Bóng bán dẫn là gì?

Bóng bán dẫn hay transistor là một thiết bị điều chỉnh dòng điện hoặc dòng điện áp và hoạt động như một công tắc hoặc cổng cho tín hiệu điện tử. Các bóng bán dẫn bao gồm ba lớp vật liệu bán dẫn, mỗi lớp có khả năng mang dòng điện.transistor được phát minh bởi ba nhà khoa học tại Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1947 và nó đã nhanh chóng thay thế ống chân không như một bộ điều chỉnh tín hiệu điện tử.

Một bóng bán dẫn kiểm soát và điều chỉnh dòng điện hoặc dòng điện áp và hoạt động giải trí như một công tắc nguồn hoặc cổng cho tín hiệu điện tử. Một bóng bán dẫn gồm có ba lớp vật tư bán dẫn, mỗi lớp có năng lực mang dòng điện. Chất bán dẫn là một vật tư như gecmani và silic dẫn điện theo cách “ bán nhiệt tình ”. Đó là một nơi nào đó giữa một dây dẫn thực sự như đồng và một chất cách điện ( như nhựa bọc quanh dây điện ) .

Vật liệu cấu tạo Transistor

Vật liệu bán dẫn được cho những đặc thù đặc biệt quan trọng bởi một quy trình hóa học gọi là doping. Sự pha tạp dẫn đến một vật tư có thêm những electron bổ trợ vào vật tư ( được gọi là loại N cho những hạt mang điện tích âm thêm ) hoặc tạo ra những “ lỗ hổng ” trong cấu trúc tinh thể của vật tư ( sau đó được gọi là loại P. vì nó tạo ra trong những hạt mang điện tích cực hơn ). Cấu trúc ba lớp của bóng bán dẫn chứa một lớp bán dẫn loại N được kẹp giữa những lớp loại P. ( thông số kỹ thuật PNP ) hoặc lớp loại P. giữa những lớp loại N ( thông số kỹ thuật NPN ) .

Một thay đổi nhỏ trong dòng điện hoặc điện áp ở lớp bán dẫn bên trong (đóng vai trò là điện cực điều khiển) tạo ra sự thay đổi lớn, nhanh chóng trong dòng điện đi qua toàn bộ thành phần. Thành phần này có thể hoạt động như một công tắc, mở và đóng cổng điện tử nhiều lần trong một giây.

Các máy tính ngày này sử dụng mạch được sản xuất bằng công nghệ tiên tiến bán dẫn oxit sắt kẽm kim loại bổ trợ ( CMOS ). CMOS sử dụng hai bóng bán dẫn bổ trợ cho mỗi cổng ( một với vật tư loại N ; cái còn lại với vật tư loại P. ). Khi một bóng bán dẫn đang duy trì trạng thái logic, nó hầu hết không cần nguồn điện .
Các bóng bán dẫn là những thành phần cơ bản trong những mạch tích hợp ( IC ), gồm có một số lượng rất lớn những bóng bán dẫn được liên kết với mạch và được nướng thành một vi mạch silicon duy nhất .

Chức năng của một transistor

Sự hữu dụng không hề nhỏ của transistor có lẽ rằng xuất phát từ năng lực sử dụng một tín hiệu nhỏ được đặt một cực của nó để điều khiển và tinh chỉnh một tín hiệu lớn hơn ở những cực còn lại. Tính chất này được gọi là Gain và nó hoàn toàn có thể tạo ra tín hiệu đầu ra mạnh hơn, điện áp hoặc dòng điện tỷ suất với tín hiệu nguồn vào. Có nghĩa là nó hoàn toàn có thể hoạt động giải trí như bộ khuếch đại. Ngoài ra, bóng bán dẫn hoàn toàn có thể được sử dụng để bật hoặc tắt dòng điện trong một mạch như thể một khóa điện tử .
Có hai loại transistor, có sự độc lạ nhỏ trong cách chúng được sử dụng trong một mạch. Một transistor lưỡng cực ( ký hiệu BJT ) có những chân Base ( cực nền ), Collector ( cực thu ) và Emitter ( cực phát ). Một dòng điện nhỏ được đặt vào cực Base ( với transistor NPN dòng điện đi qua cực B và cực E ) hoàn toàn có thể điều khiển và tinh chỉnh hoặc quy đổi một dòng điện lớn giữa cực Emiter và cực Collector. Đối với bóng bán dẫn hiệu ứng trường ( FET ), những chân liên kết có tên là Gate ( cổng ), Source ( nguồn ) và Drain ( cống ). Nếu điện áp được đặt vào chân Gate hoàn toàn có thể điểu khiển dòng điện giữa Source và Drain .

