Transistor (PNP và NPN) lưỡng cực

Phân loại và các loại bóng bán dẫn khác nhau | BJT, FET, NPN, PNP

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ tìm hiểu về phân loại và các loại Transitor khác nhau. Transitor trở thành một thành phần thiết yếu trong thiết bị điện tử hiện đại và chúng ta không thể tưởng tượng được Thế giới không có Transitor.

Mục lục
Giới thiệu
Sơ đồ cây bóng bán dẫn
Các loại bóng bán dẫn
Transitor Transitor
Transitor NPN
Transitor PNP
FET (Transitor hiệu ứng trường)
JFE (Transitor hiệu ứng trường-trường)
J-Channel
J-Channel
MOSFE
MOSFET kênh N
MOSFET kênh P
Các bóng bán dẫn dựa trên chức năng
Transitor tín hiệu nhỏ
Transitor chuyển mạch nhỏ
Transitor công suất
Transitor tần số cao
Transitor hình ảnh
Transitor không biến đổi:
Bài viết liên quan:
Giới thiệu

Transitor là một thiết bị bán dẫn được sử dụng để khuếch đại tín hiệu cũng như trong các mạch chuyển mạch. Thông thường bóng bán dẫn được làm bằng vật liệu rắn chứa ba cực như bộ phát (E), Base (B) và Collector (C) để kết nối với các thành phần khác trong mạch. Một số bóng bán dẫn chứa thiết bị đầu cuối thứ tư cũng có nghĩa là chất nền (S). Transitor là một trong những thành phần hoạt động.

Từ thời điểm phát minh ra bóng bán dẫn đầu tiên cho đến ngày nay, các bóng bán dẫn được phân loại thành các loại khác nhau tùy thuộc vào việc xây dựng hoặc vận hành, chúng được giải thích bằng sơ đồ cây như dưới đây.

Sơ đồ cây bóng bán dẫn

Việc phân loại bóng bán dẫn có thể được hiểu bằng cách quan sát sơ đồ cây trên. Transitor về cơ bản được phân thành hai loại; chúng là Transitor Bipolar Junction (BJT) và Transitor hiệu ứng trường (FET). Các BJT một lần nữa được phân loại thành các bóng bán dẫn NPN và PNP. Các bóng bán dẫn FET được phân loại thành JFE và MOSFET.

Các bóng bán dẫn của FET được phân loại thành JFE kênh N và JFE kênh P tùy thuộc vào chức năng của chúng. Các bóng bán dẫn MOSFET được phân loại thành chế độ Suy giảm và chế độ Tăng cường. Các bóng bán dẫn chế độ tăng cường và suy giảm một lần nữa được phân loại thành kênh NFE và kênh P.

Ngày nay, các ống chân không được thay thế bằng các bóng bán dẫn vì các bóng bán dẫn có nhiều lợi ích hơn các ống chân không. Các bóng bán dẫn có kích thước nhỏ và nó đòi hỏi điện áp thấp để hoạt động và nó cũng có công suất tiêu tán thấp. Do những lý do này, bóng bán dẫn được sử dụng trong nhiều ứng dụng như bộ khuếch đại, mạch chuyển mạch, bộ dao động và trong hầu hết các mạch điện tử.

Các loại bóng bán dẫn

Transitor là sự sắp xếp thích hợp của các vật liệu bán dẫn khác nhau. Các vật liệu bán dẫn chung được sử dụng cho bóng bán dẫn là silicon, gecmani và gali-arsenide. Về cơ bản các bóng bán dẫn được phân loại tùy thuộc vào cấu trúc của chúng. Mỗi loại bóng bán dẫn có những đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm riêng.

Một số bóng bán dẫn được thiết kế chủ yếu cho mục đích chuyển mạch, một số khác được thiết kế cho mục đích khuếch đại và một số bóng bán dẫn được thiết kế cho cả mục đích khuếch đại và chuyển mạch. Tùy thuộc vào cấu trúc, các bóng bán dẫn được phân loại thành BJT và FET.

