Tranzito là gì? Ký hiệu của tranzito? Tranzito hoạt động theo nguyên lý nào? Cấu tạo của tranzito ra sao? Phân loại của tranzito? Bài viết dưới đây sẽ giải đáp thắc mắc đó
Mục lục bài viết
1. Tranzito và Ký hiệu của tranzito?
1.1. Khái niệm:
Tranzito là một loại linh kiện điện tử chủ chốt trong nhiều mạch điện và thiết bị điện tử. Nó được sử dụng để điều khiển và khuếch đại tín hiệu điện.
Trong một tranzistor, có hai loại tín hiệu chính: tín hiệu vào (điện áp và dòng điện được cung cấp vào) và tín hiệu ra (điện áp và dòng điện được đo tại các nút cổng của tranzistor). Trong một số trường hợp, tranzistor có thể được sử dụng như công cụ chuyển đổi, đóng vai trò giống công tắc.
Tranzistor có ba terminal chính: cổng cơ sở (base), cổng gốc (emitter), và cổng thu (collector). Trạng thái hoạt động của tranzistor (có hoạt động hay không) được điều khiển bằng tín hiệu vào tại cổng cơ sở. Khi tín hiệu này đủ lớn, tranzistor cho phép dòng điện lớn chảy từ cổng gốc đến cổng thu.
Tranzistor được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử như trong vi mạch, khuếch đại âm thanh, điều khiển nguồn và nhiều ứng dụng khác.
Có nhiều loại tranzistor khác nhau như Bipolar Junction Transistor (BJT) và Field Effect Transistor (FET), mỗi loại có đặc điểm và ứng dụng riêng.
1.2. Ký hiệu:
Ký hiệu của tranzistor có thể thay đổi tùy thuộc vào loại tranzistor và tiêu chuẩn đặt tên mà bạn đang sử dụng. Dưới đây là một số ký hiệu phổ biến cho các loại tranzistor phổ biến:
– Bipolar Junction Transistor (BJT):
+ Loại NPN: Ký hiệu thường sử dụng là “2N” theo sau là một chuỗi số. Ví dụ: 2N3904.
+ Loại PNP: Ký hiệu thường sử dụng cũng là “2N” theo sau là một chuỗi số. Ví dụ: 2N3906.
– Field Effect Transistor (FET):
+ Loại N-Channel Enhancement Mode: Thường ký hiệu bắt đầu bằng “2N” hoặc “IRF”. Ví dụ: 2N7000, IRF540.
+ Loại P-Channel Enhancement Mode: Có ký hiệu tương tự như N-Channel nhưng có tiền tố “PN”. Ví dụ: PN2907.
– Metal-Oxide-Semiconductor FET (MOSFET): MOSFET có tiền tố “IRF” hoặc “BUZ”. Ví dụ: IRF520, BUZ11.
– Darlington Transistor:
+ Loại NPN Darlington: Ký hiệu thường sử dụng là “TIP” theo sau là một chuỗi số. Ví dụ: TIP122.
+ Loại PNP Darlington: Tương tự như NPN nhưng có tiền tố “TIP”. Ví dụ: TIP127.
Nhớ kiểm tra các tiêu chuẩn đặt tên của nhà sản xuất cụ thể hoặc tài liệu hướng dẫn để biết ký hiệu chính xác của tranzistor bạn đang sử dụng.
2. Nguyên lý hoạt động của tranzito:
Nguyên lý hoạt động của tranzistor (transistor) dựa trên việc điều khiển dòng điện hoặc điện áp bằng cách thay đổi dòng điện hoặc điện áp khác ở cổng cơ sở (base) của nó. Có hai loại tranzistor chính: Tranzistor NPN và Tranzistor PNP. Dưới đây là nguyên lý hoạt động cơ bản cho cả hai loại:
– Tranzistor NPN:
+ Trong tranzistor NPN, có ba lớp bán dẫn (semiconductor) nối với nhau: lớp gốc (emitter), lớp cơ sở (base), và lớp thu (collector).
+ Khi một dòng điện nhỏ chảy từ cổng cơ sở (base) đến lớp cơ sở, nó tạo ra một dòng điện lớn từ lớp gốc (emitter) đến lớp thu (collector).
