Transistor – Đèn Bán Dẫn

1.1 – Cấu tạo chính của Transistor. ( Bóng bán dẫn )
– Transistor có 3 lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành 2 mối  tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận còn nếu ghép theo thứ tự NPN sẽ được Transistor ngược. Cơ bản thực tế thì cấu tạo Transistor tương đương với 2 Diode đấu ngược chiều nhau .

Cấu tạo Transistor

• 3 lớp bán dẫn được nối ra thành 3 cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ) lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.

• 2 lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E,  và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được.

    1.2 –  Nguyên tắc hoạt động của Transistor.

•  Xét hoạt động của Transistor NPN .

•  nguyên tắc hoạt
  động của transistor NPN

• Khi Ta cấp 1 nguồn 1 chiều UCE vào 2 cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-) nguồn vào cực E.

• Cấp nguồn 1 chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào 2 cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E.

• Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù 2 cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc này dòng  IC = 0 )

• Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận do đó có 1 dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB

• Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

• Như vậy dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo 1 công thức .

IC = β.IB 

•  IC là dòng chạy qua mối CE

• IB là dòng chạy qua mối BE

• β là hệ số khuyếch đại của Transistor

   Mô Tả kỹ hơn : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, 1 phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.

•  Xét hoạt động của Transistor PNP .

    Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại . Dòng IC đi từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B.

II – Hình Dáng Và Ký hiệu cơ bản của Transistor.

  2.1 – Hình Dáng và Ký Hiệu Transistor .

Ký hiệu của Transistor

Transistor công xuất nhỏ           Transistor công xuất lớn

      2.2 –  Ký  hiệu thực tế trên thân của Transistor )
  – Ngày nay trên thị trường có nhiều loại Transistor của nhiều nước sản xuất nhưng thông dụng nhất là các transistor của Đài Loan, Nhật bản, Mỹ và Trung quốc…

• Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệu là 2N…   ví dụ 2N3055, 2N4073  vv…

• Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A…, B…, C…, D…   Ví dụ A564, B733, C828, D1555trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP còn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN.   các Transistor  A và C thường có công xuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn.

• Transistor do Trung quốc sản xuất :   Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là 2 chũ cái. Chữ cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bòng ngược, chữ thứ 2 cho biết đặc điểm : X và P là bòng âm tần, A và G là bóng cao tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm.   ví dụ : 3CP25 , 3AP20 vv..

    2.3 –  Mẹo xác định chân E, B, C của Transistor.

• Với các loại Transistor công xuất nhỏ thì thứ tự chân C và B tuỳ theo bóng của nước nào sản xuất , nhưng chân E luôn ở bên trái nếu ta để Transistor như hình này.

• Nếu là Transistor do Nhật sản xuất : thí dụ Transistor  C828,  A564 thì  chân C ở giữa , chân B ở bên phải.

• Nếu là Transistor Trung quốc sản xuất thì chân B ở giữa , chân C ở bên phải.

• Tuy nhiên 1 số Transistor được sản xuất nhái thì không theo thứ tự này => để biết chính xác ta dùng phương pháp đo bằng đồng hồ vạn năng.

• Với loại Transistor công xuất lớn (như hình dưới ) thì hầu hết đều có chung thứ tự chân là : Bên trái là cực B, ở giữa là cực C và bên phải là cực E.

Transistor công xuất lớn thường
có thứ tự chân như Sau:

•  Cách Đo xác định chân B và C

• Với Transistor công xuất nhỏ thì thông thường chân E ở bên trái như vậy ta chỉ xác định chân B và suy ra chân C là chân còn lại.

• Để đồng hồ thang x1Ω , đặt cố định 1 que đo vào từng chân , que kia chuyển sang 2 chân còn lại, nếu kim lên = nhau  thì chân có que đặt cố định là chân B, nếu que đồng hồ cố định là que đen thì là Transistor ngược, là que đỏ thì là Transistor thuận..

III – Phương pháp Cơ Bản kiểm tra Transistor.