Transitor Transitor

Transitor nối thường được gọi là Transitor Bipolar Junction Transitor (BJT). Các bóng bán dẫn BJT có ba thiết bị đầu cuối có tên là emitter (E), Base (B), Collector (C). Tên của chính nó chỉ ra rằng nó có hai điểm nối giữa chất bán dẫn loại p và loại n. Các bóng bán dẫn BJT được phân loại thành các bóng bán dẫn NPN và PNP tùy thuộc vào cấu trúc.

Không giống như các bóng bán dẫn FET, các bóng bán dẫn BJT là các thiết bị được điều khiển hiện tại. Nếu một lượng nhỏ dòng điện chạy qua cơ sở của bóng bán dẫn BJT thì nó gây ra dòng điện lớn từ bộ phát đến bộ thu. Các bóng bán dẫn BJT có trở kháng đầu vào thấp và nó gây ra dòng điện lớn thông qua bóng bán dẫn.

Các bóng bán dẫn BJT chỉ là các bóng bán dẫn được BẬT bởi dòng điện đầu vào được cấp cho cơ sở. Các bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực có thể hoạt động trong ba khu vực, chúng là
Vùng cắt: Ở đây bóng bán dẫn ở trạng thái 'TẮT' tức là dòng điện chạy qua bóng bán dẫn bằng không.
Vùng hoạt động: Ở đây bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại.
Vùng bão hòa: Ở đây, bóng bán dẫn ở trạng thái 'BẬT' hoàn toàn và cũng hoạt động như một công tắc đóng.

Transitor NPN

NPN là một trong hai loại Transitor Bipolar Junction (BJT). Transitor NPN bao gồm hai vật liệu bán dẫn loại n và chúng được phân tách bằng một lớp mỏng bán dẫn loại p. Ở đây các hạt mang điện đa số là electron và lỗ trống là hạt mang điện thiểu số. Dòng điện tử chuyển từ bộ phát sang bộ thu tạo thành dòng chảy trong bóng bán dẫn qua cực cuối.

Một lượng nhỏ dòng điện tại thiết bị đầu cuối cơ sở gây ra dòng điện lớn từ bộ phát đến bộ thu. Ngày nay, bóng bán dẫn lưỡng cực thường được sử dụng là bóng bán dẫn NPN, bởi vì độ linh động của điện tử lớn hơn độ linh động của lỗ trống. Phương trình chuẩn cho dòng điện chạy trong bóng bán dẫn là

I E = I B + I C

Các ký hiệu và cấu trúc cho các bóng bán dẫn NPN được đưa ra dưới đây.

Transitor PNP

PNP là một loại Transitor Bipolar Junction (BJT) khác. Các bóng bán dẫn PNP chứa hai vật liệu bán dẫn loại p và được ngăn cách bởi một lớp bán dẫn loại n mỏng. Các hạt mang điện đa số trong các bóng bán dẫn PNP là các lỗ trống và các electron là các hạt mang điện tích thiểu số. Mũi tên trong cực phát của bóng bán dẫn chỉ ra dòng điện thông thường. Trong bóng bán dẫn PNP dòng chảy từ Emitter đến Collector.

Transistor PNP được BẬT khi thiết bị đầu cuối cơ sở được kéo về mức THẤP đối với bộ phát. Biểu tượng và cấu trúc cho bóng bán dẫn PNP được hiển thị dưới đây.

