Transistor lưỡng cực

 Vào năm 1904, JA Fleming đã giới thiệu điốt ống chân không. Ngay sau đó vào năm 1906 Lee De Foster đã thêm phần tử thứ ba của lưới điều khiển vào diode, do đó biến bộ khuếch đại ống chân không đầu tiên trở thành triode. Đến năm 1930, do ngành công nghiệp điện tử thúc đẩy, ống chân không có bốn phần tử trong đó và được gọi là tetrode, phiên bản năm phần tử được gọi là pentode. Ống chân không trở nên phổ biến đối với các thiết bị điện tử đến mức sản lượng của chúng khoảng 1 triệu vào năm 1920 đã tăng lên 100 triệu vào năm 1937.

Đó là vào ngày 23 tháng 12 năm 1947, cuộc trình diễn của Walter H. Brattain và John Bardeen tại Bell Telephone Labs đã giới thiệu Transistor Bipolar Junction. Ưu điểm của nó so với ống chân không là nó sắp xảy ra, nó không có bộ phận làm nóng, cần ít năng lượng hơn để hoạt động, nó nhỏ và trọng lượng nhẹ, không cần hâm nóng.

Không giống như ống chân không, nó kéo dài lâu hơn, có thể có cấu trúc chắc chắn. Do đó bóng bán dẫn đã giành được ưu thế so với ống chân không.

Cấu tạo Transistor

Một bóng bán dẫn được cấu tạo bằng cách đặt một vật liệu bán dẫn có pha tạp chất đối lập giữa hai chất bán dẫn được pha tạp chất giống nhau. Hoặc đặt vật liệu loại n giữa hai vật liệu loại p tạo thành tranzito pnp hoặc bằng cách đặt vật liệu loại p giữa hai vật liệu bán dẫn loại n tạo thành tranzito npn.

Sơ đồ trên cho thấy cấu tạo sơ đồ của một bóng bán dẫn PNP. Như bạn có thể thấy silicon loại N (lớp màu xanh lá cây) được kẹp giữa hai vật liệu loại P (lớp màu đỏ). Phần bên trái được biểu thị bằng P + có nghĩa là vật liệu loại P được pha tạp nhiều. Phần bị pha tạp nhiều này được gọi là Emitter , là phần bán dẫn cung cấp phần lớn các hạt tải điện cho bóng bán dẫn hoạt động. Ở cực bên phải là vật liệu loại P được pha tạp vừa phải được gọi là Bộ thu. Phần này thu thập phần lớn các sóng mang điện được phát ra bởi Emitter và quản lý để vượt qua bộ thu. Vùng giữa được ký hiệu là n- vì nó được pha tạp chất loại N. Dấu trừ'- 'cho thấy nó được pha tạp rất ít so với bộ phát và bộ thu. Vùng giữa được gọi là Cơ sở , và chính vùng này đóng vai trò như một cánh cổng, điều chỉnh dòng điện tích từ Bộ phát điện đến Bộ thu.

Sự pha tạp của bazơ chỉ bằng một phần mười của bộ sưu tập. Trong một bóng bán dẫn thực, chiều rộng của đế rất mỏng. Tổng chiều rộng của bóng bán dẫn sẽ gấp 150 lần chiều rộng của đế.

Theo cách tương tự, bằng cách kẹp một vùng P pha tạp nhẹ giữa vùng N pha tạp cao và vừa phải, chúng ta nhận được một bóng bán dẫn NPN như hình dưới đây.

Hoạt động của bóng bán dẫn 

Để xem bóng bán dẫn hoạt động như thế nào, chúng ta sẽ xem xét cách hoạt động của bóng bán dẫn PNP. Bóng bán dẫn NPN hoạt động giống như PNP, nhưng với điện áp và dòng điện bị đảo ngược.

Dưới đây là sơ đồ của bóng bán dẫn PNP. Người ta có thể thấy rằng bộ phát của nó được giữ tích cực hơn cơ sở và cơ sở tích cực hơn bộ thu. Khi gốc emitter được phân cực thuận và gốc thu được phân cực ngược, bóng bán dẫn được cho là ở trong vùng hoạt động. Đó là trong vùng hoạt động mà bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại, v.v. Vì vậy, chúng ta hãy nghiên cứu về nó.

Xem hình ảnh dưới đây để biết xu hướng hoạt động của bóng bán dẫn PNP.

Bây giờ giả sử chúng ta loại bỏ điện áp giữa cơ sở và bộ thu, do đó mạch trông như sau.

Hãy phân tích nó.

Cấu hình cơ sở chung 

Như tên gọi của nó, trong cấu hình cơ sở chung hoặc cơ sở nối đất, kết nối BASE chung cho cả tín hiệu đầu vào VÀ tín hiệu đầu ra. Tín hiệu đầu vào được áp dụng giữa đế của bóng bán dẫn và các cực phát, trong khi tín hiệu đầu ra tương ứng được lấy từ giữa đế và các cực thu như hình minh họa. Đầu cuối cơ sở được nối đất hoặc có thể được kết nối với một số điểm điện áp chuẩn cố định.

Dòng điện đầu vào chảy vào bộ phát là khá lớn vì nó là tổng của cả dòng điện cơ bản và dòng điện thu tương ứng, do đó, đầu ra dòng điện thu nhỏ hơn đầu vào dòng điện phát dẫn đến mức tăng dòng cho loại mạch này là "1" (thống nhất) hoặc ít hơn, nói cách khác là cấu hình cơ sở chung “làm suy giảm” tín hiệu đầu vào.

