BÀI 3-LK BAN DAN

TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

BÀI 3
LINH KIỆN BÁN DẪN
3.1. CHẤT BÁN DẪN ĐIỆN
3.1.1. Chất bán dẫn thuần khiết
a) Cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn tinh thể:
Cấu trúc năng lượng của một nguyên tử đứng cơ lập có dạng là các mức rời
rạc. Khi đưa các nguyên tử lại gần nhau, do tương tác, các mức này bị suy biến
thành những dải gồm nhiều mức sát nhau được gọi là các vùng năng lượng. Đây
là dạng cấu trúc năng lượng điển hình của vật rắn tinh thể.
Tùy theo tình trạng các mức năng lượng trong một vùng có bị điện tử
chiếm chỗ hay khơng, người ta phân biệt 3 loại vùng năng lượng khác nhau.
- Vùng hóa trị (hay cịn gọi là vùng đầy): Là vùng mà trong đó tất cả các
mức năng lượng đều đã bị chiếm chỗ, khơng cịn trạng thái (mức) năng lượng tự
do.
- Vùng dẫn (vùng trống): là vùng mà trong đó các mức năng lượng đều cịn
bỏ trống hay chỉ bị chiếm chỗ một phần.
- Vùng cấm: Là vùng mà trong đó khơng cịn tồn tại một mức năng lượng
nào để điện tử có thể chiếm chỗ hay có thể nói là xác suất tìm hạt tại đây bằng 0.
Tùy theo vị trí tương đổi giữa 3 loại vùng kể trên và xét theo tính chất dẫn
điện của mình, các chất rắn cấu trúc tinh thể được chia thành 3 loại.
- Chất cách điện.
- Chất dẫn điện.
- Chất bán dẫn điện.

Hình 3.1: Phân loại vật rắn theo cấu trúc vùng năng lượng
a. Chất cách điện Eg > 2eV ;
b. Chất bán dẫn điện 0 < Eg ≤ 2eV;

c. Chất dẫn điện
GVBM: Tào Minh Đạt

1

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Muốn tạo dịng điện trong vật rắn cần hai q trình đồng thời:
- Quá trình tạo ra hạt dẫn tự do nhờ được kích thích năng lượng.
- Q trình chuyển động có hướng của các hạt dẫn điện này dưới tác dụng
của năng lượng trường ngoài.
Dưới đây ta xét tới cách dẫn điện của chất bán dẫn nguyên chất (bán dẫn
thuần) và chất bán dẫn tạp chất mà điểm khác nhau chủ yếu liên quan tới quá
trình sinh (tạo ra) các hạt dẫn tự do trong mạng tinh thể.
b) Chất bán dẫn thuần:
Hai chất bán dẫn thuần điển hình là Gemanium (Ge) và Silicium (Si) có
cấu trúc vùng năng lượng với Eg = 0,72eV và Eg = 1,12eV, thuộc nhóm bốn
bảng tuần hồn Mendeleep.
Mơ hình cấu trúc mạng tinh thể của chúng có dạng là các liên kết ghép đơi
điện tử hóa trị vịng ngồi. Ở 0K chúng là các chất cách điện. Khi được một
nguồn năng lượng ngồi kích thích, sẽ xảy ra hiện tượng ion hóa các nguyên tử
nút mạng và sinh từng cặp hạt dẫn tự do: điện tử bứt khỏi liên kết ghép đôi trở
thành hạt tự do và để lại 1 liên kết bị khuyết (lỗ trống).
Trên đồ thị vùng năng lượng, nó tương ứng với sự chuyển điện tử từ một
mức năng lượng trong vùng hóa trị lên một mức trong vùng dẫn để lại một mức

tự do (trống) trong vùng hóa trị. Các cặp hạt dẫn tự do này dưới tác dụng của
một năng lượng trường ngồi chúng có khả năng dịch chuyển có hướng trong
lịng tinh thể tạo nên dịng điện trong.

Hình 3.2: Cấu trúc mạng tinh thể của chất bán dẫn thuần Si và Đồ thị vùng
năng lượng với cơ chế phát sinh từng cặp hạt dẫn tự do.
Kết quả là:
1) Muốn tạo hạt dẫn tự do trong chất bán dẫn thuần cần có năng lượng kích
thích đủ lớn Ekt ≥ Eg.
2) Dịng điện trong chất bán dẫn thuần gồm hai thành phần tương đương
GVBM: Tào Minh Đạt

2

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

nhau do quá trình phát sinh từng cặp hạt dẫn tạo ra (ni = pi).
3.1.2. Chất bán dẫn tạp:
a) Chất bán dẫn tạp loại N:
Pha một lượng nhỏ chất có hố trị 5 như Phospho (P) vào chất bán dẫn Si
thì một nguyên tử P liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hố trị,
ngun tử Phospho chỉ có 4 điện tử tham gia liên kết và còn dư một điện tử và
trở thành điện tử tự do (mang điện âm) => Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa
điện tử và được gọi là bán dẫn N ( Negative: âm ).

Hình 3.3: Mạng tinh thể của chất bán dẫn tạp loại N - Si
Vậy, chất bán dẫn tạp loại n là chất bán dẫn có thành phần dẫn điện cơ
bản, thành phần dẫn điện đa số là các điện tử mang điện tích âm, cịn các thành
phần dẫn điện không cơ bản, thành phần dẫn điện thiểu số là các lỗ trống mang
điện tích dương.
b) Chất bán dẫn tạp loại P:
Pha một lượng nhỏ chất có có hố trị 3 như Indium (In) vào chất bán dẫn Si
thì 1 nguyên tử Indium sẽ liên kết với 4 nguyên tử Si theo liên kết cộng hoá trị,
liên kết này bị thiếu một điện tử và trở thành lỗ trống (mang điện dương) =>
Chất bán dẫn lúc này trở thành thừa lỗ trống và được gọi là chất bán dẫn P
(Positive - dương).

Hình 3.4: Mạng tinh thể của chất bán dẫn tạp loại P-Si
Vậy, chất bán dẫn tạp loại p là chất bán dẫn có thành phần dẫn điện cơ
bản, thành phần dẫn điện đa số là các lỗ trống mang điện tích dương, cịn các
GVBM: Tào Minh Đạt

3

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

thành phần dẫn điện không cơ bản, thành phần dẫn điện thiểu số là các điện tử
mang điện tích âm.
3.2. TIẾP GIÁP P – N; DIODE TIẾP MẶT
3.2.1. Tiếp giáp P – N

a) Cấu tạo
Ghép bán dẫn loại N và bán dẫn loại P tiếp xúc với nhau sẽ hình thành một
lớp tiếp xúc P - N. Trong bán dẫn P lỗ trống là các điện tích đa số, cịn trong bán
dẫn N là các điện tử thừa.

