Chương 2 TỔNG QUÁT VỀ LINH KIỆN TRONG MẠCH 2
2.4 Giới thiệu về transitor 40
2.4.1 Cấu tạo:
Transitor là linh kiện bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn khác loại tiếp giáp xen kẽ tạo thành 2 mối nối P_N và đưa ra 3 chân B,C,E. Tuỳ theo cách xếp đặt thứ tự 3 vùng bán dẫn mà ta có hai loại transitor là PNP và NPN.
Transitor NPN và transitor PNP còn gọi là transitor lưỡng cực viết tắt BJT (Bipolar Junction Transitor)
Hình 2.29 cấu tạo bên trong transitor 2.4.2 Hình dạng và ký hiệu:
Hình dạng:
Hình 2.30 Hình dạng transitor
Ký hiệu:
Hình 2.31 ký hiệu transitor trên lý thuyết 2.4.3 Các thông số kỹ thuật của transitor
Hệ số khuyết đại:
Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE
Điện áp đánh thủng:
Là điện áp giới hạn của transitor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng.
Dòng điện giới hạn:
Là dòng điện giới hạn của transitor, vượt qua dòng giới hạn này Transitor sẽ bị hỏng.
Công suất giới hạn:
Khi hoat động Transitor tiêu tán một công xuất P = VCE . ICE nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transitor thì Transitor sẽ bị hỏng
Tần số cắt:
Là tần số giới hạn mà Transitor làm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của Transitor bị giảm .
2.4.4 Chức năng:
Transitor là linh kiện điện tử chủ động, tức là cần nguồn cung cấp năng lượng để hoạt động, cụ thể cần phải phân cực cho transitor để nó hoạt động. Tùy theo mục đích mà transitor được mắc nối với mạch điện các kiểu khác nhau để thực hiện những chức năng sau:
Khoá điện tử
Truyền dẫn điện
Bộ khuyết đại
2.4.5 Nguyên lý hoạt động của transitor:
Trường hợp cực B để hở
C B
NPN BCE VDC
E
Hình 2.32 hình vẽ transitor nối với nguồn DC cực B hở
Trong trường hợp này electron trong vùng bán dẫn N của cực E và cực C do tác dụng của lực tĩnh điện sẽ bị di chuyển theo hướng từ cực E về cực C. Do cực B để hở nên electron từ nguồn bán dẫn N của cực E không thể sang vùng bán dẫn P của cực B nên không có hiện tượng tái hợp giữa electron và lỗ trống do đó không có dòng điện qua transitor.
Trường hợp cực B nối ngoài:
C B
NPN BCE
VB>VE va VB<VC
VDC VDC
E
Hình 2.33 hình vẽ transitor nối với nguồn DC
Ta có các electron từ vùng bán dẫn N của cực E sẽ sang vùng bán dẫn P của cực B để tái hợp với lỗ trống. Khi đó vùng bán dẫn P của cực B nhận thêm electron nên có điện tích âm. Cực B nối vào điện áp dương của nguồn sẽ hút một số electron trong vùng bán dẫn P tạo thành dòng điện ib. Cực c nối vào điện áp dương cao hơn nên hút hầu hết electron trong vùng bán dẫn P sang vùng bán dẫn N của cực C tạo thành dòng điện ic. Cực E nối vào nguồn điện áp âm khi lớp bán dẫn N mất electron hút electron từ nguồn âm lên thế chỗ tạo thành dòng điện ie.
Số electron bị hút từ cực E đều chạy sang cực B và cực C nên dòng điện ib và ic điều chạy sang cực E nên ta có IE= IB+ IC.
2.4.6 Chế độ công tắc :
Tùy theo mức độ phân cực mà transito có thể làm việc ở một trong ba trang thái sau: ngưng dẫn, khuyết đại tuyến tính và bảo hoà.
Trạng thái ngưng dẫn:
Nếu phân cực trên transito có VBE nhỏ hơn điện áp ngưỡng (VBE=0v đến 0,6v thì transito sẽ ngưng dẫn dòng điện IB=0, IC=0 và VCE≈ VCC.
Trạng thái khuyết đại:
Nếu phân cực trên transito VBE=0,6V đến 0,8V, trên transito dẫn điện và có dòng điện IB , dòng điện IC tăng theo IB theo hệ số khuyết đại ( IC= IB. ). Lúc đó điểm làm việc của tran sito sẽ nằm trên đường tải tĩnh, khi IB tăng làm cho Ic tăng và VCE giảm.
Trạng thái bảo hoà:
Nếu phân cực transitor có VBE >0.8v thì transitor sẽ dẫn rất mạch gọi là bảo hoà.
Lúc đó
IB tăng cao làm Ic tăng cao ≈ Rc
Vcc (IC bảo hoà) và điện áp VCE giảm giảm còn rất nhỏ (≈ 0.2v nên gọi là VCE bảo hoà)
2.4.7 Ứng dụng:
Thực ra một thiết bị không có có transitor thì chưa phải là thiết bị điện tử, vì vậy transitor có thể xem là một linh kiện quan trọng nhất trong các thiết bị điện tử, các loại IC thực chất là mạch tích hợp nhiều transitor trong một linh kiện duy nhất, trong mạch điện tử transitor được dùng để khuyết đại tín hiệu analog, chuyển trạng thái của mạch Digital, sử dụng làm các công tắc điện tử, làm các bộ tạo dao động vv..