Tranzito là gì? Phân loại và ứng dụng | Tổng Kho Valve
Ngày nay trong hầu hết các mạch điện lớn nhỏ của mỗi gia đình đều sẽ có sự góp mặt của một thiết bị mang tên tranzito. Nó đóng góp khá lớn vào việc vận hành của các mạch điện. Điển hình như chuyển đổi bật/tắt dòng điện hay khuếch đại dòng điện, năng lượng. Vậy chính xác thì tranzito là gì? Có các loại phổ biến nào đang được sử dụng và cách nó hoạt động ra sao?
Mục lục bài viết
1. Tranzito là gì?
Tranzito được định nghĩa là một thiết bị điện bán dẫn hay còn được gọi là bóng bán dẫn. Nó được thiết kế cơ bản với 3 chân để chuyển đổi hoặc khuếch đại các tín hiệu điện tử và năng lượng điện. Tranzito thường được phân loại thành Bóng bán dẫn tiếp giáp lưỡng cực (viết tắt là BJT), và Bóng bán dẫn hiệu ứng tiêu thụ (viết tắt là FET). Những thiết bị này giúp các máy móc như radio, máy vi tính, máy tính cầm tay mà chúng ta sử dụng ngày nay có thể hoạt động được.
Ngày nay các loại tranzito hiện đại đã và đang được sử dụng khá nhiều trong các bộ vi điều khiển (ví dụ như Arduino). Một số loại có thể kể tên như BC547, 2n2222, 2n3904,…
2. Phân loại tranzito và các biểu tượng mạch của nó
Ở phần trước, bài viết đã đề cập rằng có hai loại bóng bán dẫn là BJT và FET. Trong phần này, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về từng loại bóng bán dẫn và giải thích cách thức hoạt động của nó.
2.1. BJT (NPN và PNP) là gì và cách thức hoạt động
Thứ nhất, đối với BJT, nó có hai phiên bản là NPN và PNP với các ký hiệu mạch khác nhau.
Như chúng ta có thể thấy, cả hai phân loại NPN và PNP đều có các chân được dán nhãn: Bộ thu (C), đế (B) và bộ phát (E). Sự khác biệt giữa hai loại này có thể được phát hiện theo hướng mũi tên. Trong đó đối với NPN, mũi tên đang đi ra khỏi mạch trong khi đối với PNP, mũi tên đang đi vào.
Đối với bóng bán dẫn NPN, nó bao gồm một lớp chất bán dẫn pha tạp P nằm giữa hai lớp vật liệu pha tạp N. Trong đó các electron được truyền từ bộ phát sang bộ thu thay thế. Sau đó, bộ phát sẽ “phát” các electron vào phần đế, với phần đế điều khiển số electron mà bộ phát phát ra. Các electron phát ra cuối cùng được thu thập bởi bộ thu và gửi đến phần tiếp theo của mạch điện.
Trong khi đối với bóng bán dẫn PNP, nó bao gồm một lớp chất bán dẫn pha tạp N giữa hai lớp vật liệu pha tạp P. Trong đó dòng điện cơ sở đi vào bộ thu được khuếch đại. Về cơ bản, dòng điện vẫn được điều khiển bởi mạch nhưng di chuyển theo hướng ngược lại. Ngoài ra, thay vì phát ra các điện từ, bộ phát trong PNP phát ra các “lỗ trống” (một khái niệm không có điện từ), sau đó được thu thập bởi bộ thu.
2.2. FET là gì và cách thức hoạt động
Tranzito là gì? Cách thức hoạt động?
Bóng bán dẫn hiệu ứng tiêu thụ thường được phân loại là MOSFET. Được gọi là bóng bán dẫn hiệu ứng tiêu thụ bán dẫn oxit kim loại. Nó được chế tạo bằng các chân cắm gồm: Cổng, nguồn, máng. Với cấu trúc chân khác nhau nên nó hoạt động hơi khác so với tranzito BJT.
