Transistor là một linh kiện bán dẫn dùng để khuếch đại hoặc chuyển đổi tín hiệu điện. Nó là một trong những phát minh quan trọng nhất trong lĩnh vực điện tử và đã đóng góp to lớn vào sự phát triển của các thiết bị điện tử hiện đại.
Cấu tạo của transistor
Transistor được cấu tạo từ các lớp vật liệu bán dẫn (thường là silicon hoặc germanium) được pha tạp để tạo ra hai loại vật liệu bán dẫn: loại n (negative, âm) và loại p (positive, dương). Có hai loại transistor chính:
- Transistor lưỡng cực (Bipolar Junction Transistor – BJT):
- NPN: Có cấu tạo gồm một lớp p kẹp giữa hai lớp n.
- PNP: Có cấu tạo gồm một lớp n kẹp giữa hai lớp p.
Cấu tạo của BJT gồm ba cực:
- Emitter (E): Phát ra các hạt mang điện.
- Base (B): Điều khiển dòng điện giữa emitter và collector.
- Collector (C): Thu nhận các hạt mang điện từ emitter qua base.
- Transistor hiệu ứng trường (Field-Effect Transistor – FET):
- JFET (Junction FET):
- N-channel: Có cấu tạo gồm một kênh n với hai vùng p ở hai bên.
- P-channel: Có cấu tạo gồm một kênh p với hai vùng n ở hai bên.
- MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor FET):
- N-channel: Có cấu tạo gồm một kênh n được điều khiển bởi điện áp trên cổng (gate).
- P-channel: Có cấu tạo gồm một kênh p được điều khiển bởi điện áp trên cổng (gate).
Cấu tạo của FET gồm ba cực:
- Source (S): Nguồn các hạt mang điện.
- Gate (G): Điều khiển dòng điện giữa source và drain.
- Drain (D): Thoát các hạt mang điện.
Nguyên lý hoạt động của transistor
- Nguyên lý hoạt động của BJT:
- NPN: Khi một điện áp dương được áp vào base-emitter, các electron từ emitter sẽ được tiêm vào base. Do base rất mỏng và ít doped, phần lớn các electron này sẽ di chuyển đến collector, tạo ra dòng điện từ collector đến emitter.
- PNP: Khi một điện áp âm được áp vào base-emitter, các lỗ trống từ emitter sẽ được tiêm vào base. Các lỗ trống này sẽ di chuyển đến collector, tạo ra dòng điện từ emitter đến collector.
- Nguyên lý hoạt động của FET:
- JFET: Dòng điện giữa source và drain được điều khiển bởi điện áp giữa gate và source. Khi điện áp này thay đổi, độ dẫn của kênh sẽ thay đổi, điều khiển dòng điện qua kênh.
- MOSFET: Dòng điện giữa source và drain được điều khiển bởi điện áp trên gate. Một điện trường tạo ra ở gate sẽ điều khiển độ dẫn của kênh, từ đó điều khiển dòng điện qua kênh.
Ứng dụng trong thực tế
Transistor có nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử, bao gồm:
- Khuếch đại tín hiệu: Transistor được dùng trong các mạch khuếch đại âm thanh, tín hiệu radio và tín hiệu video.
- Chuyển mạch điện tử: Transistor hoạt động như một công tắc điện tử trong các mạch số, điều khiển đèn LED, động cơ và các thiết bị khác.
- Bộ vi xử lý và bộ nhớ: Các vi xử lý và bộ nhớ trong máy tính và các thiết bị số khác sử dụng hàng triệu đến hàng tỷ transistor để thực hiện các phép tính và lưu trữ dữ liệu.
- Mạch tích hợp (IC): Transistor là thành phần cơ bản trong các mạch tích hợp, từ các vi mạch đơn giản đến các vi xử lý phức tạp.
Transistor đã cách mạng hóa ngành điện tử, mở đường cho sự phát triển của máy tính, thiết bị viễn thông và nhiều thiết bị điện tử hiện đại khác.