Hình 3.5: Cấu tạo mối nối P – N
b) Nguyên lý hoạt động

 Khi chưa có điện trường ngồi đặt lên tiếp xúc
Khi ghép hai loại bán dẫn P và N với nhau thì điện tử thừa của N chạy sang
P và các lỗ trống của bán dẫn P chạy sang N. Chúng gặp nhau ở vùng tiếp giáp,
tái hợp với nhau và trở nên trung hồ về điện.
Ở vùng tiếp giáp về phía bán dẫn P, do mất lỗ trống nên chỉ còn lại những
ion âm. Vì vậy, ở vùng đó có điện tích âm. Ở vùng tiếp giáp về phía bán dẫn N,
do mất điện tử thừa, nên chỉ còn lại những ion dương. Vì vậỵ ở vùng đó có điện
tích dương, do đó, hình thành điện dung ở mặt tiếp giáp. Đến đây, sự khuếch tán
qua lại giữa P và N dừng lại.
Vùng tiếp giáp đã trở thành một bức rào ngăn không cho lỗ trống từ P chạy
qua N và điện tử N chạy qua P. Riêng các hạt mang điện tích thiểu số là các điện
tử trong bán dẫn P và các lỗ trống trong bán dẫn N là có thể vượt qua tiếp giáp,
vì chúng khơng bị ảnh hưởng của bức xạ hàng rào ngăn, mà chỉ phụ thuộc nhiệt
độ.

 Khi có điện trường ngồi đặt lên tiếp xúc:
 Phân cực thuận
Do tác dụng của điện trường E, các điện tử thừa trong N chạy ngược chiều
điện trường vượt qua tiếp giáp sang P, để tái hợp với các lỗ trống trong P chạy
về phía tiếp giáp. Điện tử tự do từ âm nguồn sẽ chạy về bán dẫn N để thay thế,
tạo nên dịng thuận có chiều ngược lại.
Dịng thuận tăng theo điện áp phân cực. Ngồi ra, phải kể đến sự tham gia

vào dòng thuận của các điện tử trong cặp điện tử - lỗ trống. Khi nhiệt độ tăng lên
thì thành phần này tăng, làm cho dịng thuận tăng lên.

GVBM: Tào Minh Đạt

4

Nghề Điện cơng nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Hình 3.6: Phân cực thuận cho mối nối P-N

 Phân cực ngược
Do tác động của điện trường E các điện tử thừa trong N và các lỗ trống
trong P đều di chuyển về hai đầu mà không vượt qua được tiếp giáp, nên khơng
tạo nên được dịng điện. Chỉ cịn một số điện tích thiểu số là những lỗ trống
trong vùng bán dẫn N và các điện tử trong vùng bán dẫn P (của cặp điện tử - lỗ
trống) mới có khả năng vượt qua tiếp giáp. Chúng tái hợp với nhau.

Hình 3.7: Phân cực ngược cho mối nối P-N
Do đó có một dòng điện tử rất nhỏ từ cực âm nguồn chạy tới để thay thế
các điện tử trong P chạy về phía N và tạo nên dịng điện ngược rất nhỏ theo
chiều ngược lại. Gọi là dịng ngược vì nó chạy từ bán dẫn âm (N) sang bán dẫn
dương(P). Dòng ngược này phụ thuộc vào nhiệt độ và hầu như không phụ thuộc
điện áp phân cực. Đến khi điện áp phân cực ngược tăng quá lớn thì tiếp giáp bị
đánh thủng và dịng ngược tăng vọt lên.

3.2.2. Điơt tiếp mặt
a) Khái niệm, ký hiệu
Điốt tiếp mặt gồm hai bán dẫn loại P và loại N tiếp giáp nhau. Đầu bán dẫn
P là cực dương(Anốt), đầu bán dẫn N là cực âm (Katốt).
Điốt tiếp mặt có nhiều cỡ to nhỏ, hình thức khác nhau. Do diện tiếp xúc
lớn, nên dòng điện cho phép đi qua có thể lớn hàng trăm miliampe đến hàng
chục ampe, điện áp ngược có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn vôn.
Nhưng điện dung giữa các cực lớn tới hàng chục picôfara trở lên, nên chỉ
dùng được ở tần số thấp để nắn điện.

Hình 3.8: Cấu tạo và ký hiệu của Điốt tiếp mặt
b) Nguyên lý làm việc của điôt tiếp mặt

GVBM: Tào Minh Đạt

5

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

 Phân cực thuận diode VA>VK ( VAK>0): nối A với cực dương của nguồn,
K với cực âm của nguồn.
Điện tích âm của nguồn đẩy điện tử trong N về lớp tiếp xúc. Điện tích
dương của nguồn đẩy lỗ trống trong P về lớp tiếp xúc, làm cho vùng khiếm
khuyết càng hẹp lại. Khi lực đẩy đủ lớn thì điện tử từ vùng N qua lớp tiếp xúc,
sang vùng P và đến cực dương của nguồn….Lực đẩy đủ lớn là lúc diode có V AK

đạt giá trị Vγ, lúc này diode có dòng thuận chạy theo chiều từ A sang K.
Vγ được gọi là điện thế ngưỡng (điện thế thềm, điện thế mở).
Đối với loại Si có Vγ = 0,6V (0,7V); Ge có Vγ= 0,2 V.
 Phân cực nghịch diode VA < VK (VAK<0 ): nối A với cực âm của nguồn,
K với cực dương của nguồn.
Điện tích âm của nguồn sẽ hút lỗ trống của vùng P, điện tích dương của
nguồn sẽ hút điện tử của vùng N, làm cho điện tử và lỗ trống càng xa nhau hơn.
Vùng khiếm khuyết càng rộng ra nên hiện tượng tái hợp giữa điện tử và lỗ trống
càng khó khăn hơn.
Như vậy, sẽ khơng có dịng qua diode. Tuy nhiên, ở mỗi vùng bán dẫn cịn
có hạt tải thiểu số nên một số rất ít điện tử và lỗ trống được tái hợp tạo nên dòng
điện nhỏ đi từ N qua P gọi là dòng nghịch (dòng rỉ, dòng rò). Dòng này rất nhỏ
cỡ vài nA. Nhiều trường hợp coi như diode không dẫn điện khi phân cực nghịch.
Tăng điện áp phân cực nghịch lên thì dịng xem như khơng đổi, tăng q
mức thì diode hư (bị đánh thủng). Nếu xét dòng điện rỉ thì diode có dịng nhỏ
chạy theo chiều từ K về A khi phân cực nghịch.

Hình 3.9: Nguyên lý hoạt động của điơt
c) Đặc tuyến volt - Ampe
IS: dịng bão hịa nghịch
VN : Điện thế ngưỡng
VB: Điện thế đánh thủng
Đầu tiên phân cực thuận diode, tăng VDC từ 0 lên, khi VD = VN thì diode bắt
đầu có dịng qua. VN được gọi là điện thế thềm (điện thế ngưỡng, điện thế mở)
GVBM: Tào Minh Đạt

6

Nghề Điện công nghiệp

TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

và có trị số phụ thuộc chất bán dẫn. Sau khi V D vượt qua VN thì dịng điện sẽ
tăng theo hàm số mũ.
Phân cực ngược diode: tăng UAK thì chỉ có dịng dị rất nhỏ chạy qua điơt.
Khi UAK tăng tới giá trị VB thì dịng ngược bắt đầu tăng mạnh, tiếp tục tăng U AK
thì dịng ngược tăng rất nhanh nhưng điện áp qua tiếp xúc P-N chỉ lớn hơn V B
rất ít.