FET (Transitor hiệu ứng trường)

Transitor hiệu ứng trường (FET) là một loại bóng bán dẫn khác. Về cơ bản các bóng bán dẫn FET có ba thiết bị đầu cuối là cổng (G), Drain (D) và Source (S). Các bóng bán dẫn FET được phân loại thành các bóng bán dẫn Hiệu ứng trường nối (JFE) và các bóng bán dẫn Cổng cách điện FET (IG-FET) hoặc bóng bán dẫn MOSFET. Đối với các kết nối trong mạch, chúng tôi cũng xem xét thiết bị đầu cuối thứ tư được gọi là cơ sở hoặc chất nền. Các bóng bán dẫn FET có quyền kiểm soát kích thước và hình dạng của kênh giữa nguồn và cống được tạo ra bởi điện áp đặt vào. Các bóng bán dẫn FET là các bóng bán dẫn đơn cực vì chúng thực hiện hoạt động kênh đơn trong đó các bóng bán dẫn BJT là các bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực. Các bóng bán dẫn FET có mức tăng dòng điện cao hơn các bóng bán dẫn BJT.

JFE (Transitor hiệu ứng trường-trường)

Transistor hiệu ứng trường-trường (JFE) là một loại bóng bán dẫn FET sớm nhất và đơn giản. Các JFE này được sử dụng làm công tắc, bộ khuếch đại và điện trở. Transitor này là một thiết bị kiểm soát điện áp. Nó không cần bất kỳ xu hướng hiện tại. Điện áp được áp dụng giữa cổng và nguồn điều khiển dòng điện giữa nguồn và cống của bóng bán dẫn. Các bóng bán dẫn JFE có sẵn trong cả hai loại kênh N và kênh P.

J-Channel

Trong JFE kênh N, dòng điện là do các electron. Khi điện áp được đặt giữa cổng và nguồn, một kênh được hình thành giữa nguồn và cống cho dòng điện. Kênh này được gọi là kênh N. Ngày nay, bóng bán dẫn JFE kênh N là loại thích hợp nhất so với JFE kênh P. Các ký hiệu cho bóng bán dẫn JFE kênh N được đưa ra dưới đây.

J-Channel

Trong bóng bán dẫn JFE này, dòng chảy hiện tại là do các lỗ. Kênh giữa nguồn và cống được gọi là kênh P. Các ký hiệu cho bóng bán dẫn JFE kênh P được đưa ra dưới đây. Ở đây dấu mũi tên chỉ hướng của dòng chảy hiện tại.

MOSFE

Transitor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại (MOSFET) là loại hữu dụng nhất trong số tất cả các bóng bán dẫn. Tên của chính nó chỉ ra rằng nó có chứa cổng kim loại. MOSFET có bốn cống, nguồn, cổng và thân hoặc đế (B). MOSFE có nhiều ưu điểm so với BJT và JFE, chủ yếu là nó cung cấp trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp. Nó được sử dụng trong các mạch điện thấp, chủ yếu trong các công nghệ thiết kế chip.

Các bóng bán dẫn MOSFET có sẵn trong các loại cạn kiệt và tăng cường. Hơn nữa, các loại cạn kiệt và tăng cường được phân loại thành các loại kênh N và kênh P.

MOSFET kênh N

MOSFET có vùng kênh N giữa nguồn và cống được gọi là MOSFET kênh N. Ở đây, các thiết bị đầu cuối nguồn và cổng được pha tạp nhiều với vật liệu loại n và chất nền được pha tạp với vật liệu bán dẫn loại p. Ở đây dòng chảy giữa nguồn và cống là do các điện tử. Điện áp cổng điều khiển dòng điện trong mạch. MOSFET kênh N được ưu tiên nhất so với MOSFET kênh P vì độ linh động của điện tử cao hơn độ linh động của lỗ trống. Các ký hiệu cho bóng bán dẫn MOSFET kênh N được đưa ra dưới đây.

MOSFET kênh P

MOSFET có vùng kênh P giữa nguồn và cống được gọi là MOSFET kênh P. Ở đây, các thiết bị đầu cuối nguồn và cống được pha tạp nhiều với vật liệu loại P và chất nền được pha tạp với vật liệu loại N. Dòng chảy giữa nguồn và cống là do nồng độ lỗ. Điện áp đặt tại cổng sẽ điều khiển dòng điện qua vùng kênh. Các ký hiệu cho các bóng bán dẫn MOSFET kênh P trong các loại cạn kiệt và tăng cường được đưa ra dưới đây.

