1.TRANSISTOR

Năm 1951 William Schockley đã phát minh ra transistor, còn gọi là transistor lưỡng cực. Transistor là một thiết bị bán dẫn mà nó có thể khuếch đại các tín hiệu điện tử (dòng hoặc thế). Sự khám phá ra transistor đã dẫn đến việc tạo ra hàng loạt các thiết bị điện tử và các mạch tích hợp mà chúng ta thường gọi là các IC (Integrated  Circuits). Nhờ có IC mà ngày nay chúng ta có máy tính, truyền hình, điện thoại di động, người máy và v.v…

2.CẤU TẠO VÀ CÁC DÒNG ĐIỆN TRONG TRANSISTOR

Một transistor có 3 vùng bán dẫn NPN như hình 3-1. Vùng  dưới cùng là vùng Emitter (phát), vùng giữa gọi là vùng Base (gốc), vùng trên cùng gọi là vùng Collector (góp). Transistor như hình 3-1 gọi là transistor NPN.

Transistor cũng được chế tạo dưới dạng PNP. Hoạt  động của transistor NPN và transistor PNP về cơ bản giống nhau. Trong chương này chúng ta sẽ chỉ phân tích transistor NPN.

Trong transistor vùng emitter được pha tạp nhiều. Vùng base pha tạp rất ít. Vùng collector pha tạp trung bình.

Transistor trong hình 3-1 gồm 2 mối  nối PN: mối nối base-emitter và mối nối base-collector. Vì vậy có thể  xem như transistor gồm 2 diode nối ngược nhau. Cấu hình này chỉ đúng khi transistor không phân cực. Người ta thường dùng cấu hình này khi đo thử transistor. Nếu 2 diode trong transistor còn tốt thì nhiều khả năng transistor cũng còn tốt.

Transistor không phân cực giống như 2 diode nối ngược. Mỗi diode có một hàng rào thế cỡ 0.7V (đối với transistor Si). Khi nối transistor với nguồn ngoài, sẽ có các dòng điện qua các vùng khác nhau trong transistor.

Trong hình 3-2 dấu trừ biểu thị các electron tự do trong vùng emitter. Nguồn VBB phân cực thuận diode base – emitter. Trong khi nguồn Vcc phân cực ngược diode base-collector. Do emitter được pha tạp mạnh, nó phát  các electron vào base. Sự pha tạp ít của base có ý nghĩa là làm cho hầu hết các electron từ emitter không bị tái hợp mà sẽ đến collector. Collector có nghĩa là thu góp. Cực collector có nhiệm vụ thu các electron từ emitter.

Khi được phân cực, nếu thế VBB lớn hơn hàng rào thế, các electron từ emitter sẽ vào vùng base. Về mặt lý thuyết các electron này sẽ đi theo 2 hướng. Thứ nhất là vào vùng base qua RB để đến cực dương của nguồn  VBB. Thứ hai là vào collector. Do sự pha tạp của vùng base rất ít, nên hầu hết các electron di chuyển lên vùng collector. Tại đây nó bị hút về cực dương của nguồn Vcc qua điện trở Rc.

Hình 3-3 chỉ ra ký hiệu trên sơ đồ của một transistor. Theo định luật Kirchhoff, ta có:

IE = IB + IC                      (3-1)

Điều này chứng tỏ rằng: Dòng cực e bằng tổng của dòng cực c và dòng cực b.

Vì dòng cực b rất bé nên có thể xem rằng:

IE ≈ IC                                   (3-2)

Người ta định nghĩa Hệ số dc của transistor như sau:

dc  = IC / IE                      (3-3)

Lớn hơn 0.99 đối với các transistor công suất bé, còn đối với các transistor công suất lớn hơn 0.95.

Người ta cũng định nghĩa Hệ số khuyếch đại dòng một chiều:

dc = IC / IB                      (3-4)

Ví dụ: một transistor có dòng Ic =10mA, dòng Ib = 40µA thì

dc = 10mA/ 40µA  = 250

3.NỐI EMITTER CHUNG

Có 3 cách nối transistor thường dùng là:

• Nối E chung (Common Emitter-CE)
• Nối C chung (Common Collector-CC)
• Nối B chung (Common Base-CB)

Trong hình 3-4, phần chung là emitter vì nó được nối với phần đất (Ground – GND) của 2 nguồn VBB và VCC. Vì vậy mạch này gọi là mạch chung emitter. Mạch có 2 vòng kín: vòng base và vòng collector.

Trong mạch vòng base,diode base – emitter được phân cực bởi nguồn VBB. Điện trở RB để hạn chế dòng base. Bằng cách thay đổi VBB hoặc RB chúng ta có thể thay đổi dòng base và vì vậy có thể thay đổi dòng collector. Nói cách khác chúng ta có thể điều khiển dòng collector bằng cách điều khiển dòng base. Điều này rất quan trọng vì chúng ta có thể dùng một dòng bé (dòng base) để điều khiển một dòng lớn (dòng collector).

Lưu ý: Các chỉ số dưới dùng trong mạch transistor có ý nghĩa như sau:

• Chúng ta dùng cùng chỉ số dưới để biểu thị nguồn nuôi. Ví dụ VBB hoặc VCC.

• Ngược lại chúng ta dùng chỉ số dưới khác nhau để biểu thị hiệu điện thế giữa các điểm. Ví dụ VCE là hiệu điện thế giữa cực C và cực  E.

Ta có:

VCE  = VC – VE

VCB  = VC -VB

VBE   = VB -VE

Trong cách nối CE, do VE = 0 nên:

VCE  = VC

VBE   = VB