Nó có các thuộc tính sau

• trở kháng đầu vào thấp
• trở kháng đầu ra cao
• tăng điện áp cao
• thống nhất (hoặc ít hơn) mức tăng hiện tại

Hành động khuếch đại bóng bán dẫn 

Bóng bán dẫn được sử dụng rộng rãi như một thiết bị khuếch đại, và có thể cung cấp độ lợi điện áp, độ lợi dòng điện và độ lợi công suất. Hoạt động khuếch đại cơ bản có thể được hiểu bằng cách xem xét mạch của Hình 6.1. Mạch này được gọi là mạch cơ sở chung do thực tế là đầu nối cơ sở chung cho cả mạch đầu vào và đầu ra. Điện áp đầu vào được áp dụng giữa bộ phát và đế, trong khi điện áp đầu ra được phát triển trên điện trở tải RL. Một sự thay đổi nhỏ trong điện áp đầu vào Ii Vi tạo ra sự thay đổi trong dòng phát AlE được cho bởi trong đó re là trở kháng đầu vào của mạch. Sự thay đổi trong dòng phát tạo ra sự thay đổi điện áp đầu ra trên điện trở tải được cho bởi Độ lợi điện áp Av, là tỷ số giữa điện áp trên tải và điện áp đầu vào được cho bởi vì RL có thể được tạo ra lớn hơn nhiều so với re,

Cấu hình bộ phát chung 

Ngoài việc được sử dụng như một công tắc để chuyển dòng tải "BẬT" hoặc "TẮT" bằng cách điều khiển tín hiệu Cơ sở đến bóng bán dẫn, Bóng bán dẫn NPN cũng có thể được sử dụng để tạo ra một mạch cũng sẽ khuếch đại bất kỳ tín hiệu AC nhỏ nào được áp dụng cho Cơ sở của nó thiết bị đầu cuối. Nếu điện áp "xu hướng" DC phù hợp trước tiên được áp dụng cho đầu cực của bóng bán dẫn, do đó cho phép nó luôn hoạt động trong vùng hoạt động tuyến tính của nó, một mạch khuếch đại đảo ngược được gọi là Bộ khuếch đại phát chung được sản xuất. Một cấu hình Bộ khuếch đại phát chung như vậy được gọi là Bộ khuếch đại loại A. Hoạt động của Bộ khuếch đại loại A là hoạt động mà ở đó đầu cực cơ sở của bóng bán dẫn được phân cực theo cách mà bóng bán dẫn luôn hoạt động ở nửa giữa điểm cắt và điểm bão hòa của nó, do đó cho phép bộ khuếch đại bóng bán dẫn tái tạo chính xác nửa âm và dương của AC. tín hiệu đầu vào chồng lên điện áp Xu hướng DC. Nếu không có "Điện áp phân cực" này, chỉ một nửa dương của dạng sóng đầu vào sẽ được khuếch đại. Loại ampli này có nhiều ứng dụng nhưng được sử dụng phổ biến trong các mạch âm thanh như giai đoạn tiền khuếch đại và khuếch đại công suất. Với tham chiếu đến cấu hình bộ phát phổ biến được hiển thị bên dưới, một họ các đường cong thường được gọi là Đường đặc tính đầu ra, liên quan đến dòng thu đầu ra, (Ic) đối với điện áp bộ thu, (Vce) khi các giá trị khác nhau của dòng điện cơ bản, (Ib) được áp dụng cho bóng bán dẫn đối với bóng bán dẫn có cùng giá trị β. Một "Dòng tải" DC cũng có thể được vẽ trên các đường đặc tính đầu ra để hiển thị tất cả các điểm hoạt động có thể có khi các giá trị khác nhau của dòng điện cơ bản được áp dụng. Cần phải thiết lập giá trị ban đầu của Vce một cách chính xác để cho phép điện áp đầu ra thay đổi cả lên và xuống khi khuếch đại tín hiệu đầu vào AC và điều này được gọi là thiết lập điểm hoạt động hoặc Điểm sáng

Kiểm tra bóng bán dẫn 

Sử dụng đồng hồ vạn năng, chúng tôi kết nối đầu dò màu đỏ và đen với dây dẫn của bóng bán dẫn trước tiên, chúng tôi tìm đế bằng cách di chuyển đầu dò lên bất kỳ dây dẫn nào của bóng bán dẫn mà đầu dò vẫn nằm trên dây dẫn của bóng bán dẫn và đầu dò còn lại trên hai dây dẫn bất kỳ của bóng bán dẫn mà cơ sở. Collector (C), chúng tôi biểu thị rằng đầu dò màu đỏ là để tìm bộ thu, chúng tôi nhận thấy rằng khi chúng tôi đặt đầu dò đến đầu của trasistor, đồng hồ vạn năng sẽ lệch một nửa thang đo và bằng cách thay đổi vị trí, chúng tôi thấy rằng đồng hồ vạn năng lệch hơn một nửa tỉ lệ

Vỏ bóng bán dẫn và nhận dạng thiết bị đầu cuối 

Sau khi bóng bán dẫn được sản xuất bằng một trong các kỹ thuật, các đầu dẫn của bóng bán dẫn, điển hình là vàng, nhôm hoặc niken sau đó được gắn vào và toàn bộ cấu trúc được gói gọn trong một thùng chứa. Những thiết bị có kết cấu hạng nặng là thiết bị công suất cao, trong khi những thiết bị có vỏ hộp nhỏ (mũ đội đầu) hoặc thân nhựa là thiết bị có công suất thấp đến trung bình. Lưu ý kích thước rất nhỏ của thiết bị bán dẫn thực tế. Có dây liên kết bằng vàng, khung bằng đồng và lớp bọc bằng epoxy. Bốn (bốn) bóng bán dẫn silicon pnp riêng lẻ có thể được đặt trong 14 chân