Nguyên lý hoạt động của linh kiện transistor là gì

Transistor hay còn được biết đến với cái tên bóng bán dẫn là thiết bị có khả năng điều chỉnh điện áp hoặc dòng điện. Nó hoạt động như một công tắc dùng để mở hoặc ngắt các cổng tín hiệu điện tử. Qua bài viết dưới đây, hãy cùng Hcare tìm hiểu về transistor là gì, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của loại linh kiện này.

Định nghĩa về transistor là gì?

Bạn có thể hiểu đơn giản rằng transistor là một dạng thiết bị bán dẫn được dùng để chuyển các tín hiệu từ mạng điện có mức thấp sang mạch điện trở cao. Nó có thể điều chỉnh và khuếch đại các tín hiệu điện áp hoặc dòng điện theo ý muốn của người dùng.

Thiết bị bán dẫn dùng chuyển tín hiệu điện từ thấp sang cao - Transistor

Các transistor được cấu thành từ ba lớp vật liệu bán dẫn và mỗi một lớp đều có khả năng mang dòng điện. Tính năng của nó dùng để thay thế cho các ống chân không hoặc bộ điều chỉnh tín hiệu của các loại thiết bị điện tử như tivi, đầu thu hoặc máy tính…

Theo Hcare tìm hiểu thì các loại vật liệu làm nên bóng bán dẫn đều mang tính chất đặc biệt do một quá trình hóa học có tên gọi là doping. Sự pha tạp này dẫn đến việc vật liệu của transistor đều có khả năng chứa các electron trong dòng điện và truyền tải chúng sang các thiết bị khác.

Cấu trúc của bóng bán dẫn gồm có ba lớp và được chia thành hai loại hình khác nhau. Những loại hình này bao gồm:

• Bóng bán dẫn có cấu hình PNP

• Bóng bán dẫn có cấu hình NPN

Trong đó ký hiệu N có nghĩa là loại vật liệu có chứa các hạt electron có mang điện tích âm. Còn ký hiệu P là lớp vật liệu bán dẫn cũng mang hạt electron nhưng nó hoạt động tích cực hơn.

Cấu tạo của transistor là gì?

Bóng bán dẫn gồm có ba lớp vật liệu ghép với nhau để hình thành các nối tiếp giáp giữa P và N. Nếu chúng ta ghép theo thứ tự là PNP thì sẽ được transistor theo chiều thuận còn ghép theo kiểu NPN thì sẽ được transistor chiều ngược.

Cấu tạo của Transistor

Ba lớp vật liệu bán dẫn của transistor sẽ được nối ra thành ba cực, lớp ở giữa được gọi là cực gốc và có ký hiệu nhận biết là B. Lớp này thường mỏng và có nồng độ tạp chất bị lẫn vào rất thấp.

Hai lớp vật liệu ở bên ngoài sẽ được nối thành một cực phát và có ký hiệu là E, cực còn lại là cực thu và có ký hiệu là C. Hai lớp này có kích thước và nồng độ bị lẫn tạp chất khác nhau nên không thể hoán đổi vị trí cho nhau được.

Chức năng từng bộ phận trong transistor là gì?

Như đã biết ở trên, các bóng bán dẫn sẽ bao gồm ba bộ phận đảm nhiệm các chức năng khác nhau. Ví dụ như:

Bộ phát (có ký hiệu là E)

Đây là bộ phận cung cấp phần lớn lượng điện cho thiết bị và được kết nối theo chiều hướng về phía trước. Nó là phần có kích thước nhỏ nhất đồng thời cũng không bị pha lẫn quá nhiều tạp chất.

Bộ thu (ký hiệu là C)

Bộ phận này được dùng để thu thập sóng điện xuất phát từ bộ phát và nó luôn năm trong phân cực ngược. kích thước của nó thường lớn hơn so với bộ phát nhằm  loại bỏ điện tích ra khỏi đường giao của phần chân đế của thiết bị.

Mỗi 1 bộ phận của Transistor đều có chức năng riêng biêt

Cơ sở (hay còn có ký hiệu là B)

Đây là bộ phận nằm chính giữa của thiết bị transistor đồng thời nối với hai đầu của bộ phát và bộ thu. Điện từ thiết bị sẽ được phát theo chiều thuận cung cấp lượng điện trở thấp cho mạch, bộ phận này thường rất mỏng và không bị pha lẫn quá nhiều tạp chất.

Nguyên lý hoạt động của transistor là gì?

Hoạt động được là nhờ người ta đặt 1 điện thế một chiều vào Junction (được gọi là vùng biến). Đây là điện thế kích hoạt với 2 cách thức:

• PNP: phân cực nghịch

• NPN: phân cực thuận

Thường thì các silicon dùng để tạo nên bóng bán dẫn đều có khả năng chứa đựng và truyền tải dòng điện áp cao. Do đó, phần cơ sở sẽ có chức năng làm cho các hạt electron di chuyển vào bộ thu hoặc tạo một lỗ hổng ở cơ sở để làm biến chuyển dòng điện.

Một một sự biến chuyển nhỏ trong dòng điện hay điện áp từ các lớp bán dẫn của  transistor sẽ tạo ra một sự thay đổi lớn. Nó có thể đóng công tắc nhằm ngăn chặn dòng điện đi từ thiết bị này sang thiết bị khác.

Ngày nay, các dòng máy tính phần lớn đều sử dụng mạch được chế tạo từ công nghệ bán dẫn oxit kim loại bổ sung (hay còn có tên gọi CMOS). Nó sử dụng hai transistor để bổ sung cho mỗi một cổng nhằm giúp việc truyền tải điện năng được nhanh chóng và dễ dàng hơn.

Nguyên lý hoạt động của Transistor

Trên đây là những thông tin sơ lược mà bạn cần biết về transistor là gì và nguyên lý hoạt động của nó.