TRỞ LẠI ĐẦU TRANG
Các bóng bán dẫn dựa trên chức năng

Các bóng bán dẫn cũng được phân loại tùy thuộc vào các chức năng có nghĩa là những gì các bóng bán dẫn làm. Các loại bóng bán dẫn khác nhau dựa trên chức năng của chúng được giải thích dưới đây.

Transitor tín hiệu nhỏ

Chức năng cơ bản của bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ là khuếch đại tín hiệu nhỏ ngay cả những bóng bán dẫn này được sử dụng cho mục đích chuyển mạch. Các bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ có sẵn trên thị trường dưới dạng các bóng bán dẫn NPN và PNP. Chúng ta có thể thấy một số giá trị trên thân của bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, giá trị này biểu thị hFE của bóng bán dẫn.

Tùy thuộc vào giá trị hFE này, chúng ta có thể hiểu công suất của bóng bán dẫn để khuếch đại tín hiệu. Các giá trị hFE có mặt trong phạm vi từ 10 đến 500. Giá trị hiện tại của bộ thu của các bóng bán dẫn này là 80 đến 600mA. Loại bóng bán dẫn này hoạt động với dải tần từ 1 đến 300 MHz. Tên của bóng bán dẫn chỉ ra rằng các bóng bán dẫn này khuếch đại các tín hiệu nhỏ sử dụng điện áp và dòng điện nhỏ, chẳng hạn như vài milli volt và milli ampe dòng điện.

Các bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ được sử dụng trong hầu hết các loại thiết bị điện tử và các bóng bán dẫn này cũng được sử dụng trong một số ứng dụng, một số trong số chúng là công tắc ON hoặc OFF để sử dụng chung, trình điều khiển diode LED, Trình điều khiển rơle, Chức năng tắt âm thanh, Mạch hẹn giờ, Diode hồng ngoại khuếch đại, mạch cung cấp Bias, vv

Transitor chuyển mạch nhỏ ( xem thêm transistor c1815)

Các bóng bán dẫn chuyển mạch nhỏ là các bóng bán dẫn chủ yếu được sử dụng để chuyển đổi sau đó cũng được sử dụng để khuếch đại. Giống như các bóng bán dẫn tín hiệu nhỏ, các bóng bán dẫn chuyển mạch nhỏ cũng có sẵn ở dạng NPN và PNP và các loại bóng bán dẫn này cũng có giá trị hFE. Phạm vi giá trị hFE cho các bóng bán dẫn này là từ 10 đến 200. Ở giá trị hFE 200, các bóng bán dẫn không phải là bộ khuếch đại tốt mặc dù chúng hoạt động như các công tắc tốt hơn. Các giá trị hiện tại của bộ thu nằm trong khoảng từ 10 đến 1000mA. Những bóng bán dẫn này được sử dụng chủ yếu , bạn nên them khảo dòng C1805 để biết thêm chi tiết, trong các ứng dụng chuyển mạch.

Transitor công suất

Các bóng bán dẫn được sử dụng trong các bộ khuếch đại công suất cao và nguồn cung cấp năng lượng được gọi là các bộ khuếch đại công suất điện tử. Thiết bị đầu cuối collector của bóng bán dẫn này được kết nối với đế của một thiết bị kim loại và cấu trúc này hoạt động như một bộ tản nhiệt làm tiêu hao năng lượng dư thừa cho các ứng dụng.

Các loại bóng bán dẫn này có sẵn ở dạng bóng bán dẫn NPN, PNP và Darlington. Ở đây, các giá trị hiện tại của bộ sưu tập nằm trong khoảng từ 1 đến 100A. Dải tần hoạt động từ 1 đến 100 MHz. Giá trị công suất của các bóng bán dẫn này nằm trong khoảng từ 10 đến 300W. Tên của bóng bán dẫn chỉ ra rằng các bóng bán dẫn điện được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu công suất cao, điện áp cao và dòng điện cao.