Hình 3.10: Đặc tuyến Volt – Ampe
3.3. CẤU TẠO, PHÂN LOẠI VÀ CÁC ỨNG DỤNG CƠ BẢN CỦA
ĐIÔT
3.1.1. Điốt nắn điện
Do đặc tính làm việc ở dịng lớn, áp cao nên điôt nắn điện được dùng là
điốt tiếp mặt như đã trình bày ở phần trên.
a) Các mạch nắn diện cơ bản
 Mạch nắn điện bán kỳ

T

Hình 3.11 Mạch nắn điện một bán kỳ
Nhiệm vụ các linh kiện trong mạch như sau:
T: Biến áp
D1: Điốt nắn điện
C: Tụ lọc xoay chiều
Rt: Tải.
Nguyên lí hoạt động của mạch như sau:

Điện áp xoay chiều ngõ vào Vac in qua biến áp được tăng hoặc giảm áp.
Được đưa đến Điôt nắn điện.

GVBM: Tào Minh Đạt

7

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Giả sử bán kỳ đầu tại A (+) : D được phân cực thuận nên dẫn điện nạp điện
cho tụ C, có dòng IL qua tải và cho ra điện thế trên tải VDC dạng bán kỳ dương
gần bằng UA.
Bán kỳ kế tiếp tại A (-) : D phân cực nghịch nên khơng có dịng hay dịng
qua tải bằng khơng và VDC = 0. Tụ xả điện .
Điện áp trên tải là điện áp một chiều còn nhấp nháy. Để giảm bớt nhấp
nháy, nâng cao chất lượng điện áp chỉnh lưu, người ta mắc thêm tụ lọc C.

Hình 3.12: Dạng sóng vào, ra của mạch chỉnh lưu bán kì

 Mạch nắn điện tồn kỳ dùng hai điốt

Hình 3.13: Mạch nắn điện tồn kì dùng hai điốt
Ngun lí hoạt động như sau
Mạch dùng biến áp đảo pha, cuộn thứ cấp có ba đầu ra, điểm giưa chia
cuộn thứ thành hai nửa cuộn bằng nhau và ngược pha nhau. Điều này giúp cho

diode D1 và D2 luân phiên dẫn điện trong mỗi bán kỳ.
Giả sử bán kỳ đầu tại A (+), B (-) : D1 dẫn điện, D2 ngưng dẫn, cấp dịng
qua tải có chiều như hình vẽ, tạo hiệu điện thế UDC giữa 2 đầu tải.
Bán kỳ kế tiếp A (-), B (+) : D1 ngưng dẫn, D2 dẫn điện, cấp dòng qua tải
có chiều như hình vẽ, tạo ra VDC.
Đặc điểm của mạch là phải dùng biến áp mà cuộn sơ cấp có điểm giữa nên
khơng thuận tiện cho mạch nếu khơng dùng biến áp, hoặc biến áp khơng có
điểm giữa. Để khắc phục nhược điểm này, thông thường trong thực tế người ta
dùng mạch nắn điện tồn kì dùng sơ đồ cầu.
 Mạch nắn điện tồn kì dùng sơ đồ cầu

GVBM: Tào Minh Đạt

8

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Hình 3.14: Mạch nắn điện tồn kì dùng sơ đồ cầu


Ngun lí hoạt động như sau

Giả sử bán kì đầu tại A (+): D 1 và D3 dẫn điện, cấp dòng qua tải có chiều từ
trên hướng xuống. D2 và D4 ngưng dẫn.
Bán kì kế tiếp tại A (-): D1 và D3 ngưng dẫn, D2 và D4 dẫn điện, cấp dòng

qua tải có chiều từ trên hướng xuống.
Dạng sóng vào, ra của mạch như hình:

Hình 3.15: Dạng sóng vào, ra của mạch chỉnh lưu cầu
Như vậy, những mạch trên có điện áp ra trên tải là điện áp một chiều còn bị
nhấp nháy. Để giảm bớt nhấp nháy, nâng cao chất lượng ra ta mắc thêm tụ lọc C
song song với tải.
 Chỉnh lưu âm dương

Hình 3.16: Mạch chỉnh lưu âm dương
Mạch dùng biến áp đảo pha và cầu diode.
C1 và C2 là 2 tụ lọc nguồn.
GVBM: Tào Minh Đạt

9

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Ngõ ra là hai nguồn điện áp một chiều đối xứng
3.1.2. Điôt zener
a) Cấu tạo
Diode zener có cấu tạo giống diode thường nhưng chất bán dẫn được pha
tạp chất với tỉ lệ cao hơn và có tiết diện lớn hơn diode thường, thường dùng bán
dẫn chính là Si.
b) Kí hiệu

Dz

Hình 3.16: Ký hiệu của điơt zener
c) Tính chất
Trạng thái phân cực thuận điơt zener có đặc tính giống như điơt nắn điện
thơng thường.
Trạng thái phân cực ngược do pha tạp chất vơi tỉ lệ cao nên dòng rỉ lớn và
điện áp ngược thấp, điện áp đó gọi là điện áp zener Vz. Khi phân cực ngược đến
trị số Vz thì dịng qua điôt tăng mà điện áp không tăng.
d) Ứng dụng
Lợi dụng tính chất của Điơt zener mà người ta có thể giữ điện áp tại một
điểm nào đó khơng đổi gọi là ghim áp hoặc ổn áp.
R

Vi

D
Vd

Vo

Hình 3.17: Mạch điện sử dụng điơt zener
Nếu điện áp ngõ vào là tín hiệu có biện độ cao hơn điện áp V Z thì ngõ ra tín
hiệu bị xén mất phần đỉnh chỉ cịn lại khoảng biên độ bằng VZ.
Nếu điện áp ngõ vào là điện áp DC cao hơn V Z thì ngõ ra điện áp DC chỉ
bằng VZ.
Nếu điện áp ngõ vào cao hơn rất nhiều V Z. Dịng qua điơt zener tăng cao
đến một giá trị nào đó vượt qua giá trị cho phép thì điơt bị đánh thủng, làm cho
điện áp ngõ ra bị triệt tiêu, tính chất này được dùng trong các bộ nguồn để bảo

vệ chống quá áp ở nguồn đảm bảo an toàn cho mạch điện khi nguồn tăng cao.
GVBM: Tào Minh Đạt

10

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

R trong mạch giữ vai trò là điện trở hạn dòng hay giảm áp.
3.1.3. Điôt phát quang: LED (Light Emitting Diode)
a) Cấu tạo:
Lợi dụng tính chất bức xạ quang của một số chất bán dẫn khi có dịng điện
đi qua có màu sắc khác nhau. Lợi dụng tính chất này mà người ta chế tạo các
Led có màu sắc khác nhau.
b) Kí hiệu

