TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ──────── ─────── BÁO CÁO NHÓM HỌC PHẦN VẬT LÝ 1 CHỦ ĐỀ TRANZITO Sinh viên thực hiện Lớp – Khóa CODT4 – K Giáo viên hướng dẫn Hà Nam, tháng 7 năm 2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 1 Bảng phân công công việc 3 PHẦN NỘI DUNG BÁO CÁO 4 I Tổng quan về Transistor 4 II Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động, chức năng và cách lắp mạch 5 1 Cấu tạo 5 2 Nguyên tắc hoạt động 5 3 Chức năng 6 4 Cách lắp mạch 7 III Xác định loại Transistor bằng đông hồ đo điện đa năng 9 1 Phâ.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA: CƠ KHÍ
──────── * ───────
BÁO CÁO NHÓM HỌC PHẦN: VẬT LÝ 1
CHỦ ĐỀ: TRANZITO
Sinh viên thực hiện:
Giáo viên hướng dẫn:
Trang 2MỤC LỤC
1 Bảng phân công công việc 3
II Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động, chức năng và cách lắp mạch 5
2 Nguyên tắc hoạt động 5
III Xác định loại Transistor bằng đông hồ đo điện đa năng 9
1 Phân loại Transistor 9
2 Phân biệt tín hiệu NPN và PNP 9
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Vật lý là ngành khoa học tự nhiên rất thú vị bao gồm nhiều lĩnh vực khác nhau,
có thể kể đến Quang học (phản xạ, khúc xạ, tán sắc, ), Cơ học(lực, chuyển động, vận tốc, ), Điện(điện trường, từ trường,…), Hạt nhân(phóng xạ, đồng vị,…) Vật lý
là một mắt xích then chốt trong việc kết nối các ngành khoa học, mọi lĩnh vực trong đời sống, phục vụ nhu cầu của con người: Sản xuất công nghiệp, Giao thông vận tải, Công nghệ thông tin và truyền thông, Y học,…
Hiểu được tầm quan trọng của vật lý, không phải ngẫu nhiên học sinh được trang
bị kiến thức thức về môn vật lý xuyên suốt từ bậc THCS, bậc THPT rồi lên tới giáo dục Đại học Trong đó, Vật lý đại cương 1 là một trong những học phần bắt buộc và cần thiết trang bị cho sinh viên để nắm được những kiến thức căn bản về Cơ học và Điện – Từ, là kiến thức cơ sở để phát triển cho các môn chuyên ngành tiếp theo, đặc biệt là đối với sinh viên khối kỹ thuật
Linh kiện bán dẫn đang ngày càng phổ biến trong các thiết bị điện tử bởi tính nhỏ gọn Linh kiện bán dẫn sử dụng dẫn truyền điện tử ở trạng thái rắn trái ngược với các trạng thái truyền điện tử phát xạ nhiệt hay khí trong chân không cao như ở các đèn điện tử chân không Vì thế linh kiện bán dẫn đã thay thế các linh kiện khác trong hầu hết các ứng dụng Transistor chính là một trong số các linh kiện bán dẫn đó Transistor có ứng dụng rộng rãi trong đời sống, do đó, ta đã được tìm hiểu
về loại linh kiện này trong chương trình Vật lý 11 và Công nghệ 12 Và trong bài báo cáo này, tập thể thành viên nhóm 6 xin được phép giới thiệu về linh kiện
Transistor, nguyên tắc hoạt động, chức năng, cách mắc mạch transistor cơ bản và cách xác định loại transistor bằng đồng hồ đo điện đa năng
Trang 4Bảng phân công công việc
hoàn thành
Mức độ hoàn thành
(tổng của các thành viên là 100%) Phạm Thị Xuân - Tìm hiểu chung về
Transistor
- Tìm hiểu chi tiết về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động, chức năng và cách mắc mạch transistor cơ bản
2 ngày (6/7 – 8/7)
30%
Lưu Tuấn Vũ - Tìm hiểu chung về
Transistor
- Tìm hiểu chi tiết cách xác định loại transistor npn hay pnp bằng đồng hồ
đo điện đa năng
2 ngày (6/7 – 8/7)
30%
Đỗ Văn Vinh - Tìm hiểu chung về
Transistor
- Tổng hợp và chọn lọc thông tin từ các thành viên, tìm kiếm hình ảnh, làm bài báo cáo
- Làm trình chiếu và thuyết trình (nếu cần)
3 ngày (8/7 – 11/7)
40%
Trang 5NỘI DUNG BÁO CÁO
I Tổng quan về Transistor
Transistor là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng
như một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử
Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản tạo thành một cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động Transistor cũng được kết hợp thành mạch tích hợp (IC), có thể tích hợp tới một tỷ transistor trên một diện tích nhỏ.
