Transistor là gì? Phân biệt transistor NPN và PNP

Transistor là từ ngữ chuyên ngành thông dụng đối với anh em điện tử. Tuy nhiên liệu anh em đã hiểu rõ về linh kiện này chưa

Transistor là một từ ngữ chuyên ngành vô cùng thông dụng đối với anh em làm nghề điện tử. Tuy nhiên, liệu anh em đã thực sự hiểu rõ về linh kiện "nhỏ nhưng có võ" này chưa? Transistor là gì? Cấu tạo như thế nào? Nguyên lý hoạt động ra sao? Làm thế nào để phân biệt transistor NPN và PNP? Hãy cùng Mecsu tìm hiểu tất tần tật trong bài viết chi tiết dưới đây nhé!

Transistor là gì?

Transistor (viết tắt của "Transfer Resistor") là một linh kiện điện tử bán dẫn chủ động. Nó được sử dụng như một phần tử khuếch đại (amplifying) hoặc một khóa điện tử (switching). Transistor có khả năng điều chỉnh dòng điện hoặc điện áp chạy qua nó, đóng vai trò như một "van cách ly" điều khiển dòng chảy của điện năng.

Nói một cách đơn giản dễ hiểu, transistor là linh kiện điện tử sử dụng một tín hiệu nhỏ (dòng điện hoặc điện áp) đặt ở một chân điều khiển để điều khiển một tín hiệu lớn hơn ở các chân còn lại. Do đó, chúng có hai chức năng chính: Khuếch đại tín hiệu và Đóng ngắt mạch điện (như một công tắc).

#1 Cấu tạo của Transistor (BJT)

Transistor lưỡng cực (BJT - Bipolar Junction Transistor) là loại phổ biến nhất. Cấu tạo của nó bao gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau, tạo thành hai mối tiếp giáp P - N. Cấu trúc này tương tự như hai con diode đấu ngược chiều nhau. Tùy vào cách sắp xếp các lớp bán dẫn, ta có hai loại transistor chính:

• PNP (Transistor Thuận): Gồm lớp bán dẫn N kẹp giữa hai lớp P.
• NPN (Transistor Ngược): Gồm lớp bán dẫn P kẹp giữa hai lớp N.

Ba lớp bán dẫn này được nối ra thành 3 cực (chân):

• Cực B (Base - Cực nền): Là cực điều khiển, nằm ở giữa. Lớp bán dẫn tại đây rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.
• Cực E (Emitter - Cực phát): Là cực cấp dòng điện.
• Cực C (Collector - Cực thu/góp): Là cực thu dòng điện.

Mặc dù E và C cùng loại bán dẫn (ví dụ cùng là N trong NPN), nhưng kích thước và nồng độ tạp chất của chúng khác nhau nên không thể hoán đổi vị trí cho nhau được.

#2 Nguyên lý hoạt động của Transistor

Vì cấu tạo chia thành 2 loại transistor thuận (PNP) và ngược (NPN), nên chiều dòng điện và điện áp phân cực của chúng cũng khác nhau, nhưng nguyên lý điều khiển cơ bản thì tương tự.

⇒ Nguyên lý hoạt động của Transistor ngược (NPN)

1. Cấp nguồn một chiều U_CE vào hai cực C và E (Dương vào C, Âm vào E). Lúc này, mối nối B-C bị phân cực ngược, không có dòng điện chạy qua (I_C ≈ 0), transistor ở trạng thái KHÓA.
2. Khi cấp một dòng điện điều khiển nhỏ I_B vào cực B (làm cho mối nối B-E phân cực thuận - U_BE > 0.6V), các electron từ cực E sẽ chảy sang cực B.
3. Do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng, phần lớn các electron này sẽ không đi ra theo chân B mà sẽ bị lực hút tĩnh điện từ cực C (đang có điện thế dương cao) kéo mạnh sang, tạo thành dòng điện lớn chạy từ C sang E (dòng I_C).
4. Dòng I_C này lớn gấp nhiều lần dòng I_B (thường từ 10 đến vài trăm lần).

Công thức quan hệ:

Trong đó:

• I_C: Dòng điện chạy qua mối CE (dòng tải).
• I_B: Dòng điện kích chạy vào mối BE.
• β (Beta): Hệ số khuếch đại dòng điện của transistor.

Tóm lại, một dòng điện nhỏ ở cực B (I_B) có thể điều khiển (đóng/mở hoặc thay đổi độ lớn) của một dòng điện lớn ở cực C (I_C).