Dùng transistor làm công tắc:

Thông thường thì những transistor thường được sử dụng trong những mạch số như những khóa điện tử hoàn toàn có thể ở trạng thái “ bật ” hoặc “ tắt ” cho cả những ứng dụng nguồn năng lượng cao như chính sách chuyển mạch nguồn điện và cho những ứng dụng nguồn năng lượng thấp như những cổng logic số. Các thông số kỹ thuật quan trọng cho ứng dụng này gồm có chuyển mạch hiện tại, điện áp giải quyết và xử lý, và vận tốc quy đổi, đặc trưng bởi thời hạn của sườn lên và sườn xuống. Mạch Transistor dùng làm công tắc nguồn điện tử
Ví dụ, một chip bộ nhớ chứa hàng trăm triệu hoặc thậm chí còn hàng tỷ Transistor, mỗi Transistor hoàn toàn có thể được bật hoặc tắt riêng không liên quan gì đến nhau. Vì mỗi Transistor hoàn toàn có thể ở hai trạng thái riêng không liên quan gì đến nhau, nó hoàn toàn có thể tàng trữ hai số khác nhau đó là 0 và 1. Với hàng tỷ Transistor, một con chip hoàn toàn có thể tàng trữ hàng tỷ 0 và số 1 và gần như nhiều số và vần âm thường thì ( hoặc ký tự, như tất cả chúng ta gọi chúng ) .

Dùng transistor làm bộ khuếch đại:

Bộ khuếch đại chung cực phát hay chung emiiter được phong cách thiết kế như hình bên. khi có một sự đổi khác tín hiệu điện áp ở làm đổi khác cường độ dòng điện đi qua cực B. Với những đặc tính khuếch đại dòng điện của transistor, chỉ cần giao động nhỏ ở transistor sẽ khuếch đại sự biến hóa đó và xuất tín hiệu ra ở cực C hay Mỗi transistor hoàn toàn có thể có nhiều cách mắc khác nhau tùy thuộc vào tính năng như dùng để khuếch đại dòng, khuếch đại điện áp hay cả hai .
Transistor được dùng làm bộ khuếch đại

Transistor được dùng làm bộ khuếch đại

Từ đài Radio, điện thoại di động đến TV, hầu hết các sản phẩm đều có bộ khuếch đại âm thanh, hình ảnh, truyền dẫn vô tuyến, và xử lý tín hiệu. Bộ khuếch đại âm thanh tín hiệu rời rạc đầu tiên chỉ cung cấp vài trăm miliwatts, nhưng công suất âm thanh dần dần gia tăng lên với chất lượng và cấu trúc transistor tốt hơn. Điều đó thực sự hữu ích trong những thứ như máy trợ thính, một trong những điều đầu tiên mọi người sử dụng Transistor. Máy trợ thính có một micrô nhỏ trong đó thu nhận âm thanh từ thế giới xung quanh bạn và biến chúng thành dòng điện dao động. Chúng được đưa vào một Transistor giúp khuếch đại chúng và cung cấp năng lượng cho một chiếc loa nhỏ, vì vậy bạn nghe thấy một phiên bản lớn hơn của âm thanh xung quanh bạn.

Ngày nay, transistor bán dẫn có hiệu suất lên đến vài trăm watt và giá cũng rẻ hơn trước .