+ Điều quan trọng là trở kháng giữa cổng cơ sở và cổng thu cần phải thấp hơn trở kháng giữa cổng cơ sở và cổng gốc để tránh việc dòng điện trôi vào cổng gốc.
+ Tranzistor NPN thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu và chuyển đổi dòng điện.
– Tranzistor PNP:
+ Trong tranzistor PNP, lớp gốc (emitter), lớp cơ sở (base), và lớp thu (collector) cũng nối với nhau nhưng có chiều dòng điện ngược lại so với NPN.
+ Khi một dòng điện nhỏ chảy từ cổng cơ sở (base) đến lớp cơ sở, nó tạo ra một dòng điện lớn từ lớp thu (collector) đến lớp gốc (emitter).
+ Cũng giống như trường hợp NPN, tranzistor PNP cũng yêu cầu trở kháng giữa cổng cơ sở và cổng thu phải thấp hơn trở kháng giữa cổng cơ sở và cổng gốc.
+ Tranzistor PNP cũng thường được sử dụng để khuếch đại tín hiệu và chuyển đổi dòng điện.
Trong cả hai loại tranzistor, cổng cơ sở đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển dòng điện lớn chảy qua lớp gốc và lớp thu. Điều này cho phép tranzistor hoạt động như một công tắc hoặc bộ khuếch đại tín hiệu, và nó có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau, từ vi mạch điện đơn giản đến thiết bị phức tạp.
3. Cấu tạo của tranzito:
Tranzistor là một linh kiện điện tử được cấu tạo từ các lớp bán dẫn (semiconductor), giúp điều khiển và khuếch đại tín hiệu điện. Cấu tạo của tranzistor phụ thuộc vào loại tranzistor (NPN hoặc PNP) và cũng có thể thay đổi tùy theo các ứng dụng cụ thể.
Dưới đây là cấu tạo cơ bản của một tranzistor Bipolar Junction Transistor (BJT), bao gồm cả NPN và PNP:
– Tranzistor NPN:
+ Lớp Gốc (Emitter): Nó là lớp đầu tiên, được dopant với các hạt mang điện tích dương (lỗ trống). Nó phát ra các điện tử tự do khi được kích hoạt.
+ Lớp Cơ Sở (Base): Đây là lớp tiếp theo, được giữ nguyên chất, không doping hoặc doping rất thấp. Nó chịu trách nhiệm điều khiển dòng điện giữa lớp gốc và lớp thu.
+ Lớp Thu (Collector): Đây là lớp cuối cùng, được dopant với các hạt mang điện tích âm (electron). Nó thu thập các điện tử từ lớp gốc.
– Tranzistor PNP:
+ Lớp Gốc (Emitter): Lớp này cũng đóng vai trò như lớp gốc trong tranzistor NPN, nhưng nó được dopant với các hạt mang điện tích âm.
+ Lớp Cơ Sở (Base): Lớp này cũng giữ nguyên chất, không doping hoặc doping rất thấp. Nó điều khiển dòng điện giữa lớp gốc và lớp thu.
+ Lớp Thu (Collector): Lớp này cũng đóng vai trò như lớp thu trong tranzistor NPN, nhưng nó được dopant với các hạt mang điện tích dương.
– Lưu ý:
Các lớp bán dẫn trong tranzistor được kết hợp theo thứ tự: Emitter, Base, Collector (đối với NPN) hoặc Emitter, Base, Collector (đối với PNP).
Các terminal của tranzistor là Emitter (E), Base (B), và Collector (C).
Cấu tạo của tranzistor NPN và PNP cung cấp các tính chất khác nhau, và chúng có ứng dụng riêng biệt trong mạch điện tử. Các loại tranzistor khác nhau, chẳng hạn như Field Effect Transistor (FET) và Metal-Oxide-Semiconductor FET (MOSFET), cũng có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng.
4. Phân loại tranzito:
Tranzistor có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và ứng dụng. Dưới đây là một số phân loại phổ biến của tranzistor:
– Bipolar Junction Transistor (BJT):
+ BJT dựa trên nguyên lý hoạt động của sự kết hợp giữa hai diode nối tiếp. Nó được chia thành hai loại chính: NPN và PNP.
+ NPN: Dòng điện chảy từ lớp Gốc (Emitter) đến lớp Cơ Sở (Base) sau đó tới lớp Thu (Collector).