Transitor tần số cao

Các bóng bán dẫn tần số cao được sử dụng cho các tín hiệu nhỏ hoạt động ở tần số cao và chúng được sử dụng trong các ứng dụng chuyển mạch tốc độ cao. Transitor tần số cao còn được gọi là Transitor RF. Các bóng bán dẫn này có giá trị tần số tối đa khoảng 2000 MHz. Giá trị hiện tại của bộ thu (IC) nằm trong khoảng từ 10 đến 600mA. Các loại bóng bán dẫn này cũng có sẵn ở dạng NPN và PNP. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng của tín hiệu tần số cao và các bóng bán dẫn này phải BẬT hoặc TẮT ở tốc độ cao. Các bóng bán dẫn này được sử dụng trong các mạch dao động và khuếch đại HF, VHF, UHF, CATV và MATV.

Transitor hình ảnh

Các bóng bán dẫn hình ảnh là các bóng bán dẫn hoạt động tùy thuộc vào ánh sáng có nghĩa là các bóng bán dẫn này nhạy cảm với ánh sáng. Các bóng bán dẫn hình ảnh chung không có gì ngoài một bóng bán dẫn lưỡng cực có chứa khu vực nhạy cảm ánh sáng thay vì thiết bị đầu cuối cơ sở. Các bóng bán dẫn hình ảnh chỉ có 2 thiết bị đầu cuối thay vì 3 thiết bị đầu cuối chung. Các bóng bán dẫn hoạt động tùy thuộc vào ánh sáng. Khi vùng nhạy sáng là tối thì không có dòng điện trong bóng bán dẫn tức là bóng bán dẫn ở trạng thái TẮT.

Khi khu vực nhạy cảm với ánh sáng tiếp xúc với ánh sáng thì một lượng nhỏ dòng điện tạo ra tại cực cuối và nó gây ra dòng điện lớn từ bộ thu đến bộ phát. Các bóng bán dẫn hình ảnh có sẵn trong cả hai loại bóng bán dẫn BJT và FET. Chúng được đặt tên là hình ảnh-BJT và hình ảnh FET.

Không giống như các BJT ảnh, các FET ảnh đang tạo ra dòng điện cổng bằng cách sử dụng ánh sáng để điều khiển dòng chảy giữa cống và các thiết bị đầu cuối nguồn. Photo-FET nhạy cảm với ánh sáng hơn so với ảnh BJT. Các biểu tượng cho hình ảnh-BJT và hình ảnh FET được hiển thị ở trên.

Transitor không biến đổi:

Các bóng bán dẫn không biến đổi chỉ được sử dụng như các công tắc điều khiển bằng điện. Những bóng bán dẫn này không chứa bất kỳ đặc điểm khuếch đại nào vì thiết kế của chúng. Đây thường là ba bóng bán dẫn chì. Bây giờ chúng ta thấy hoạt động của bóng bán dẫn không biến đổi. Nếu không có sự khác biệt tiềm năng giữa bộ phát và bất kỳ một trong các thiết bị đầu cuối cơ sở (B1 hoặc B2) thì một lượng nhỏ dòng chảy giữa B1 và B2.

Nếu một lượng điện áp đủ được đặt vào cực phát, thì dòng cao sẽ tạo ra ở cực phát và nó thêm vào dòng điện nhỏ giữa B1 và B2, khi đó nó gây ra dòng điện lớn trong bóng bán dẫn. Ở đây, dòng phát là nguồn hiện tại chính cho tổng dòng trong bóng bán dẫn. Dòng điện giữa các cực B1 và B2 rất nhỏ, vì lý do này các bóng bán dẫn này không phù hợp cho mục đích khuếch đại.