Để hiểu FET hoạt động như thế nào, chúng ta sẽ xem sơ đồ mạch điện điển hình như sau:
- Một khối hay còn gọi là đế của chất bán dẫn loại P đóng vai trò là đế cho MOSFET
- Hai mặt của chất nền loại P này được pha tạp với tạp chất loại N (được đánh dấu là n+)
- Các cực ống (Nguồn và Ống) sau đó được đưa ra từ hai chân sau
- Toàn bộ bề mặt đế được phủ một lớp silicon dioxide. Trong đó, silicon dioxide hoạt động như một loại vật liệu cách nhiệt
- Sau đó, một tấm kim loại cách điện mỏng được đặt lên trên silicon dioxide, hoạt động như một tấm tụ điện
- Một mạch DC được hình thành bằng cách kết nối nguồn điện áp giữa hai vùng loại N (thường được đánh dấu là màu đỏ)
3. So sánh tranzito BJT và MOSFET
Vừa rồi chúng ta đã đề cập đến cả hai loại tranzito là BJT và FET. Vậy hãy xem xét sự khác biệt của chúng.
- Thứ nhất, về định nghĩa. Trong khi MOSFET là loại tranzito hiệu ứng trường bán dẫn oxit kim loại thì BJT là một loại điện trở lưỡng cực có mối nối.
- Thứ hai, về cấu trúc phần cứng. MOSFET có 3 chân nối cực là cổng, nguồn, máng. Trong khi đó BJT có cấu tạo gồm: bộ phát, cơ sở và bộ thu.
- Thứ ba, về nguyên tắc hoạt động. Để MOSFET hoạt động, nó phụ thuộc vào điện áp ở điện cực cổng cách điện oxit. Còn đối với BJT, nó phụ thuộc vào dòng điện ở phần cấu tạo cơ sở.
- Thứ tư, về sự phù hợp của việc sử dụng. Người ta thường sử dụng MOSFET cho những ứng dụng điều khiển dòng điện, công suất cao hay các loại mạch tương tự và kỹ thuật số. Trong khi đó, BJT sẽ được dùng cho các mạch điện với dòng điện thấp hơn.
Mặc dù MOSFET có lợi thế hơn so với BJT như điều khiển điện áp, nhưng việc lựa chọn loại tranzito nào sẽ tùy thuộc vào mục đích ứng dụng của người dùng.
4. Những ứng dụng của tranzito là gì?
Một bóng bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất là làm công tắc điện tử trong các mạch kỹ thuật số hoặc làm bộ khuếch đại. Hãy cùng giải thích cách thức hoạt động của từng ứng dụng nhé.
4.1. Tranzito – Công tắc
Bật và tắt công tắc đối với bóng bán dẫn. Nó hoạt động như vậy bằng cách tạo ra hiệu ứng bật/tắt nhị phân của công tắc. Do đó không cần bộ truyền động để bật mà thay vào đó là điện áp. Một ứng dụng như vậy được sử dụng để kiểm soát dòng điện đến một phần khác của mạch điện. Nói cách khác, một dòng điện nhỏ chạy qua một phần của tranzito cho phép dòng điện lớn hơn nhiều chạy qua một phần khác của bóng bán dẫn.
Bóng bán dẫn như công tắc có thể được nhìn thấy trong chip bộ nhớ, nơi có hàng triệu bóng bán dẫn hiện diện, bật và tắt.
4.2. Tranzito – Bộ khuếch đại
Ngoài việc hoạt động như một công tắc, tranzito còn hoạt động như một bộ khuếch đại. Nó lấy dòng điện nhỏ và tạo ra dòng điện đầu ra cao hơn nhiều ở đầu vào. Những bóng bán dẫn như vậy thường được tìm thấy trong các sản phẩm như máy trợ thính, radio hoặc bất kỳ sản phẩm nào thuộc dải µV.
5. Lời kết
Như vậy, trên đây là tất cả những thông tin cơ bản về bóng bán dẫn – tranzito. Hi vọng với bài viết này từ Tổng Kho Valve, bạn đọc đã có được những hiểu biết cơ bản về tranzito là gì, các loại tranzito (BJT, FET), cùng nguyên lý hoạt động và ứng dụng của nó!