Hình 1 Một số loại Transistor
Cũng giống như diode, transistor được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNP Transistor Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện
âm ta được một NPN Transistor
Tên gọi Transistor là từ ghép trong tiếng Anh của "Transfer" và "resistor", tức điện trở chuyển đổi, do John R Pierce đặt năm 1948 sau khi nó ra đời Nó có hàm ý rằng thực hiện khuếch đại thông qua chuyển đổi điện trở, khác với khuếch đại đèn điện tử điều khiển dòng qua đèn thịnh hành thời kỳ đó
Trang 6I Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động, chức năng và cách mắc mạch
transistor cơ bản
1 Cấu tạo
Transistor là dụng cụ bán dẫn được cấu tạo từ ba miền có tính dẫn điện khác nhau Nếu miền ở giữa là loại P thì 2 bên còn lại là loại N và ngược lại
=> có 2 loại NPN và PNP
Về cấu tạo, transistor tương đương với hai diode đấu ngược chiều nhau
Theo hình trên ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, cực gốc ký hiệu là B, lớp bán dẫn B có rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp
Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát Emitter viết tắt là E, cực thu hay cực góp viết tắt là C (collector) viết tắt là C vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn nhưng kích thước và nồng độ tạp chất lại khác nhau nên chúng không thể hoán đổi vị trí cho nhau
2 Nguyên tắc hoạt động
Transistor ngược hay thuận có hoạt động khác nhau, khi xét về hoạt động của transistor NPN theo sơ đồ:
Trang 7● Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E Trong đó (+) là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E
● Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và
E, trong đó cực (+) vào chân B và cực (-) vào chân E
● Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, lúc này dòng IC = 0
● Khi công tắc đóng, mối P – N được phân cực thuận khi đó có dòng điện chạy
từ nguồn (+) UBE qua công tắc tới R hạn dòng và qua mối BE về cực (-) tạo thành dòng IB
● Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IC
● Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó có công thức:
=
Trong đó:
● IC là là dòng chạy qua mối CE
● IB là dòng chạy qua mối BE
● Β Là hệ số khuếch đại của transistor
● Khi có điện UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB Còn lại phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE tạo thành dòng ICE chạy qua transistor
Đối với hoạt động của PNP:
● Transistor PNP có hoạt động tương tự transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C còn dòng IB đi từ E sang B
3 Chức năng
- Chức năng transistor công tắc: như một khóa điện tử để kích hoạt chế độ bật tắc cho các ứng dụng năng lượng cao thấp
Trang 8- Chức năng transistor với mục đích khuếch đại được ứng dụng trong điện thoại, tivi, cục đẩy, loa,…
4 Cách lắp mạch Transistor cơ bản.
Có 3 cách mắc mạch transistor cơ bản:
- Mặc cực gốc chung (CB): không tăng dòng nhưng tăng điện áp
- Mắc cực thu chung (CC): tăng dòng nhưng không tăng điện áp
- Mắc cực phát chung (CE): tăng dòng điện và tăng điện áp
Cách mắc cực gốc chung
Trong cách mắc này này, chúng ta sử dụng cực gốc làm cực chung cho cả tín hiệu đầu vào và đầu ra Bản thân tên của nó đã cho biết cực chung Ở đây đầu vào đặt giữa các cực gốc và cực phát và tín hiệu đầu ra tương ứng được lấy giữa các cực gốc và cực thu với cực gốc được nối đất Ở đây các thông số đầu vào là VEB và IE
và các thông số đầu ra là VCB và IC Dòng điện đầu vào đi vào cực phát phải cao hơn dòng điện cực gốc và dòng điện cực thu để vận hành transistor, do đó dòng điện cực thu đầu ra nhỏ hơn dòng điện cực phát đầu vào
Các tín hiệu đầu vào và đầu ra là cùng pha trong cấu hình này Cấu hình mạch khuếch đại kiểu này được gọi là mạch khuếch đại không đảo Việc xây dựng mạch cấu hình này khó vì loại này có giá trị độ tăng điện áp cao
Mạch cực gốc chủ yếu được sử dụng trong các mạch khuếch đại giai đoạn đơn, chẳng hạn như tiền khuếch đại hoặc khuếch đại tần số vô tuyến ở microphone vì đáp ứng tần số cao
Cách mắc cực thu chung
Trang 9Trong cách mắc này, chúng ta sử dụng cực thu chung cho cả tín hiệu đầu vào và đầu ra Cấu hình này còn được gọi là cấu hình theo cực phát vì điện áp của cực phát theo điện áp cực gốc Cách mắc này chủ yếu được sử dụng làm bộ đệm Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng kết hợp trở kháng vì trở kháng đầu vào cao
Cách mắc cực phát chung