Hình 3.18: Ký hiệu của LED
c) Tính chất
Led có điện áp phân cực thuận cao hơn điôt nắn điện nhưng điện áp phân
cực ngược cực đại thường không cao khoảng 1,4 - 2,8 (V).
Dòng điện khoảng 5(mA - 20mA).
d) Ứng dụng
Thường được dùng trong các mạch báo hiệu, chỉ thị trạng thái của mạch.
Như báo nguồn, chỉ báo âm lượng.
3.4. TRANZITO CÔNG NGHỆ LƯỠNG CỰC (BJT - Bipolar
Junction Tranzito)

3.4.1. Cấu tạo, ký hiệu
a) Cấu tạo của tranzito
Tranzito có cấu tạo gồm các miền bán dẫn P và N xen kẽ nhau, tùy theo
trình tự sắp xếp các miền P và N mà ta có hai loại cấu tạo điển hình là P - N - P
và N - P - N như trên hình 3.19. Để cấu tạo ra các cấu trúc này người ta áp dụng
những phương pháp công nghệ khác nhau như phương pháp hợp kim, phương
pháp khuếch tán, phương pháp epitaxi,...
Tranzito gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp PN, nếu ghép theo thứ tự P - N - P ta được Tranzito thuận, nếu ghép theo thứ tự N
- P - N ta được Tranzito ngược. Về phương diện cấu tạo Tranzito tương đương
với hai Diode đấu ngược chiều nhau.
Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là
B (Base), lớp bán dẫn B 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, và cực thu hay cực
góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N
hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên khơng hốn vị
cho nhau được.
GVBM: Tào Minh Đạt

11

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Hình 3.19: Cấu tạo Tranzito
b) Ký hiệu Tranzito

Hình 3.20: Ký hiệu của tranzito lưỡng cực – BJT
3.4.2. Các tính chất cơ bản
a) Các qui tắc quan trọng
Qui tắc 1: Đối với tranzito npn, điện áp tại colectơ VC phải lớn hơn điện áp
tại emitơ VE ít nhất là vài phần mười của một vơn, nếu khơng thì dịng sẽ khơng
chảy qua tiếp giáp colectơ-emitơ. Đối với tranzito pnp, điện áp emitơ phải lớn
hơn điện áp colectơ một lượng tương tự.
Qui tắc 2: Đối với tranzito npn, có sụt áp từ badơ đến emitơ là 0,6 V. Đối
với tranzito pnp, có điện áp 0,6 -V tăng từ badơ đến emitơ. Về ý nghĩa hoạt
động, điều đó có nghĩa là điện áp bajơ VB của tranzito npn ít nhất phải lớn hơn
điện áp VE là 0,6 V; nếu khơng thì tranzito sẽ khơng cho một dịng qua emitơcolectơ. Đối với tranzito pnp, VB ít nhất phải nhỏ hơn điện áp VE là 0,6 V, nếu
khơng thì tranzito sẽ khơng cho một dịng chảy từ colectơ đến emitơ.
3.4.3. Phân cực cho tranzitor BJT
a) Phương pháp chung
Muốn tranzito làm việc như một phần tử tích cực thì các phần tử của
tranzito phải thỏa mãn điều kiện thích hợp. Những tham số này của tranzito như
ở mục trước đã biết, phụ thuộc rất nhiều vào điện áp phân cực các chuyển tiếp
colectơ và emitơ. Nói một cách khác các giá trị tham số phụ thuộc vào điểm
công tác của tranzito. Một cách tổng quát, dù tranzito được mắc mạch theo kiểu
GVBM: Tào Minh Đạt

12

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

nào, muốn nó làm việc ở chế độ khuyếch đại cần có các điều kiện sau:
Chuyển tiếp emitơ - bazơ luôn phân cực thuận.
Chuyển tiếp bazơ - colectơ ln phân cực ngược.
Có thể minh họa điều này qua ví dụ xét tranzito loại p – n - p. Nếu gọi U E,
UB, UC lần lượt là điện thế của emitơ, bazơ, colectơ, căn cứ vào các điều kiện
phân cực kể trên thì giữa các điện thế này phải thảo mãn điều kiện:
UE > UB >UC
Hãy xét điều kiện phân cực cho từng loại mạch.
Từ mạch chung bazơ với chiều mũi tên là hướng dương của điện áp và
dịng điện, có thể xác định được cực tính của điện áp và dịng điện các cực khi
tranzito mắc CB như sau:
UEB = UE - UB > 0
UCB = UC - UB > 0

IE > 0
IC < 0

Căn cứ vào đẳng thức điều kiện, điện áp UCB âm, dịng IC cũng âm có nghĩa
là hướng thực tế của điện áp và dòng điện này ngược với hướng mũi tên trên
hình.
Từ mạch chung emitơ hình, lý luận tương tự như trên, có thể xác định
được cực tính của điện áp và dịng điện các cực như sau:
UBE = UB - UE < 0
UCE = UC - UE < 0

IB < 0
IC < 0

Với mạch chung colectơ, căn cứ vào chiều qui định trên sơ đồ và đẳng thức
điều kiện có thể viết:

UB - UC > 0
UCE = UC - UE < 0

IB < 0
IE < 0

Đối với tranzito n – p - n điều kiện phân cực để nó làm việc ở chế độ
khuyếch đại là:
UE < UB < UC
b). Phương pháp định dòng bazơ
Nếu tranzito được mắc như hình vẽ, dịng I B từ nguồn một chiều cung cấp
cho tranzito sẽ không đổi, bởi vậy người ta gọi điều kiện phân cực này là phân
cực bằng dịng khơng đổi. Có thể có hai cách tạo ra dịng cố định.
Trường hợp thứ nhất như hình 2.31a dùng một nguồn một chiều Ecc. Dòng
IB được cố định bằng Ecc và RB Từ hình vẽ, ta tính được:
IB = (ECC - UBE)/RB
Với UBE<< Ecc nên biểu thức có thể viết lại IB ≈ Ecc/RB
GVBM: Tào Minh Đạt

13

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Hình 3.21: Mạch phân cực dòng IB cố định
(a) Mạch một nguồn; (b) Mạch hai nguồn.

Trường hợp thứ hai như hình 3.21b. Người ta dùng hai nguồn một chiều.
Hai mạch này hoàn tồn tương đương nhau. Nếu Ecc = U bb có thể suy ra từ
những biểu thức cho việc tính tốn thiết kế mạch phân cực dòng cố định áp dụng
định luật Kiếckhơp (Kirchhoff cho vịng mạch bazơ và chú ý rằng ở đây U bb =
Ecc có thể viết
Ecc = IB.RB + UBE
Khi làm việc, chuyển tiếp emitơ luôn phân cực thuận cho nên U BE thường
rất nhỏ (từ 0,2v đền 0,7V) và trong biểu thức có thể bỏ qua, như vậy có thể viết:
Ecc = IB.RB --> IB ≈ Ecc / RB
Sơ đồ phần cực tranzito bằng dòng cố định có hệ số ổn định nhiệt S phụ
thuộc vào hệ số khuếch đại dòng tĩnh, nghĩa là khi dùng loại mạch này muốn
thay đổi độ ổn định nhiệt chỉ có một cách là thay đổi tranzito thường lớn cho nên
hệ số S của loại mạch này lớn và do đó ổn định nhiệt kém.Trong thực tế cách
phân cực cho tranzito như hình chỉ dùng khi yêu cầu ổn định nhiệt khơng cao.
c) Phương pháp định áp bazơ
Để có thể khuếch đại được nhiều nguồn tín hiệu mạnh yếu khác nhau, mạch
định thiên sử dụng R1 và R2 là cầu phân áp mắc vào nguồn Ecc, trong đó phần
sụt áp trên điện trở R2 được đưa vào phân cực cho cực B của tranzito.