Transistor khi hoạt động có thể hư hỏng do rất nhiều nguyên nhân như hỏng do nhiệt độ, độ ẩm, do điện áp nguồn tăng cao hoặc do chất lượng của bản thân Transistor quá kém, để Test Transistor chúng ta cần nhớ cấu tạo của chúng.

Cấu tạo của Transistor

• Kiểm tra Transistor thuận  PNP tương tự kiểm tra 2 Diode đấu chung cực Katôt, điểm chung là cực B của Transistor, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đỏ vào B ) thì tương đương như đo 2 diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên.

• Kiểm tra Transistor ngược NPN  tương tự kiểm tra 2 Diode đấu chung cực Anôt, điểm chung là cực B, nếu đo từ B sang C và B sang E ( que đen vào B ) thì tương đương như đo 2 diode thuận chiều => kim lên , tất cả các trường hợp đo khác kim không lên.

• Trái với các điều trên là Transistor đã bị hỏng.

• Transistor có thể bị hỏng ở các trường hợp .
     –   Đo thuận chiều từ B sang E hoặc từ B sang C => kim không lên là transistor đứt BE hoặc đứt BC
  –  Đo từ B sang E hoặc từ B sang C kim lên cả 2 chiều là chập hay dò BE hoặc BC.
  – Đo giữa C và E kim lên là bị chập CE.

   * Các hình ảnh minh hoạ khi đo kiểm tra Transistor.

Cách đo cho biết Transistor còn tốt hay không.

• Minh hoạ phép  đo trên : Trước tiên nhìn vào ký hiệu ta biết được  Transistor trên  là bóng ngược, và các chân của Transistor lần lượt là ECB ( dựa vào tên Transistor ). [ xem lại phần xác định chân Transistor ]

• B1 : Chuẩn bị đo để đồng hồ ở thang x1Ω

• B2  và bước 3 : Đo thuận chiều BE và BC => kim lên .

• B4 và bước 5 : Đo ngược chiều BE và BC => kim không lên.

• B6 : Đo giữa C và E kim không lên

•  => Bóng tốt.

=================

Cách đo cho biết Transistor bị chập BE

• B1 : Chuẩn bị .

• B2 : Đo thuận giữa B và E kim lên = 0 Ω

• B3: Đo ngược giữa B và E kim lên = 0 Ω

• => Bóng chập BE

===================

Cách đo cho biết Transitor bị đứt BE

• B1 : Chuẩn bị .

• B2 và 3 : Đo cả 2 chiều giữa B và E kim không lên.

• => Bóng đứt BE

———————————————————

Cách đo cho thấy Transitor bị chập CE

• B1 : Chuẩn bị .

• B2 và 4 : Đo cả 2 chiều giữa C và E kim lên = 0 Ω

• => Bóng chập CE

• Trường hợp đo giữa C và E kim lên 1 chút là bị dò CE.

 IV – Các thông số kỹ thuật của Transistor

     4.1 – Các thông số kỹ thuật cơ bản của Transistor.

• Dòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn này Transistor sẽ bị hỏng.
• Điện áp cực đại : Là điện áp  giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện áp giới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng.
• Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần số này thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm .
• Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp 3o nhiêu lần dòng IBE
• Công xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán 1 công xuất P = UCE . ICE  nếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng .

     4.2 –  Một số Transistor đặc biệt .

    Transistor số ( Digital Transistor ) : Transistor số có cấu tạo như Transistor thường nhưng chân B được đấu thêm 1 điện trở vài chục KΩ

     Transistor số thường được sử dụng trong các mạch công tắc , mạch logic, mạch điều khiển , khi hoạt động người ta có thể đưa trực tiếp áp lệnh 5V vào chân B để điều khiển đèn ngắt mở.

Minh hoạ ứng dụng của Transistor Digital

     * Ký hiệu :  Transistor Digital  thường có các ký hiệu là DTA…( dền thuận ),  DTC…( đèn ngược ) ,  KRC…( đèn ngược )  KRA…( đèn thuận),  RN12…( đèn ngược ), RN22…(đèn thuận ), UN…., KSR… . Thí dụ : DTA132 , DTC 124 vv…

     * Transistor công xuất dòng ( công xuất ngang )

      Transistor công xuất lớn thường được gọi là sò. Sò dòng, Sò nguồn vv..các sò này được thiết kế để điều khiển bộ cao áp hoặc biến áp nguồn xung hoạt động ,  Chúng thường  có điện áp  hoạt động cao và cho dòng chịu đựng lớn. Các sò công xuất dòng( Ti vi mầu)  thường có đấu thêm các diode đệm ở trong song song với cực CE.