Trong cách mắc này, chúng ta sử dụng cực phát làm cực chung cho cả đầu vào
và đầu ra Cách mắc này tạo nên mạch khuếch đại đảo ngược Ở đây đầu vào được đặt giữa vùng cực gốc - cực phát và đầu ra được lấy giữa cực thu và cực phát Trong cách mắc này, các tham số đầu vào là VBE và IB và các tham số đầu ra là VCE và
Trang 10ra độ tăng dòng alpha trong cách mắc cực gốc chung, tương tự như tỷ lệ giữa dòng thu và dòng gốc cho độ tăng dòng beta trong cách mắc cực phát chung
Trong cách mắc này, tín hiệu đầu vào được đặt giữa vùng cực gốc - cực thu và đầu ra được lấy từ vùng cực phát - cực thu Ở đây các tham số đầu vào là VBC và
IB và các tham số đầu ra là VEC và IE Cách mắc cực thu chung có trở kháng đầu vào cao và trở kháng đầu ra thấp Các tín hiệu đầu vào và đầu ra cùng pha Ở đây cũng có dòng phát bằng tổng của dòng thu và dòng gốc
II Cách xác định loại transistor bằng đồng hồ đo điện đa năng
1 Transistor được chia ra làm 2 loại là NPN và PNP
Mỗi loại sẽ có cách hoạt động khác nhau Do đó, việc quan trọng khi cầm trên tay một con tranzito thì phải biết được nó là loại NPN hay PNP và thứ tự các chân của nó
Để xác định được transistor là loại nào và thứ tự các chân thì chúng ta cần có một VOM kim để xác định Các bước xác định như sau:
- Bước 1 xác định chân B: Tiến hành các phép đo ở hai chân bất kỳ, trong các phép đo đó sẽ có 2 phép đo kim đồng hồ dịch chuyển Chân chung cho 2 phép đo đó là chân B
- Bước 2 xác định PNP hay NPN: sau khi đã xác định được chân B, quan sát que đo nối với chân B là đỏ hay đen để xác định Nếu chân nối với chân B là
đỏ, đó là PNP và ngược lại
- Bước 3 xác định chân C và chân E: chuyển đồng hồ về đo ôm thang x100 Đối với PNP: hãy giả thiết một chân là chân C và một chân còn lại là chân E Đưa que đen tới chân C, que đỏ tới chân E(que đỏ nối với cực âm của pin trong đồng hồ) Trong khi để 2 chân kia tiếp xúc như vậy, chạm chân B vào que đen, nếu kim dịch chuyển nhiều hơn so với cách giả thiết chân ngược lại thì giả thiết ban đầu là đúng, nếu không thì tất nhiên giả thiết ban đầu là sai và phải đổi lại chân
Đối với NPN làm tương tự nhưng với màu ngược lại
2 Cách phân biệt tín hiệu NPN và PNP
Trang 11- Nhìn vào hình trên, bạn sẽ thấy rõ sự khác nhau giữa PNP và NPN Theo đó, các hình nét đứt – đó chính là tải Tải được sử dụng trong tiếp điểm PNP và NPN chỉ gồm có hai loại là: điện trở và cuộn dây Trên thực tế, chúng ta thường dùng hai tiếp điểm này để kích vào đầu vào PLC hoặc nguồn của rơ
le trung gian Đầu vào PLC ở đây thường là loại điện trở, còn rơ le trung gian chính là loại cuộn dây
- Tiếp điểm PNP khi được kích hoạt sẽ mang điện áp dương, nghĩa là lúc này tải sẽ nhận nguồn dương từ PNP, còn nguồn âm sẽ được đấu với nguồn
- Ngược lại, tiếp điểm NPN khi được kích hoạt sẽ mang điện áp 0V, nghĩa là chân dương của tải sẽ nối với nguồn, còn chân âm của tải sẽ nối với tiếp điểm NPN
- Trong một số trường hợp, bạn bắt buộc phải sử dụng tiếp điểm ngõ ra NPN
vì tính an toàn mà nó mang lại
Vậy khi nào nên sử dụng tiếp điểm NPN?
- Tiếp điểm ngõ ra NPN sẽ bắt buộc phải sử dụng khi nó là tín hiệu trong môi trường chống cháy nổ với các chứng chỉ Atex Zone 0 hoặc 1
- Trong môi trường chống cháy nổ, các tiếp điểm thường sẽ không được mang điện tích dương vì dể xảy ra cháy nổ Chính vì thế, tiếp điểm ngõ ra dạng NPN tức là không có điện áp trên tiếp điểm sẽ giúp hạn chế tối đa khả năng cháy nổ khi sự cố xảy ra
Trang 12KẾT LUẬN
Kết quả đạt được:
- Hiểu được vềcấu tạo và nguyên tắc hoạt động, chức năng và cách mắc mạch transistor cơ bản Xác định được loại transistor npn hay pnp bằng đồng hồ đo điện đa năng
- Hoạt động nhóm đạt hiệu quả cao, các thành viên nhóm trách nhiệm trong việc phân công, hoàn thành công việc đúng và sớm trước hạn
Hạn chế: Hạn chế về mặt hình ảnh minh họa
Hướng phát triển: Tiếp tục phát huy tinh thần hoạt động nhóm, cần đầu tư hơn về mặt hình ảnh minh họa, nghiên cứu kỹ hơn về các khía cạnh khác của đối tượng nghiên cứu…
Trang 13TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Wikipedia tiếng Việt: Transistor
Link: https://vi.wikipedia.org/wiki/Transistor
[2] Tkteck.vn
Link: https://tktech.vn/transistor-npn-la-gi-cau-tao-transistor-npn/
[3] Thietbigiare.net
Link: https://thietbigiare.net/transistor-la-gi/
[4] Schneider.com.vn
Link: http://schneider.com.vn/phan-biet-tin-hieu-npn-va-pnp-1-2-261244.html