⇒ Nguyên lý hoạt động của Transistor thuận (PNP)

Về cơ bản hoạt động giống như NPN, nhưng chiều dòng điện và cực tính điện áp thì ngược lại:

• Dòng điện chạy từ E sang C (khi transistor dẫn).
• Để transistor dẫn, cực B phải có điện áp thấp hơn cực E (U_BE < 0). Dòng I_B đi ra từ cực B.

#3 Transistor khác Thyristor (SCR) như thế nào?

Bên cạnh transistor, Thyristor (SCR) cũng là một linh kiện bán dẫn điều khiển công suất phổ biến. Vậy chúng khác nhau ở điểm nào?

Có bao nhiêu loại transistor?

Transistor được chia thành 2 loại chính dựa trên vật liệu bán dẫn và chiều dòng điện:

#1 Transistor NPN (Transistor Ngược)

Loại này phổ biến nhất. Ký hiệu trên sơ đồ là mũi tên ở cực E hướng RA NGOÀI.
Dòng điện chính (I_C) chảy từ C xuống E. Để kích hoạt, cần cấp điện áp dương vào cực B (so với E).

⇒ Ứng dụng đóng/ngắt mạch với NPN:

• Khi cực B không có điện (mức thấp/0V) → Transistor KHÓA (Ngắt mạch), đèn tắt.
• Khi cực B có điện (mức cao/>0.6V) → Transistor DẪN (Đóng mạch), dòng điện chảy từ C qua E xuống đất, đèn sáng.

#2 Transistor PNP (Transistor Thuận)

Ký hiệu trên sơ đồ là mũi tên ở cực E hướng VÀO TRONG.
Dòng điện chính chảy từ E xuống C. Để kích hoạt, cần cấp điện áp âm (hoặc thấp hơn E) vào cực B.

⇒ Ứng dụng đóng/ngắt mạch với PNP:

Nguyên lý ngược lại với NPN. Transistor PNP sẽ DẪN khi cực B được nối đất (mức thấp) và KHÓA khi cực B ở mức cao (bằng điện áp nguồn).

Làm thế nào để xác định chân Transistor (B, C, E) và loại (NPN/PNP)?

Để sử dụng transistor, việc đầu tiên là phải xác định được thứ tự các chân và loại của nó. Anh em có thể dùng đồng hồ vạn năng (VOM) kim để kiểm tra.

Bước 1: Xác định chân B (Base)

• Đặt đồng hồ ở thang đo điện trở x1 hoặc x10.
• Tiến hành đo ngẫu nhiên các cặp chân. Tìm chân nào mà khi đặt một que đo cố định vào đó, chạm que còn lại vào 2 chân kia thì kim đồng hồ đều lên. Chân cố định đó chính là cực B.

Bước 2: Xác định loại NPN hay PNP

• Sau khi tìm được chân B, hãy nhìn vào que đo đang đặt ở chân B.
• Nếu que ở chân B là Que Đen (cực dương của pin trong đồng hồ kim) → Transistor là loại NPN.
• Nếu que ở chân B là Que Đỏ (cực âm của pin) → Transistor là loại PNP.

Bước 3: Xác định chân C và E

Chuyển đồng hồ sang thang đo x100 hoặc x1k.

• Với Transistor NPN: Giả sử một chân là C, chân kia là E. Đặt que Đen vào C, que Đỏ vào E. Dùng ngón tay chạm (hoặc dùng điện trở) nối tắt giữa chân B và C (kích dòng). Nếu kim lên nhiều thì giả thiết đúng (chân nối que đen là C). Nếu kim lên ít hoặc không lên thì đổi lại.
• Với Transistor PNP: Tương tự nhưng đổi chiều que đo (Que Đỏ vào C, que Đen vào E).

MUA NGAY HÀNG CÔNG NGHIỆP GIÁ TỐT TẠI MECSU

Tham khảo thêm tại Mecsu

>>> 100+ Mã Sản Phẩm Dây Rút: https://mecsu.vn/san-pham/quat.nKKQ

>>> 1000+ Mã Sản Phẩm Đầu Cosse: https://mecsu.vn/san-pham/dau-cosse.Q1j

Mời anh em đọc thêm:

• Thyristor là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
• Servo là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động servo

Trên đây là những thông tin chi tiết về linh kiện bán dẫn transistor, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và cách phân biệt NPN/PNP. Hy vọng bài viết này của Mecsu đã mang lại cho anh em những kiến thức bổ ích để ứng dụng vào công việc và học tập!