Sò công xuất dòng trong Ti vi mầu

V – Phương pháp Phân cực cho Transistor

     5.1 – Cấp điện cho Transistor ( Vcc – điện áp cung cấp )

Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó 1 nguồn điện, tuỳ theo mục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi qua điện trở, cuộn dây… nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE.

Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận

• Ta thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+), nếu Transistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-)

     5.2 – Định thiên ( phân cực ) cho Transistor .

    *  Định thiên : là cấp 1 nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để đặt Transistor vào trạng thái sẵn sàng hoạt động,  sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ.

    – hẳn là các bạn đang thắc mắc Tại sao phải định thiên cho Transistor nó mới sẵn sàng hoạt động ? Để hiểu được điều này chúng ta hãy xét  2 sơ đồ trên nhé:

• Ở trên là 2 mạch sử dụng transistor để khuyếch đại tín hiệu, 1 mạch chân B không được định thiên và 1 mạch chân B được định thiên thông qua Rđt.

• Các nguồn tín hiệu đưa vào khuyếch đại thường có biên độ rất  nhỏ ( từ 0,05V đến 0,5V ) khi đưa vào chân B( đèn chưa có định thiên) các tín hiệu này không đủ để tạo ra dòng IBE ( đặc điểm mối P-N phaỉ có 0,6V mới có dòng chạy qua ) => vì vậy cũng không có dòng ICE  =>  sụt áp trên Rg = 0V và điện áp ra chân C = Vcc

• Ở sơ đồ thứ 2 , Transistor có Rđt định thiên => có dòng IBE, khi đưa tín hiệu nhỏ vào chân B => làm cho dòng IBE tăng hoặc giảm => dòng ICE  cũng tăng hoặc giảm , sụt áp trên Rg cũng thay đổi => và kết quả đầu ra ta thu được 1 tín hiệu tương tự đầu vào nhưng có biên độ lớn hơn.

      => Kết luận : Định thiên ( hay phân cực)  nghĩa là tạo 1 dòng điện IBE 3n đầu, 1 sụt áp trên Rg 3n đầu để khi có 1 nguồn tín hiệu yếu đi vào cực B , dòng IBE sẽ tăng hoặc giảm => dòng ICEcũng tăng hoặc giảm => dẫn đến sụt áp trên Rg cũng tăng hoặc giảm => và sụt áp này chính là tín hiệu ta cần lấy ra .

     5.3 –  Một số mạch định thiên khác .

 – Mạch định thiên dùng 2 nguồn điện khác nhau .

Mạch định thiên dùng 2 nguồn điện khác nhau

 – Mach định thiên có điện trở phân áp
Để có thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, thì mạch định thiên thường sử dụng thêm điện trở phân áp Rpa đấu từ B xuống Mass.

Mạch định thiên có điện trở phân áp  Rpa

   – Mạch định thiên có hồi tiếp .
 Là mạch có điện trở định thiên đấu từ đầu ra (cực C ) đến đầu vào ( cực B) mạch này có tác dụng tăng độ ổn định cho mạch khuyếch đại khi hoạt động.

=> Tổng Kết: Qua bài học này mình và các bạn đã hiểu rõ hơn về transitor đúng không ạ?  Còn Transitor trong mạch điều khiển Đèn Led Vẫy Thì ta thường dùng Transitor Tip41 ( đây là transitor ngược nhé các bạn). Và còn 1 Loại Đèn khác cũng được dùng trong mạch điều khiển Led đó là MosFet ( dùng chủ yếu trong mạch công suất lớn, cần dòng ra lớn ). Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu MosFet ở bài Này nhé. CLick Đây xem Bài Về MosFet.

Chúc các bạn Thành công – I wish you success.