Transistor là gì? Cấu tạo, nguyên lý và những điều cần biết
Transistor là gì và chúng được sử dụng như thế nào? Đối với hầu hết dân điện tử thì không ai là không biết đến linh kiện này. Nhưng để hiểu trọn vẹn toàn bộ về nó thì có thể là chưa. Vậy thì trong bài viết sau đây, trung tâm VATC sẽ giới thiệu tới các bạn tất cả các kiến thức liên quan đến linh kiện bán dẫn transistor – hay còn gọi là tran-si-to.
1. Khái niệm về Transistor là gì?
Transistor còn được gọi là tranzito, là một loại linh kiện bán dẫn chủ động. Chúng thường được sử dụng như một phần khuếch đại hay khóa điện tử.
Với khả năng đáp ứng nhanh lẹ và chính xác nên chức năng của transistor được ứng dụng nhiều trong ứng dụng số như: điều chỉnh điện áp, mạch khuếch đại, tạo dao động hay điều khiển tín hiệu.
Transistor là từ ghép giữa 2 từ “Transfer” và “Resistor” trong tiếng Anh, có nghĩa là điện trở chuyển đổi. Tên gọi này được John R.Pieece đặt năm 1948 sau khi linh kiện này ra đời. Nó có ý nghĩa là khuếch đại thông qua chuyển đổi điện trở.
2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của transistor
2.1. Cấu tạo
Về mặt cấu tạo, transistor được cấu tạo bởi hai lớp bán dẫn điện ghép lại với nhau. Như hình trên, chúng ta có thể thấy có hai loại dẫn điện là loại “P” (p-type) và loại “N” (n-type).
Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được transistor loại “PNP”. Còn khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện âm ta được transistor loại “NPN”. Bởi thế, chức năng transistor được chia thành 2 loại là: “NPN” và “PNP”.
2.2. Nguyên lý hoạt động của transistor
Transistor hoạt động dựa trên việc điều khiển dòng điện chạy qua hai cực C (Collector) và E (Emitter) bằng một dòng điện nhỏ hơn chạy qua cực B (Base).
Ban đầu, khi chưa có dòng điện tại cực B (công tắc mở), mặc dù có điện áp UCE đặt vào giữa cực C và E, dòng điện IC vẫn không thể chạy qua, do mối nối P-N giữa cực C và E chưa được phân cực thuận.
Khi có dòng điện nhỏ IB chạy qua cực B (công tắc đóng), mối nối P-N giữa cực B và E được phân cực thuận, cho phép các hạt tải điện (electron và lỗ trống) di chuyển qua lại. Điều này tạo ra một dòng điện lớn hơn nhiều, là IC, chạy qua mối nối P-N giữa cực C và E.
Nguyên nhân là do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và có nồng độ pha tạp thấp. Khi có dòng IB, một lượng lớn các electron từ cực E sẽ vượt qua mối nối P-N vào cực B. Tuy nhiên, do lớp P rất mỏng, phần lớn các electron này sẽ tiếp tục di chuyển sang cực C dưới tác dụng của điện áp UCE, tạo thành dòng IC.
Như vậy, dòng IC phụ thuộc hoàn toàn vào dòng IB và được xác định bởi công thức: IC = β.IB, với β là hệ số khuếch đại của transistor. Điều này cho phép nó hoạt động như một bộ khuếch đại dòng điện, biến đổi một dòng điện nhỏ thành một dòng điện lớn hơn nhiều.
Transistor hoạt động được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biến (junction). Điện thế này gọi là điện thế kích hoạt. Có hai cách thức hoạt động của NPN và PNP là: phân cực thuận và phân cực nghịch.
Xem thêm:
3. Ký hiệu của một số Transistor thông dụng hiện nay
Ký hiệu transistor là một phần quan trọng trong sơ đồ mạch điện, giúp nhận diện và phân biệt các loại transistor khác nhau.
4. Cách xác định chân cho Transistor
Transistor được chia thành 2 loại là NPN và PNP như đã nói ở trên. Mỗi loại sẽ có cách hoạt động khác nhau. Vậy nên, việc quan trọng ở đây là chúng ta phải phân loại được đâu là loại NPN, đâu là loại PNP và thứ tự các chân của nó.
