Bộ não con người chứa 100 tỷ tế bào cho phép chúng ta suy nghĩ và ghi nhớ mọi thứ. Tương tự, một máy tính chứa hàng tỷ tế bào nhỏ được gọi là transistor. Nó là một thiết bị bán dẫn được làm từ silicon, một hợp chất hóa học thường có trong cát. Transistor đã cách mạng hóa các ngành công nghiệp điện tử kể từ khi chúng được phát minh lần đầu tiên. Nó được phát minh bởi John Bardeen, Walter Houser Brattain và William Shockley vào năm 1947. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về transistor.
Transistor là gì?
Transistor là một linh kiện điện tử được sử dụng trong mạch điện để khuếch đại hoặc chuyển mạch tín hiệu điện hoặc công suất, cho phép nó được sử dụng trong nhiều loại thiết bị điện tử. Transistor bao gồm hai điốt PN được kết nối ngược lại với nhau. Nó có ba cực gọi là emitter, base và collector. Ý tưởng cơ bản đằng sau transistor là nó cho phép bạn điều khiển dòng điện chạy qua một kênh bằng cách thay đổi cường độ của dòng điện nhỏ hơn nhiều chạy qua kênh thứ hai.
Transistor là một thiết bị bán dẫn có ba cực, có khả năng khuếch đại và chỉnh lưu.
Các cực của transistor
Như đã thảo luận ở phần trước, transistor được cấu tạo từ ba cực: emitter, collector và base. Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận chi tiết về chức năng của từng cực.
Base đóng vai trò như một thiết bị điều khiển cổng cho một nguồn điện lớn hơn. Collector là nguồn điện lớn hơn và đầu ra của nguồn đó là emitter. Dòng điện chạy qua cổng từ collector có thể được điều chỉnh bằng cách gửi các mức dòng điện khác nhau từ base. Theo cách này, một lượng dòng điện rất nhỏ có thể được sử dụng để điều khiển một lượng dòng điện lớn như trong bộ khuếch đại. Transistor hoạt động như một công tắc hoặc một bộ khuếch đại.
| Đặc điểm vật lý của các cực |
|---|
| Emitter – Phân đoạn này nằm ở phía bên trái của transistor. Nó có kích thước vừa phải và được pha tạp nặng. |
| Base – Phân đoạn này nằm ở giữa transistor. Nó mỏng và được pha tạp nhẹ. |
| Collector – Phân đoạn này nằm ở phía bên phải của transistor. Nó lớn hơn emitter và được pha tạp vừa phải. |
- Tiếp giáp base-emitter được phân cực thuận
- Có dòng điện tử (lỗ trống) chạy từ emitter đến base và lỗ trống (điện tử) từ base đến emitter; tuy nhiên do nồng độ điện tử emitter (lỗ trống) lớn hơn lỗ trống base (điện tử), nên dòng này chủ yếu là điện tử (lỗ trống)
- Những điện tử emitter (lỗ trống) này trở thành hạt tải thiểu số trong base; tuy nhiên, do base mỏng nên rất ít sự tái hợp điện tử-lỗ trống xảy ra trong base và những điện tử (lỗ trống) này được kéo về phía tiếp giáp collector-base
- Tiếp giáp collector-base được phân cực nghịch Khi các điện tử emitter (lỗ trống) này đến tiếp giáp collector-base, chúng bị kéo qua tiếp giáp vào collector bởi điện trường do các ion vùng cạn kiệt.
Các loại transistor khác nhau và ứng dụng của chúng
Có nhiều loại transistor và mỗi loại transistor chuyên về ứng dụng của nó. Nhưng phân loại chính của các transistor như sau:
Transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor – BJT):
- NPN
- PNP
Transistor trường (Field Effect Transistor – FET):
- JFET
- MOSFET
Trong các phần tiếp theo, chúng ta hãy nghiên cứu chi tiết các transistor này.
Transistor lưỡng cực (BJT)
Transistor lưỡng cực, gọi tắt là BJT, là thiết bị điều khiển bằng dòng, bao gồm hai tiếp giáp PN để thực hiện chức năng của nó. Nó được cấu hình theo hai cách là NPN và PNP. Trong số đó, transistor NPN được ưa chuộng nhất vì sự thuận tiện. Transistor NPN được tạo ra bằng cách đặt một vật liệu loại p giữa hai vật liệu loại n. Tương tự, transistor PNP được tạo ra bằng cách đặt một vật liệu loại n giữa hai vật liệu loại p.