Cách thức hoạt động của transistor

Transistor hoạt động giải trí được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biên ( junction ) và điện thế này gọi là điện thế kích hoạt ( bias voltage ). Mỗi vùng trong transistor hoạt động giải trí như một Đi-ốt. Vì mỗi transistor có hai vùng và hoàn toàn có thể kích hoạt với một điện thế thuận hoặc nghịch. Có tổng thể bốn phương pháp ( mode ) hoạt động giải trí cho cả hai PNP hay NPN Transistor .
Cách thức hoạt động (Operating Mode)EBJCBJ

Cách thức hoạt động giải trí ( Operating Mode ) EBJCBJPhân cực thuận nghịch ( The Active mode ) dùng cho việc khuếch đại điện thuận. Phân cực nghịch thuận ( Reverse-Active ) dùng cho việc khuếch đại điện nghịch. Vùng ( The Cut-Off ) and ( Saturation ) modes dùng như công tắc nguồn ( switch ) và biểu hiện trạng thái 1,0 trong điện số .

Cách xác định chân cho transistor:

Chúng ta sẽ cần dùng đến một VOM ( đồng hồ đeo tay vạn năng ) để hoàn toàn có thể xác lập được những chân của một transistor nhé. Và những bước triển khai sẽ như sau :
Xác định chân B: ta sẽ tiến hành các phép đo ở hai chân bất kỳ, trong các phép đo đó sẽ có 2 phép đo kim đồng hồ dịch chuyển. Chân chung cho 2 phép đo đó là chân B.Xác định PNP hay NPN: sau khi đã xác định được chân B, quan sát que đo nối với chân B là đỏ hay đen để xác định. Nếu chân nối với chân B là đỏ, đó là PNP và ngược lại.Xác định chân C và chân E: chuyển đồng hồ về đo Ohm thang x100:– Đối với PNP: hãy giả thiết một chân là chân C và một chân còn lại là chân E. Đưa que đen tới chân C, que đỏ tới chân E (que đỏ nối với cực âm của pin trong đồng hồ). Trong khi để 2 chân kia tiếp xúc như vậy, chạm chân B vào que đen, nếu kim dịch chuyển nhiều hơn so với cách giả thiết chân ngược lại thì giả thiết ban đầu là đúng, nếu không thì tất nhiên giả thiết ban đầu là sai và phải đổi lại chân.– Đối với NPN làm tương tự nhưng với màu ngược lại là được nhé.

Cách để phân biệt transistor và thyristor:

Xác định chân B : ta sẽ triển khai những phép đo ở hai chân bất kể, trong những phép đo đó sẽ có 2 phép đo kim đồng hồ đeo tay di dời. Chân chung cho 2 phép đo đó là chân B.Xác định PNP hay NPN : sau khi đã xác lập được chân B, quan sát que đo nối với chân B là đỏ hay đen để xác lập. Nếu chân nối với chân B là đỏ, đó là PNP và ngược lại. Xác định chân C và chân E : chuyển đồng hồ đeo tay về đo Ohm thang x100 : – Đối với PNP : hãy giả thiết một chân là chân C và một chân còn lại là chân E. Đưa que đen tới chân C, que đỏ tới chân E ( que đỏ nối với cực âm của pin trong đồng hồ đeo tay ). Trong khi để 2 chân kia tiếp xúc như vậy, chạm chân B vào que đen, nếu kim di dời nhiều hơn so với cách giả thiết chân ngược lại thì giả thiết khởi đầu là đúng, nếu không thì tất yếu giả thiết khởi đầu là sai và phải đổi lại chân. – Đối với NPN làm tựa như nhưng với màu ngược lại là được nhé .Chúng ta có một loại linh phụ kiện điện tử có cấu trúc khá giống với transistor đó chính là thyristor và nó cũng được sử dụng khá thông dụng lúc bấy giờ. thyristor hay còn gọi là chỉnh lưu silic có tinh chỉnh và điều khiển là thành phần bán dẫn có bốn lớp bán dẫn. Ví dụ : P-N-P-N và nó được dùng để chỉnh lưu dòng điện có tinh chỉnh và điều khiển .
Sự khác nhau cơ bản giữa Thyristor và Transistor là :
Số lớp chất bán dẫn: thyristor sẽ có 4 lớp còn transistor chỉ có 3 lớpVề công suất: thyristor có khả năng chuyển một lượng điện năng lớn hơn transistorỨng dụng: transistor làm thiết bị chuyển mạch hoặc bộ khuếch đại còn thyristor thì không.Về việc duy trì dòng điện: transistor cần có dòng đầu vào liên tục còn thyristor thì không.