Hình 3.22: Mạch định thiên bằng định áp Bazơ
Điện áp định thiên cho tiếp giáp BE của tranzito: UBE = IR2.R2
mà IR2 = IP - IB ; do dịng IB << IP nên có thể bỏ qua IB và tính gần đúng
UBE ≈ IP.R2
Mặt khác dịng IP được xác định: IP = Ecc/(R1 + R2)
Nên giá trị UBE được xác định: UBE = Ecc.R2/(R1 + R2 )
GVBM: Tào Minh Đạt

14

Nghề Điện công nghiệp

TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Trong biểu thức, các giá trị Ecc; R1; R2 là những trị số cố định nên UBE có
giá trị cố định.
Trong thực tế, để định thiên cho một tranzito đã biết với các thơng số của
nó và nguồn cung cấp Ecc cho trước, ta phải xác định giá trị của R1 và R2 để
đảm bảo cho dòng IP tạo nên sụt áp UBE.
+ Thông thường, giá trị IP được chọn lớn hơn IB khoảng 20 lần --> IP = 20IB
+ Ta có: IP = 20.IC / β (β là hệ số khuếch đại dòng điện, tra trong sổ tay
đèn)
+ Do vậy ta có:

(R1 + R2 ) = Ecc.β / 20IC

+ Mặt khác ta có:

R2 / (R1 + R2 ) = UBE / Ecc.

+ Suy ra:

R2 = β.UBE /20IC

R1 = β.(Ecc - UBE)/20Ic
* Mạch định thiên có hồi tiếp:
Là mạch có sử dụng cách lấy hồi tiếp âm từ đầu ra quay trở về đầu vào có
tác dụng tăng độ ổn định nhiệt cho tranzito khi làm việc.

Hình 3.23: Mạch định thiên kiểu có hồi tiếp
a)Hồi tiếp âm điện áp; b)Hồi tiếp âm dòng điện.
Với mạch sử dụng hồi tiếp âm điện áp, điện trở R 1 không được mắc về
+Vcc mà được mắc về cực C của tranzito nhằm lấy điện áp đầu ra của đèn quay
trở về để cung cấp nguồn cho cầu phân áp.
Với mạch sử dụng hồi tiếp âm dòng điện, người ta mắc thêm điện trở R E tại
chân E của tranzito.
Cả hai mạch đều có tác dụng ổn định nhiệt cho tranzito. Khi làm việc, nhiệt
độ trên tranzito sẽ biến thiên khiến dịng ra IC khơng ổn định. Thơng qua sự tham
chiếu của dịng ra IC này, lượng điện áp sụt trên RC (mạch a) hoặc sụt trên RE
(mạch b) sẽ quay về bù trừ cho điện áp phân cực U BE của tranzito có tác dụng
điều chỉnh độ mở của tranzito ngược với sự tăng giảm của dịng ra IC và ln giữ
cho IC ở một giá trị ổn định.
GVBM: Tào Minh Đạt

15

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

3.5. TRANSISTOR TRƯỜNG (FET)
3.5.1. Khái quát chung
Khác với tranzito lưỡng cực đã xét ở phần trên có đặc điểm chủ yếu là
dịng điện trong chúng do cả hai loại hạt dẫn (điện tử và lỗ trống tự do) tạo nên
qua một hệ thống gồm hai mặt ghép p - n. Tranzito trường (còn gọi là tranzito

đơn cực FET) hoạt động dựa trên nguyên lý ứng trường, điều khiển độ dẫn điện
của đơn tinh thể bán dẫn nhờ tác dụng của 1 điện trường ngồi. Dịng điện trong
FET chỉ do một loại hạt dẫn tạo ra. Công nghệ bán dẫn, vi điện tử càng tiến bộ,
FET càng tỏ rõ nhiều ưu điểm quang trọng trên hai mặt là xử lý gia cơng tín hiệu
với độ tin cậy cao và mức tiêu hao năng lượng cực bé. Phần này sẽ trình bày tóm
tắt những đặc điểm quang trọng nhất của FET về cấu tạo, nguyên lý hoạt động
và các tham số đặc trưng đối với hai nhóm chủng loại: FET có cực cửa là tiếp
giáp p - n (JFET) và FET có cực cửa cách li (MOSFET hay IGFET).
3.5.2. Transistor trường có cực cửa tiếp giáp – JFET
a) Cấu tạo và ký hiệu qui ước
Trên đế tinh thể bán dẫn Si - N người ta tạo xung quanh nó 1 lớp bán dẫn
P (có tạp chất nồng độ cao hơn so với đế) và đưa ra 3 điện cực là cực nguồn S
(Source), cực máng D (Drain) và cực cửa G (Gate). Như vậy hình thành một
kênh dẫn điện loại N nối giữa hai cực D và S, cách li với cực cửa G (dùng làm
điện cực điều khiển) bởi 1 lớp tiếp xúc P - N bao quanh kênh dẫn. Hoàn toàn
tương tự, nếu xuất phát từ đế bán dẫn loại P, ta có loại JFET kênh p với các ký
hiệu quy ước phân biệt.

Hình 3.24: Cấu tạo của JFET và ký hiệu qui ước.
b) Nguyên lý làm việc
Để phân cực JFET, người ta dùng hai nguồn điện áp ngoài là U DS > 0 và
UGS < 0 như hình vẽ (với kênh P, các chiều điện áp phân cực sẽ ngược lại, sao
cho tiếp giáp P-N bao quanh kênh dẫn luôn được phân cực ngược). Do tác dụng
của các điện trường này, trên kênh dẫn xuất hiện 1 dòng điện (là dòng điện tử
với kênh n) hướng từ cực D tới cực S gọi là dòng điện cực máng I D. Dòng ID có
độ lớn tuỳ thuộc vào các giá trị UDS và UGS vì độ dẫn điện của kênh phụ thuộc
GVBM: Tào Minh Đạt

16

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

mạnh cả hai điện trường này.
Xét đường đặc tuyến ra và đặc tuyến truyền đạt của JFET để tìm hiểu
nguyên lý làm việc nó.
Đường biểu diễn f1 ứng với vài giá trị không đổi của UGS ta thu được họ đặc
tuyến ra của JFET.
Đường biểu diễn f2 ứng với một giá trị không đổi của U DS cho ta họ đặc
tuyến truyền đạt của JFET. Dạng điển hình của các họ đặc tuyến này được cho
trên hình 3.25.
Đường biểu diễn f2 ứng với một giá trị không đổi của U DS cho ta họ đặc
tuyến truyền đạt của JFET. Dạng điển hình của các họ đặc tuyến này được cho
trên hình 3.25.

