi thường trực) cú điện trở nhỏ, điện thế cổng của SCR giảm nhỏ khụng đủ dũng kớch nờn SCR ngưng. Khi nguồn sỏng
làm cho mạch bỏo động hoạt động.Người ta cũng cú thể dựng mạch như trờn, với tải là một búng đốn để cú thể chỏy sỏng về đờm và tắt vào ban ngày. Hoặc cú thể tải là một relais để điều khiển một mạch bỏo động cú cụng suất lớn hơn.
DIAC
Kớ hiệu và hỡnh dỏng thực tế:
Hỡnh 4.37:Hỡnh dạng thực tế
Dựng để ổn định ỏp AC(zenner AC).Gồm 2 cực MT1, MT2 hồn tồn đối xứng nhau.Nờn khi sử dụng khụng phải phõn biệt.
Khi sử dụng quan tõm 2 thụng số:dũng tải và ỏp giới hạn(thực tế 20Vữ40V). Cỏc mĩ số đặc trưng D…, N…, ST…
Cỏch đo kiểm tra:
Dựng thang đo Rx10 đo 2 đầu Diac nếu:
Khoảng vài trăm Ω: tốt.
0 Ω: Bị nối tắt.
Khụng lờn kim: bị đứt.
TRIAC
Cú cấu tạo như 2 SCR mắc song song, ngược chiều nhau.
Khi mồi xung dương vào cực G, Triac dẫn dũng điện từ MT1 đến MT2 và ngược lại.Ta cấp ỏp phõn cực cho triac hoạt động: VMT2 > VG > VMT1 hoaởc VMT2 < VG < VMT1
Hỡnh dạng thực tế:
Hỡnh 4.39:Cấu tạo và thực tế
Cỏch xỏc định chõn của TRIAC.
Văn VOM ở thang Rx1
Ta đặt que đo vào một chõn cố định, cũn que cũn lại đảo gữa hai chõn cũn lại nếu kim khụng lờn thỡ ta đảo hai que đo với nhau và đo như trờn kim khụng lờn thỡ
chõn cố định là chõn T2. Ta đặt que đen vào chõn A và que đỏ vào một trong hai chõn cũn lại, sau đú lấy dõy nối gữa chõn T2 kớch với chõn cũn lại ( chõn khụng đặt que đỏ). Nếu kim lờn và thả ra kim tự giữ thỡ chõn đú là chõn G. Chõn cũn lại là chõn T1.
Giới thiệu về Mosfet
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường ( Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor ) là một Transistor đặc biệt cú cấu tạo và hoạt động khỏc với Transistor thụng thường mà ta đĩ biết, Mosfet cú nguyờn tắc hoạt động dựa trờn hiệu ứng từ trường để tạo ra dũng điện, là linh kiện cú trở khỏng đầu vào lớn thớch hợp cho khuyếch đại cỏc nguồn tớn hiệu yếu, Mosfet được sử dụng nhiều trong cỏc mạch nguồn Monitor, nguồn mỏy tớnh
Transistor hiệu ứng trƣờng Mosfet
Cấu tạo và ký hiệu của Mosfet.
Hỡnh 4.41:Mạch tương đương
Ký hiệu và sơ đồ chõn tƣơng đƣơng giữa Mosfet và Transistor
Cấu tạo của Mosfet.
Hỡnh 4.42:Cấu tạo
Cấu tạo của Mosfet ngƣợc Kờnh N
G : Gate gọi là cực cổng S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực mỏng
Mosfet kện N cú hai miếng bỏn dẫn loại P đặt trờn nền bỏn dẫn N, giữa hai lớp P-N được cỏch điện bởi lớp SiO2 hai miếng bỏn dẫn P được nối ra thành cực D và cực S, nền bỏn dẫn N được nối với lớp màng mỏng ở trờn sau đú được dấu ra thành cực G. Mosfet cú điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vụ cựng lớn , cũn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện ỏp chờnh lệch giữa cực G và cực S (UGS )
Khi điện ỏp UGS = 0 thỡ điện trở RDS rất lớn, khi điện ỏp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện
ỏp UGS càng lớn thỡ điện trở RDS càng nhỏ.
Nguyờn tắc hoạt động của Mosfet
Hỡnh 4.43:Mạch thớ nghiệm sự hoạt động của Mosfet
Thớ nghiệm : Cấp nguồn một chiều UD qua một búng đốn D vào hai cực D và
S của Mosfet Q (Phõn cực thuận cho Mosfet ngược) ta thấy búng đốn khụng sỏng nghĩa là khụng cú dũng điện đi qua cực DS khi chõn G khụng được cấp điện.
Khi cụng tắc K1 đúng, nguồn UG cấp vào hai cực GS làm điện ỏp UGS > 0V => đốn Q1 dẫn => búng đốn D sỏng.
Khi cụng tắc K1 ngắt, điện ỏp tớch trờn tụ C1 (tụ gốm) vẫn duy trỡ cho đốn Q dẫn => chứng tỏ khụng cú dũng điện đi qua cực GS.
Khi cụng tắc K2 đúng, điện ỏp tớch trờn tụ C1 giảm bằng 0 => UGS= 0V => đốn tắt