Ưu nhược điểm của transistor so với đèn điện tử chân không:

Số lớp chất bán dẫn: thyristor sẽ có 4 lớp còn transistor chỉ có 3 lớpVề công suất: thyristor có khả năng chuyển một lượng điện năng lớn hơn transistorỨng dụng: transistor làm thiết bị chuyển mạch hoặc bộ khuếch đại còn thyristor thì không.Về việc duy trì dòng điện: transistor cần có dòng đầu vào liên tục còn thyristor thì không.

Trước khi có transistor thì việc khuếch đại tín hiệu tất cả chúng ta sẽ thường dùng đến đèn điện tử chân không. Tuy nhiên vì chúng không phân phối tốt những tính năng cũng như những nhu yếu thiết yếu nên tất cả chúng ta buộc phải thay thế sửa chữa chúng bằng transistor. Và đơn cử thì tất cả chúng ta sẽ có những ưu điểm yếu kém của transistor so với đèn điện tử chân không như sau :

Ưu điểm của transistor

Không có bộ phận làm nóng cathode, giảm điện năng tiêu thụ, loại bỏ độ trễ khi chờ đèn khởi động, không chứa chất độc ở cathode.Hoạt động ở mức điện áp thấp có thể sử dụng với pin tiểu.Transistor có thể được thu nhỏ cỡ nano mét và được tích hợp trong IC hay các vi mạch.Linh kiện bán dẫn được thiết kế linh động, nhỏ gọn.Hiệu suất cao, thường được sử dụng trong các ứng dụng ít năng lượng.Độ tin cậy và tuổi thọ cao, transistor có tuổi thọ hơn 50 năm. Không giống như đèn chân không hiệu suất giảm dần theo thời gian.Kích thước và trọng lượng nhỏ giúp giảm kích cỡ sản phẩm.Ít bị sốc, vỡ khi rơi hoặc va chạm.

Không có bộ phận làm nóng cathode, giảm điện năng tiêu thụ, vô hiệu độ trễ khi chờ đèn khởi động, không chứa chất độc ở cathode. Hoạt động ở mức điện áp thấp hoàn toàn có thể sử dụng với pin tiểu. Transistor hoàn toàn có thể được thu nhỏ cỡ nano mét và được tích hợp trong IC hay những vi mạch. Linh kiện bán dẫn được phong cách thiết kế linh động, nhỏ gọn. Hiệu suất cao, thường được sử dụng trong những ứng dụng ít nguồn năng lượng. Độ an toàn và đáng tin cậy và tuổi thọ cao, transistor có tuổi thọ hơn 50 năm. Không giống như đèn chân không hiệu suất giảm dần theo thời hạn. Kích thước và khối lượng nhỏ giúp giảm kích cỡ loại sản phẩm. Ít bị sốc, vỡ khi rơi hoặc va chạm .Đèn chân không khi khuếch đại tạo ra rất ít nhiễu và sóng hài, tạo ra âm thanh “ sạch ” khi nghe nhạc nên được rất nhiều người chơi âm thanh yêu thích. Transistor vẫn hoàn toàn có thể bị “ già ” và hoạt động giải trí kém đi theo thời hạn. Transistor nhạy cảm với tia bức xạ và tia vũ trụ ( Phải dùng kèm chip bức xạ đặc biệt quan trọng cho những thiết bị tàu ngoài hành tinh ). Do transistor làm từ chất bán dẫn nên rất dễ “ chết ” do shock điện, shock nhiệt. Khi hoạt động giải trí ở hiệu suất lớn và tần số cao thì đèn chân không tốt hơn transistor bán dẫn .
Người đăng: chiu

Time: 2021-10-22 17:09:48

Source: https://dvn.com.vn
Category: Điện Tử