Hình 3.25: Họ đặc tuyến ra (a) và đặc tuyến truyền đạt (b) của JFET
 Đặc tuyến ra của JFET chia làm 3 vùng rõ rệt:
Vùng gần gốc, khi UDS nhỏ, ID tăng mạnh tuyến tính theo UDS và ít phụ
thuộc vào UGS. Đây là vùng làm việc ở đó JFET giống như một điện trở thuần
cho tới lúc đường cong bị uốn mạnh (điểm A trên hình 2.36 a ứng với đường
UGS=0V).
Vùng ngoài điểm A được gọi là vùng thắt (vùng bão hoà) khi UDS đủ lớn,
ID phụ thuộc rất yếu vào UDS mà phụ thuộc mạnh vào UGS. Đây là vùng ở đó
JFET làm việc như một phần tử khuếch đại, dòng I D được điều khiển bằng điện
áp UGS. Quan hệ này đúng cho tới điểm B.
Vùng ngoài điểm B gọi là vùng đánh thủng, khi UDS có giá trị khá lớn, ID

tăng đột biến do tiếp giáp p-n bị đánh thủng thác lũ xảy ra tại khu vực gần cực D
do điện áp ngược đặt lên tiếp giáp p-n tại vùng này là lớn nhất.
 Qua đồ thị đặc tuyến ra, ta rút ra mấy nhận xét sau:
Khi đặt trị số UGS âm dần, điểm uốn A xác định ranh giới hai vùng tuyến
tính và bão hồ dịch gần về phía gốc toạ độ. Hồnh độ điểm A (ứng với 1 trị số
nhất định của UGS) cho xác định 1 giá trị điện áp gọi là điện áp bão hòa cực
máng UDS0 (còn gọi là điện áp thắt kênh). Khi │UGS│ tăng, UDS0 giảm.
Tương tự với điểm B: ứng với các giá trị UGS âm hơn, việc đánh thủng
tiếp giáp p-n xảy ra sớm hơn, với những giá trị UDS nhỏ hơn.
GVBM: Tào Minh Đạt

17

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Đặc tuyến truyền đạt của JFET xuất phát từ 1 giá trị UGS0, tại đó ID = 0,
gọi là điện áp khố (còn ký hiệu là UP). Độ lớn U GS0 bằng UDS0 ứng với đường
UGS = 0 trên họ đặc tuyến ra.
 Khi tăng UGS, ID tăng hầu như tỉ lệ do độ dẫn điện của kênh tăng theo
mức độ giảm phân cực ngược của tiếp giáp p - n. Lúc U GS = 0, ID = ID0. Giá trị
ID0 là dịng tĩnh cực máng khi khơng có điện áp cực cửa. Khi có U GS < 0, ID < ID0
và được xác định bởi ID = ID0 (1- UGS / UGS0)
c) Các tham số cơ bản của JFET
Các tham số chủ yếu của JFET gồm hai nhóm:
 Tham số giới hạn gồm có:

Dịng cực máng cực đại cho phép IDmax là dòng điện ứng với điểm B trên
đặc tuyến ra (đường ứng với giá trị UGS = 0) ; Giá trị IDmax khoảng < 50mA;
Điện áp máng - nguồn cực đại cho phép và điện áp của nguồn UGSmax
UDSmax = UB / (1,2 -:- l,5) (cỡ vài chục Vôn)
ở đây UB là điện áp máng nguồn ứng với điểm B.
Điện áp khóa UGSO (hay Up) (bằng giá trị UDSO ứng với đường UGS = 0)
 Tham số làm việc gồm có:
Điện trở trong hay điện trở vi phần đầu ra ri = ∂UDS/∂ID |UGS = const
(cỡ 0,5 MΩ) ri thể hiện độ dốc của đặc tuyến ra trong vùng bão hòa.
Hỗ dẫn của đặc tuyến truyền đạt (S): cho biết tác dụng điều khiển của
điện áp cực cửa tới dòng cực máng, giá trị điển hình với JFET hiện nay là S = (7
- 10)mA/V.
Cần chú ý giá trị hỗ dẫn S đạt cực đại S = So lúc giá trị điện áp U GS lân
cận điểm 0 (xem dạng đặc tuyến truyền đạt của JFET hình 2.36b) và được tính
bởi So = 2IDO/UGSO.
Điện trở vi phân đầu vào: r vào do tiếp giáp p-n quyết định, có giá trị
khoảng 109Ω.
Ở tần số làm việc cao, người ta còn quan tâm tới điện dung giữa các cực
CDS và CGD (cỡ pF).
35.3. Transistor trường có cực cửa cách ly – MOSFET
a) Cấu tạo và ký hiệu qui ước
Đặc điểm cấu tạo MOSFET có hai loại cơ bản được thể hiện trên hình vẽ.

Hình 3.26: Cấu tạo của MOSFET
GVBM: Tào Minh Đạt

18

Nghề Điện công nghiệp

TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

a) Loại kênh đặt sẵn; b) Loại kênh cảm ứng
Ký hiệu quy ước của MOSFET trong các mạch điện tử được cho trên hình.

Hình 3.27: Ký hiệu qui ước của MOSFET.
Trên nền đế là đơn tinh thể bán dẫn tạp chất loại P (Si - P), người ta pha
tạp chất bằng phương pháp công nghệ đặc biệt (Epitaxi hay khuếch tán ion) để
tạo ra 2 vùng bán dẫn loại N+ (nồng độ pha tạp cao hơn so với đế) và lấy ra hai
điện cực là D và S. Hai vùng này được nối thông với nhau nhờ một kênh dẫn
điện loại n có thể hình thành ngay trong q trình chế tạo (loại kênh đặt sẵn) hay
chỉ hình thành sau khi đã có 1 điện trường ngồi (lúc làm việc trong mạch điện)
tác động (loại kênh cảm ứng). Tại phần đối diện với kênh dẫn, người ta tạo ra
điện cực thứ ba là cực cửa G sau khi đã phủ lên bề mặt kênh 1 lớp cách điện
mỏng SiO2. Từ đó MOSFET cịn có tên là loại FET có cực cửa cách li (IGFET).
Kênh dẫn được cách li với đế nhờ tiếp giáp P - N thường được phân cực ngược
nhờ 1 điện áp phụ đưa tới cực thứ 4 là cực đế.
b) Nguyên lý làm việc
Để phân cực MOSFET người ta đặt 1 điện áp UDS>0. Cần phân biệt hai
trường hợp:
 Với loại kênh đặt sẵn, xuất hiện dòng điện tử trên kênh dẫn nối giữa S và
D và trong mạch ngồi có dịng cực máng I D (chiều đi vào cực D), ngay cả khi
chưa có điện áp đặt vào cực cửa (UGS = 0).
+ Nếu đặt lên cực cửa điện áp UGS > 0, điện tử tự do có trong vùng đế (là
hạt thiểu số) được hút vào vùng kênh dẫn đối diện với cực cửa làm giầu hạt dẫn
cho kênh, tức là làm giảm điện trở của kênh, do đó lám tăng dịng cực máng I D.
Chế độ làm việc này được gọi là chế độ giầu của MOSFET.

