Thiết bị bán dẫn Transistor
Một phần tử điện tử rất quan trọng là Thiết bị bán dẫn Transistor. Một bóng bán dẫn bao gồm ba khu vực chấm và do đó có sẵn trong hai cách bố trí cơ bản: NPN hoặc PNP. Phía bên trái hiển thị nguyên tắc hoạt động của bóng bán dẫn, tương tự như một thiết bị mở cổng. Nếu không có nước chảy qua kênh nhỏ thì không có nước chảy qua kênh lớn do cửa đóng.
Nguyên lý hoạt động của Transistor
Nếu cấp nước vào kênh nhỏ, cửa nhỏ sẽ được mở ra và nước cũng có thể chảy trong kênh lớn hơn. Bằng cách này, dòng nước nhỏ có thể kiểm soát dòng nước lớn hơn nhiều. (Khuếch đại tín hiệu). Chức năng tương tự được thực hiện bởi một bhiết bị bán dẫn Transistor; chỉ là môi trường được thay đổi thành các electron. Một bóng bán dẫn có ba điểm kết nối: cực phát, chân đế và cực thu. Chức năng của bộ phát là cung cấp các chất mang điện tích, đế điều khiển dòng chảy của các chất mang điện và bộ thu sẽ nhận chúng. Như một ví dụ, chúng ta hãy xem xét Thiết bị bán dẫn Transistor NPN.
Thiết bị bán dẫn Transistor này có hai khu vực tiếp xúc PN với chức năng chặn được biết đến từ diode. Nếu một điện áp được đặt giữa bộ phát và bộ thu, không có dòng điện nào có thể chạy qua khi vùng chặn được tăng lên do sự di chuyển của các electron về phía cực cộng. Nhưng nếu thêm một điện áp xấp xỉ 0,7 Volt (hoặc hơn) được đặt vào vùng gốc, các electron được cung cấp cho vùng cơ bản, sẽ lấp đầy các lỗ trống trong vùng cơ bản.
Do đó, một dòng điện cơ bản nhỏ đang chạy làm giảm số lượng lỗ. Do số lượng lỗ trống giảm, chức năng chặn bị loại bỏ và một lượng lớn các điện tử bây giờ có thể chạy giữa bộ thu và bộ phát. Lượng dòng điện chạy giữa bộ phát và bộ thu phụ thuộc vào dòng điện được cung cấp cho đế. Do đó, máy phát không chỉ có thể được sử dụng như một công tắc, mà còn như một bộ khuếch đại, vì dòng điện lớn có thể được điều khiển bằng dòng điện nhỏ.
Tính năng chuyển mạch trong thiết bị bán dẫn Transistor
Trong trường hợp chuyển mạch bóng bán dẫn được sử dụng như một công tắc điện tử. Bóng bán dẫn có thể bật hoặc tắt mạch điện. Sự khác biệt giữa bóng bán dẫn và công tắc cơ học là bóng bán dẫn không chứa bất kỳ bộ phận chuyển động nào và do đó không dễ bị vỡ. Bóng bán dẫn cũng được vận hành bởi một dòng điện chứ không phải bởi một lực cơ học, chẳng hạn như đẩy ngón tay. Điều này cho phép bóng bán dẫn chuyển đổi giữa bật / tắt nhanh hơn nhiều so với bóng bán dẫn cơ học.
Khuếch đại trong thiết bị bán dẫn Transistor
Trong trường hợp khuếch đại bóng bán dẫn được sử dụng để khuếch đại tín hiệu. Một ví dụ về tín hiệu như vậy có thể là âm thanh. Âm thanh đi vào micrô được chuyển đổi thành tín hiệu điện được khuếch đại trong bóng bán dẫn. Tín hiệu âm thanh được khuếch đại này sau đó sẽ đi qua mạch cho đến khi nó đến loa. Loa này chuyển đổi tín hiệu âm thanh điện trở lại thành âm thanh. Âm thanh ra khỏi loa giống như âm thanh vào micrô nhưng được khuếch đại.
Thiết bị bán dẫn Transistor MOSFET
Thiết bị bán dẫn Transistor MOSFET (Thiết bị bán dẫn Transistor hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại) được chế tạo khác so với bóng bán dẫn thông thường, nhưng chức năng chung là giống nhau. Thiết bị bán dẫn Transistor được tạo thành từ các lớp silicon với các loại pha tạp khác nhau. Các điện cực trong loại bóng bán dẫn này được gọi là nguồn, cống và cổng.
Dòng điện chạy từ nguồn đến cống được kiểm soát với điện tích của cổng, được làm bằng vật liệu dẫn điện cao. Để hoạt động bình thường, cổng cần phải được cách điện với phần còn lại của bóng bán dẫn. Lớp cách nhiệt này được làm bằng oxit silic bao quanh cổng. Thiết bị bán dẫn Transistor MOSFET trong mẫu là một bóng bán dẫn kênh n. Nếu chúng ta thay đổi sự pha tạp của nguồn và thoát từ n sang p, và chất nền loại p thành loại n thì nó sẽ là một bóng bán dẫn kênh p.
Chức năng vẫn như cũ, nhưng với các cực đã thay đổi. Khi điện áp (điện tích) của cổng bị thay đổi, ít nhiều điện tử bị hút khỏi khu vực chất nền loại p. (Mặc dù có rất nhiều lỗ trống trong chất nền p nhưng vẫn còn một số electron trong đó). Khi một lượng điện tử nhất định tập trung ở khu vực cổng, bóng bán dẫn trở nên dẫn điện. Dòng điện cao hơn ở cổng làm cho độ dẫn điện cao hơn. Với tín hiệu đầu vào cổng, bạn có thể tăng dòng điện từ nguồn đến cống (tín hiệu đầu ra) cũng như giảm nó. Ví dụ, một ứng dụng điển hình của Thiết bị bán dẫn Transistor MOSFET là điều khiển tốc độ của quạt thổi.
Thiết bị bán dẫn Thyristor
Thyristor là một bán dẫn bốn lớp, với một chuỗi PNPN. Các kết nối chính nằm ở cực dương (lớp P) và cực âm (lớp N). Nguồn cung cấp điều khiển nằm ở lớp P gần với cực âm. Nếu cực dương được nối với cực cộng và cực âm với cực trừ, các lỗ trống đang chảy từ cực dương và các điện tử đang chảy từ cực âm vào Thyristor. Bằng cách này, các lớp chặn 1 và 3 bị loại bỏ, nhưng lớp 2 vẫn không dẫn điện.
Không có dòng điện chạy qua. Nếu điện cực điều khiển được cung cấp thêm dòng điện, lớp chặn 2 cũng bị loại bỏ (tương tự như điều kiện bóng bán dẫn) và dòng điện có thể chạy qua. Khi dòng điện chính đã bắt đầu chạy, Thyristor vẫn chạy ngay cả khi dòng điện điều khiển bị tắt.
Dòng điện chính sẽ tiếp tục chạy cho đến khi dòng điện chính tự ngắt. Sau khi ngắt dòng điện chính, Thyristor lại không dẫn điện cho đến khi cấp dòng điện điều khiển. Thyristor được sử dụng làm công tắc hoặc bộ chỉnh lưu có thể điều khiển. So với bóng bán dẫn, nó có thể chuyển dòng cao hơn nhiều và nó cũng có thể chống lại điện áp cao hơn nhiều theo hướng chặn.