+ PNP: Dòng điện chảy từ lớp Cơ Sở (Base) đến lớp Gốc (Emitter) sau đó tới lớp Thu (Collector).
– Field Effect Transistor (FET): FET hoạt động dựa trên việc điều khiển dòng điện hoặc điện áp thông qua một cổng điều khiển điện từ (điện trường).
– Có hai loại chính: N-Channel và P-Channel.
+ N-Channel: Dòng điện chảy từ N-Source đến N-Drain khi có điện trường điều khiển.
+ P-Channel: Dòng điện chảy từ P-Source đến P-Drain khi có điện trường điều khiển.
– Metal-Oxide-Semiconductor FET (MOSFET):
+ Loại FET phổ biến sử dụng lớp Oxide để cách ly Gate từ Semiconductor.
+ Có N-Channel và P-Channel MOSFET.
– Darlington Transistor: Kết hợp hai BJT để có hiệu suất khuếch đại cao hơn. Được sử dụng nhiều trong các ứng dụng yêu cầu khuếch đại tín hiệu yếu.
– Tranzitor Siêu Từ Tính (Magnetic Field Transistor – MAGFET): Sử dụng trường từ để điều khiển dòng điện, thay vì điện trường.
– Phototransistor: Cảm biến sử dụng ánh sáng để điều khiển hoạt động của tranzistor.
– Unijunction Transistor (UJT): Dùng để tạo xung hình sóng và các ứng dụng điều khiển tần số.
– Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT): Kết hợp tính chất của BJT và FET, thường được sử dụng trong các ứng dụng công suất cao.
Những loại tranzistor này có ứng dụng rất rộng trong nhiều lĩnh vực, từ điện tử tiêu dùng đến công nghiệp và công nghệ thông tin. Chọn loại tranzistor phù hợp với mục đích cụ thể của mạch là rất quan trọng.
5. Ứng dụng của Tranzitor:
Tranzistor có nhiều ứng dụng quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của công nghệ và điện tử. Dưới đây là một số ứng dụng phổ biến của tranzistor:
Khuếch đại tín hiệu (Amplification): Tranzistor được sử dụng trong các mạch khuếch đại để tăng cường tín hiệu điện. Điều này có thể thấy trong các ampli âm thanh, mạch khuếch đại RF (tần số cao), và các mạch khuếch đại tín hiệu khác.
Chuyển đổi (Switching): Tranzistor có thể hoạt động như một công tắc điện, cho phép dòng điện lớn đi qua hoặc ngăn chặn dòng điện. Điều này được sử dụng rộng rãi trong các mạch điều khiển và nguồn điện.
Biến đổi tần số (Frequency Oscillation): Tranzistor được sử dụng để tạo ra các tín hiệu dao động tần số khác nhau, như trong các mạch DAO (điều chỉnh tần số) và các ứng dụng RF.
Biến đổi tín hiệu (Signal Modulation): Tranzistor được sử dụng trong các mạch modulasi để biến đổi tín hiệu cơ bản thành một tín hiệu mới với thông số khác nhau, như AM (biến đổi biên độ) và FM (biến đổi tần số).
Mạch điều khiển (Control Circuits): Tranzistor thường được sử dụng trong các mạch điều khiển và vi điều khiển (microcontrollers) để điều khiển các thiết bị khác nhau.
Mạch nguồn (Power Supplies): Tranzistor được sử dụng trong các mạch nguồn chuyển đổi (switching power supplies) để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử.
Công tắc điện tử (Electronic Switching): Tranzistor thường được sử dụng trong các mạch công tắc điện tử, như trong các vi mạch điều khiển và vi xử lý.
Công suất cao (High Power): Tranzistor công suất cao, như IGBT, được sử dụng trong các ứng dụng công suất lớn như điều khiển động cơ, các ứng dụng điện công nghiệp, và các mạch nguồn công suất lớn.
Cảm biến ánh sáng (Light Sensors): Tranzistor cực nhạy với ánh sáng, được gọi là phototransistor, được sử dụng trong các ứng dụng cảm biến ánh sáng.
Những ứng dụng trên chỉ là một phần nhỏ trong danh sách rất nhiều các ứng dụng của tranzistor. Nhờ vào tính linh hoạt và hiệu suất cao của chúng, tranzistor đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của công nghệ điện tử và điện lực.