+ Nếu đặt tới cực cửa điện áp U GS < 0, quá trình trên sẽ ngược lại, làm kênh
dẫn bị nghèo đi do các hạt dẫn (là điện tử) bị đẩy xa khỏi kênh. Điện trở kênh
dẫn tăng tùy theo mức độ tăng của UGS theo chiều âm sẽ làm giảm dòng ID. Đây
là chế độ nghèo của MOSFET.
+ Nếu xác định quan hệ hàm số ID = f3(UDS) lấy với những giá trị khác nhau
của UGS bằng lí thuyết thay thực nghiệm, ta thu được họ đặc tuyến ra của
MOSFET loại kênh n đặt sẵn như trên hình vẽ.

GVBM: Tào Minh Đạt

19

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Hình 3.28: Đặc tuyến ra của MOSFET
 Với loại kênh cảm ứng, khi đặt tới cực cửa điện áp UGS < 0, khơng có
dịng cực máng (ID = 0) do tồn tại hai tiếp giáp p-n mắc đối nhau tại vùng máng đế và nguồn - đế, do đó khơng tồn tại kênh dẫn nối giữa máng - nguồn.
Khi đặt UGS > 0, tại vùng đế đối diện cực cửa xuất hiện các điện tử tự do
(do cảm ứng tĩnh điện) và hình thành một kênh dẫn điện nối liền hai cực máng
và nguồn. Độ dẫn của kênh tăng theo giá trị của U GS do đó dịng điện cực máng
ID tăng. Như vậy MOSFET loại kênh cảm ứng chỉ làm việc với 1 loại cực tính
của UGS và chỉ ở chế độ làm giầu kênh.
Biểu diễn quan hệ hàm ID= f4(UDS), lấy với các giá trị UGS khác nhau, ta
có họ đặc tuyến ra của MOSFET kênh n cảm ứng như trên hình.
Từ họ đặc tuyến ra của MOSFET với cả hai loại kênh đặt sẵn và kênh cảm

ứng giống như đặc tuyến ra của JFET đã xét, thấy rõ có 3 vùng phân biệt : vùng
gần gốc ở đó ID tăng tuyến tính theo UDS và ít phụ thuộc vào UGS, vùng bão hịa
(vùng thắt) lúc đó ID chỉ phụ thuộc mạnh vào UGS, phụ thuộc yếu vào U DS và
vùng đánh thủng lúc UDS có giá trị khá lớn.
Giải thích vật lí chi tiết các q trình điều chế kênh dẫn điện bằng các điện
áp UGS và UDS cho phép dẫn tới các kết luận tương tự như đối với JFET. Bên
cạnh hiện tượng điều chế độ dẫn điện của kênh còn hiện tượng mở rộng vùng
nghèo của tiếp giáp P-N giữa cực máng - đế khi tăng đần điện áp U DS. Điều này
làm kênh dẫn có tiết diện hẹp dần khi đi từ cực nguồn tới cực máng và bị thắt lai
tại 1 điểm ứng với điểm uốn tại ranh giới hai vùng tuyến tính và bão hòa trên
đặc tuyến ra. Điện áp tương ứng với điểm này gọi là điện áp bão hòa U DSO (hay
điện áp thắt kênh).
3.5.3. Các cách mắc, ứng dụng Tranzito trường
a) Cách mắc JFET
Cũng tương tự như BJT, JFET cũng có 3 cách mắc chủ yếu là: Chung cực
nguồn(CS), chung cực máng (DC), và chung cực cửa(CG).
GVBM: Tào Minh Đạt

20

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Trong đó kiểu CS thường được dùng nhiều hơn cả vì kiểu mắc này cho hệ
số khuếch đại điện áp cao, trở kháng vào cao. Còn các kiểu mắc CD, CG thường
được dùng trong tầng khuếch đại đệm và khuếch đại tần số cao.

Hình 3.29: Các cách mắc của JFET
 CS: Tín hiệu vào G so với S, tín hiệu ra D so với S
 CG: Tín hiệu vào S so với G, tín hiệu ra D so với G
 CD: Tín hiệu vào G so với D, tín hiệu ra S so với
b) Các cách mắc cơ bản của MOSFET
Tương tự JFET, MOSFET cũng có ba kiểu mắc cơ bản:




Cực nguồn chung CS: Tín hiệu vào G so với S, tín hiệu ra D so với S
Cực cổng chung CG: Tín hiệu vào S so với G, tín hiệu ra D so với G
Cực thốt chung CD: Tín hiệu vào G so với D , tín hiệu ra S so với D

c) Ứng dụng
Như đã trình bày ở trên, FET có hai loại JFET và MOSFET đều hoạt động
dựa trên sự điều khiển độ dẫn điện của mẫu bán dẫn bởi một điện trường ngoài,
chỉ dùng một loại hạt dẫn (hạt tải đa số), nó thuộc loại đơn cực tính (unipolar),
khơng có q trình phát sinh và tái hợp của hai loại hạt dẫn nên các tham số của
FET ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.
Những ưu điểm nổi bật của FET: tổng trở vào lớn, hệ số khuếch đại cao,
tiêu thụ năng lượng bé, kích thước các điện cực D, G, S có thể giảm xuống rất
bé, thu nhỏ thể tích của FET một cách đáng kể và nó được ứng dụng nhiều trong
chế tạo IC mà đặc biệt là loại IC có mật độ tích hợp cao. Cũng như BJT, FET
được ứng dụng nhiều trong cả hai dạngmạch số và tương tự. Nó làm một phần
tử trong nhiều dạng mạch khuếch đại, làm chuyển mạch điện tử,...
Ngoài ra, họ FET cịn có các dạng sau: CMOS, V-MOS, D-MOS, FET,…
Đây là những dạng được cải tiến từ MOSFET để có thêm ưu điểm trong ứng
dụng.
3.6. SCR – TRIAC – DIAC

3.6.1. Thyristor (Silicon Controlled Rectifier = SCR)
GVBM: Tào Minh Đạt

21

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

a. Cấu tạo – ký hiệu
SCR (Silicon Controlled Rectifier) có cấu tạo gồm bốn lớp bán dẫn P, N
ghép xen kẽ tạo ba mối nối P – N hay gọi là ba lớp tiếp xúc J1, J2, J3 và được
nối ra ba chân.
A: Anode: cực dương
K: Cathode: cực âm
G: Gate: cực khiển (cực cổng)

Hình 3.30: Cấu tạo và ký hiệu của SCR
SCR có thể xem như tương đương hai BJT gồm một BJT loại NPN và một
BJT loại PNP ghép lại như hình.