Transistor trường (FET)
Transistor trường, gọi tắt là FET, là thiết bị điều khiển bằng điện áp, không giống như BJT là thiết bị điều khiển bằng dòng. FET là một thiết bị đơn cực, có nghĩa là nó được tạo ra bằng cách sử dụng vật liệu loại p hoặc loại n làm lớp nền chính. Một trong nhiều ưu điểm của nó là có trở kháng đầu vào rất cao, có thứ tự Mega Ohm. Nó có nhiều ưu điểm khác như tỏa nhiệt thấp và tiêu thụ ít điện năng.
So sánh Transistor lưỡng cực và Transistor trường
Bây giờ, chúng ta hãy xem xét các điểm khác nhau giữa BJT và FET
| Transistor lưỡng cực (BJT) | Transistor trường (FET) |
|---|---|
| Là thiết bị lưỡng cực | Là thiết bị đơn cực |
| Thiết bị điều khiển dòng | Thiết bị điều khiển điện áp |
| Trở kháng đầu vào thấp | Trở kháng đầu vào cao |
| Mức độ nhiễu thấp | Mức độ nhiễu cao |
| Ổn định nhiệt kém | Ổn định nhiệt tốt hơn |
Transistor làm bộ khuếch đại và công tắc
Transistor làm bộ khuếch đại đóng vai trò như một bộ tăng cường năng lượng. Nó trở nên hữu ích trong những thứ như máy trợ thính, đây là một trong những thiết bị trước đây mà mọi người sử dụng transistor. Máy trợ thính bao gồm một micrô nhỏ thu âm thanh từ thế giới của bạn và chuyển đổi chúng thành các dòng điện khác nhau. Micrô cũng được đưa vào transistor để khuếch đại một loa nhỏ và bạn nghe thấy một phiên bản lớn hơn nhiều của âm thanh xung quanh.
Transistor cũng hoạt động như công tắc. Một dòng điện nhỏ chạy qua một phần của transistor có thể làm cho một dòng điện lớn hơn nhiều chạy qua phần khác. Đây là cách tất cả các chip máy tính hoạt động. Ví dụ, một chip bộ nhớ bao gồm hàng trăm transistor, mỗi transistor có thể được bật hoặc tắt riêng lẻ. Vì mỗi transistor có thể ở hai trạng thái riêng biệt, nó có thể lưu trữ hai số không và một riêng biệt. Một chip có thể lưu trữ hàng tỷ số không và một với hàng tỷ transistor và nhiều chữ cái và số.
Ứng dụng của Transistor
Các vật liệu bán dẫn giúp cho transistor hoạt động được. Hầu hết các bạn chắc đã quen thuộc với các vật liệu dẫn điện và không dẫn điện. Kim loại thường được coi là dẫn điện. Những thứ như nhựa, gỗ, gốm và thủy tinh là chất cách điện, hoặc không dẫn điện. Một nhóm các nhà khoa học đã phát hiện ra cách kiểm tra một số loại tinh thể nhất định và sử dụng chúng làm thiết bị điều khiển điện tử bằng cách khai thác các tính chất bán dẫn của chúng.
Công tắc nhiệt
- Thermistor là một trong những thành phần quan trọng nhất trong mạch của công tắc nhiệt. Nó là một loại điện trở phản ứng với nhiệt độ xung quanh. Điện trở của nó giảm khi nhiệt độ cao và ngược lại.
- Điện trở thermistor giảm và phần lớn điện áp cung cấp rơi vào R khi nhiệt được đưa vào thermistor. Dòng base tăng lên cùng với sự gia tăng của dòng collector. Kết quả là, bóng đèn sáng và còi báo động kêu.
- Các mạch cụ thể này chủ yếu được sử dụng trong hệ thống báo cháy.
Mạch tích hợp (IC)
- Mạch tích hợp bao gồm điện trở, transistor, điốt và tụ điện kết hợp với chip silicon mỏng, được gọi là vi mạch.
- Mạch tích hợp tiêu thụ ít năng lượng điện, chiếm không gian nhỏ làm giảm kích thước mạch và có thể được chế tạo với chi phí thấp.
Các câu hỏi thường gặp
Hỏi: Ai đã phát minh ra transistor? Đáp: Năm 1947, transistor được phát minh bởi Walter Houser Brattain, John Bardeen và William Shockley.
Hỏi: Transistor là gì? Đáp: Transistor là một thiết bị bán dẫn ba cực được sử dụng để khuếch đại và chỉnh lưu.
Hỏi: Ba cực của transistor là gì? Đáp: Ba cực của transistor là:
- Emitter
- Collector
- Base
Hỏi: Đúng hay sai: Transistor trường là một thiết bị đơn cực. Đáp: Đúng.
Hỏi: Transistor lưỡng cực là gì? Đáp: Transistor lưỡng cực là thiết bị lưỡng cực điều khiển bằng dòng, bao gồm hai tiếp giáp PN để thực hiện chức năng của nó.