Để có thể xác định được transistor thuộc loại nào và thứ tự các chân, thì trước tiên các bạn cần một VOM kim để xác định.
Các bước xác định như sau:
- Bước 1: Xác định chân B. Tiến hành các phép đo đạc ở hai chân bất kỳ. Trong các phép đo đó sẽ có hai phép đo kim đồng hồ dịch chuyển, chân chung cho hai phép đo đó là chân B.
- Bước 2: Xác định NPN hay PNP. Sau khi đã xác định được chân B, hãy quan sát que đo nối với chân B là đen hay đỏ để xác định. Nếu chân nối với B là đen thì đó là NPN, và chân nối với B là đỏ thì là PNP.
- Bước 3: Xác định chân C và chân E. Chuyển đồng hồ về đo ôm thang x100.
* Đối với PNP: hãy giả thiết rằng một chân là chân C và chân còn lại là chân E. Đưa que đen tới chân C và que đỏ tới chân E (que đỏ nối với cực âm của pin trong đồng hồ). Trong khi 2 chân kia tiếp xúc, 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: thì chúng ta cũng làm tương tự nhưng với màu ngược lại.
5. Thyristor là gì? Cách phân biệt Transistor với Thyristor?
Thyristor là một loại linh kiện bán dẫn khác có cấu tạo tương tự như Transistor, và chúng cũng được sử dụng khá rộng rãi. Vậy Thyristor và Transistor khác nhau như thế nào?
Thyristor hay còn được gọi là chỉnh lưu silic, có điều khiển là phần tử bán dẫn có bốn lớp bán dẫn. Ví dụ: P-N-P-N. Nó được dùng để chỉnh lưu dòng điện có điều khiển.
Sự khác nhau cơ bản giữa Transistor và Thyristor:
- Về lớp chất vasb dẫn: thyristor có 4 lớp, còn transistor chỉ có 3 lớp.
- Về công suất: thyristor có khả năng chuyển một lượng điện năng lớn hơn transistor.
- Ứng dụng: transistor có thể làm thiết bị chuyển mạch hoặc bộ khuếch đại. Còn thyristor chỉ có thể làm thiết bị chuyển mạch.
- Về việc duy trì dòng điện: transistor cần có dòng đầu vào liên tục còn thyristor thì không.
6. Ứng dụng của Transistor là gì?
Trong kỷ nguyên số, transistor đã trở thành linh kiện không thể thiếu trên xe ô tô, đóng vai trò then chốt trong việc điều khiển và quản lý các hệ thống điện tử phức tạp.
Với kích thước nhỏ gọn và khả năng xử lý tín hiệu nhanh chóng, transistor đảm bảo hoạt động ổn định của động cơ, hệ thống đèn, điều hòa và các tính năng an toàn như hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), hệ thống cân bằng điện tử (ESP).
Bên cạnh đó, transistor còn là nền tảng của các hệ thống thông tin giải trí tiên tiến, từ màn hình cảm ứng điều khiển trung tâm đến hệ thống định vị GPS.
Nhờ sự phát triển của công nghệ bán dẫn, transistor ngày càng được cải tiến về hiệu suất và tiết kiệm năng lượng, góp phần quan trọng vào việc nâng cao trải nghiệm lái xe và giảm thiểu tác động đến môi trường.
Transistor là một trong những linh kiện được sử dụng rất nhiều trên hệ thống điện ô tô, và khi sửa chữa xe, chắc chắn bạn phải hiểu được transistor là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng ra sao. VATC Chúc các bạn có những kiến thức thú vị thông qua bài viết này.
Nếu bạn đang tìm hiểu về phần điện – điện tử ô tô thì đừng bỏ qua: Khóa học điện ô tô toàn diện chất lượng nhất hiện nay
Trung Tâm Huấn Luyện Kỹ Thuật Ô Tô Việt Nam – VATC
- Địa chỉ: Số 4-6, Đường số 4, khu phố 6, Phường Hiệp Bình Phước, Thành Phố Thủ Đức, Tp.HCM
- Điện thoại: 0945711717
- Email: info@oto.edu.vn