Hình 3.31: Mạch tương đương với cấu tạo của SCR
b) Nguyên lý hoạt động

Hình 3.35: Nguyên lý hoạt động Trường hợp cực G để hở hay VG = O(V)
GVBM: Tào Minh Đạt

22

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

Khi cực G và VG = OV có nghĩa là transistor T1 khơng có phân cực ở cực
B nên T1 ngưng dẫn. Khi T1 ngưng dẫn IB1 = 0, IC1 = 0 và T2 cũng ngưng dẫn.
Như vậy trường hợp này SCR khơng dẫn điện được, dịng điện qua SCR là IA =
0 và VAK VCC.
Tuy nhiên, khi tăng điện áp nguồn VCC lên mức đủ lớn là điện áp VAK
tăng theo đến điện thế ngập VBO (Beak over) thì điện áp VAK giảm xuống như
diode và dòng điện IA tăng nhanh. Lúc này SCR chuyển sang trạng thái dẫn
điện, dòng điện ứng với lúc điện áp VAK giảm nhanh gọi là dịng điện duy trì IH
(Holding). Sau đó đặc tính của SCR giống như một diode nắn điện.
Trường hợp đóng khóa K: VG = VDC – IGRG, lúc này SCR dễ chuyển
sang trạng thai dẫn điện. Lúc này transistor T1 được phân cực ở cực B1 nên
dịng điện IG chính là IB1 làm T1 dẫn điện, cho ra IC1 chính là dịng điện IB2
nên lúc đó I2 dẫn điện, cho ra dòng điện IC2 lại cung cấp ngược lại cho T1 và
IC2 = IB1.
Nhờ đó mà SCR sẽ tự duy trì trạng thái dẫn mà khơng cần có dịng IG liên
tục.
Theo nguyên lý này dòng điện qua hai transistor sẽ được khuếch đại lớn
dần và hai transistor chạy ở trạng thái bão hịa. Khi đó điện áp VAK giảm rất
nhỏ (0,7V) và dòng điện qua SCR là:
IC1 = IB2

; IC2 = IB1

Thực nghiệm cho thấy khi dòng điện cung cấp cho cực G càng lớn thì áp
ngập càng nhỏ tức SCR càng dễ dẫn điện.
+ Trường hợp phân cực ngược SCR.
Phân cực ngược SCR là nối A vào cực âm, K vào cực dương của nguồn
VCC. Trường hợp này giống như diode bị phân cự ngược. SCR sẽ không dẫn
điện mà chỉ có dịng rỉ rất nhỏ đi qua. Khi tăng điện áp ngược lên đủ lớn thì SCR
sẽ bị đánh thủng và dòng điện qua theo chiều ngược. Điện áp ngược đủ để đánh
thủng SCR là VBR. Thông thường trị số VBR và VBO bằng nhau và ngược dấu.
c) Đặc tuyến

Hình 3.32: Đặc tuyến của SCR ; IG=0 ;IG2>IG1>IG
GVBM: Tào Minh Đạt

23

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

d) Các thơng số của SCR
 Dịng điện thuận cực đại:
Đây là trị số lớn nhất dòng điện qua SCR mà SCR có thể chịu đựng liên
tục, quá trị số này SCR bị hư.:
 Điện áp ngược cực đại

Đây là điện áp ngược lớn nhất có thể đặt giữa A và K mà SCR chưa bị đánh
thủng, nếu vượt qua trị số này SCR sẽ bị đánh thủng. Điện áp ngược cực đại của
SCR thường khoảng 100 V đến 1000 V.
 Dòng điện kích cực tiểu: IGmin
Để SCR có thể dẫn điện trong trường hợp điện áp VAK thấp thì phải có
dịng điện kích vào cực G của SCR. Dịng IGmin là trị số dịng kích nhỏ nhất đủ
để điều khiển SCR dẫn điện và dịng IGmin có trị số lớn hay nhỏ tùy thuộc cơng
suất của SCR, nếu SCR có cơng suất càng lớn thì IGmin phải càng lớn. Thơng
thường IGmin từ 1mA đến vài chục mA.
 Thời gian mở SCR
Là thời gian cần thiết hay độ rộng của xung kích để SCR có thể chuyển từ
trạng thái tắt sang trạng thái dẫn, thời gian mở khoảng vài micrô giây.
 Thời gian tắt
Là thời gian cần thiết phải đủ dài để SCR có thể chuyển từ trạng thái dẫn
sang trạng thái tắt, nếu khơng thì SCR sẽ dẫn điện trở lại. Thời gian tắt của SCR
khoảng vài chục micrô giây.
e) Ứng dụng của SCR
SCR có rất nhiều chủng loại (có tài liệu đã giới thiệu 42652 loại): SCR
thường dùng, SCR có tốc độ cao, SCR hai chiều, …. Loại và các thông số của
SCR nhận biết được khi tra cứu. Khi dùng ta có thể tra cứu, thay thế những loại
tương đương với nhau. SCR được ứng dụng nhiều trong những mạch điện tử:
mạch báo động, mạch bảo vệ quá áp, bảo vệ q dịng, làm chuyển mạch khơng
tiếp điểm, mạch điều khiển tốc độ quay của động cơ, mạch chỉnh lưu có điểu
khiển, điều khiển tự động trong cơng nghiệp,…
3.6.2. TRIAC (Triode Alternative Current)
a. Cấu tạo – ký hiệu
TRIAC (Triode Alternative Current) là một linh kiện bán dẫn có ba cực,
bốn lớp, là việc như 2 SCR mắc song song ngược chiều, có thể dẫn điện theo hai
chiều.

GVBM: Tào Minh Đạt

24

Nghề Điện công nghiệp


TRƯỜNG TCN THỚI LAI

Giáo trình Điện tử cơ bản

TRIAC được gọi là công tắc bán dẫn xoay chiều ba cực (Triode AC
SemiconductorSwitch).
Hình 3.33: Cấu tạo – kí hiệu của TRIAC
b. Đặc tuyến
Đặc tuyến của TRIAC có dạng như hình:

Hình 3.34: Đặc tuyến của TRIAC.
IG=0; IG2>IG1>I
TRIAC có đặc tuyến Volt - Ampe gồm hai phần đối xứng nhau qua gốc 0,
mỗi phần tương tự đặc tuyến thuận của SCR.
c. Ứng dụng
Mạch điện như hình 3.38, đây là mạch điều khiển dịng điện qua tải dùng

TRIAC, DIAC kết hợp với quang trở Cds để tác động theo ánh sáng. Khi CdS
được chiếu sáng sẽ có trị số điện trở nhỏ làm điện thế nạp được trên tụ C thấp và
DIAC không dẫn điện, TRIAC khơng được kích nên khơng có dịng qua tải. Khi
CdS bị che tối sẽ có trị số điện trở lớn làm điện thế trên tụ C tăng đến mức đủ để
DIAC dẫn điện và TRIAC được kích dẫn điện cho dịng điện qua tải.
Tải ở đây có thể là các loại đèn chiếu sáng lối đi hay chiếu sáng bảo vệ, khi

trời tối thì đèn tự động sáng, khi trời sáng đèn tự động tắt.

GVBM: Tào Minh Đạt

25

Nghề Điện công nghiệp