Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao các thiết bị điện tử ngày càng trở nên nhỏ gọn và mạnh mẽ hơn? Câu trả lời chính là nhờ vào những tiến bộ vượt bậc trong công nghệ bóng bán dẫn. Cùng tìm hiểu nhiều hơn về bóng bán dẫn trong bài viết dưới đây với Semicon bạn nhé!
Bóng bán dẫn là gì?
Bóng bán dẫn hay còn gọi là transistor là một trong những thành phần cơ bản và quan trọng nhất trong công nghệ điện tử hiện đại. Nếu không có sự phát minh ra bóng bán dẫn, nhiều thiết bị công nghệ phổ biến như điện thoại, máy tính và ô tô sẽ không thể tồn tại như ngày nay.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng bán dẫn
Cấu tạo của bóng bán dẫn
Bóng bán dẫn có ba chân chính: base (B), collector (C) và emitter (E). Mỗi chân có một chức năng riêng, và bóng bán dẫn được phân loại thành hai loại chính: PNP và NPN. Dù có cách hoạt động khác nhau, chức năng chính của cả hai loại đều là điều khiển dòng điện.
Nguyên lý hoạt động của bóng bán dẫn
Bóng bán dẫn hoạt động giống như một công tắc điện tự động. Thay vì phải bật tắt bằng tay, bóng bán dẫn có khả năng tự động điều khiển dòng điện. Chúng thường có kích thước nhỏ, bằng hạt đậu xanh và trong các vi xử lý, kích thước của chúng chỉ khoảng 14nm đến 7nm, có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi.
Khi kết nối chân C với nguồn điện dương, chân E với nguồn âm, và chân B với một nguồn điều khiển, bóng bán dẫn sẽ hoạt động. Đối với loại PNP, khi có dòng điện vào chân B, nó sẽ ngắt dòng điện đi qua. Ngược lại, đối với loại NPN, chỉ khi có dòng điện vào chân B, bóng bán dẫn mới cho phép dòng điện đi qua.
Dòng điện vào chân B có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau như chip, cảm biến hoặc từ chân C của bóng bán dẫn khác. Điều này cho phép bóng bán dẫn được sử dụng linh hoạt trong các mạch điện.
Các loại bóng bán dẫn
Bóng bán dẫn là những linh kiện điện tử nhỏ bé nhưng đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hầu hết các thiết bị điện tử hiện đại, từ điện thoại di động, máy tính đến các thiết bị công nghiệp. Có rất nhiều loại bóng bán dẫn khác nhau, mỗi loại có cấu tạo và đặc tính riêng biệt, phù hợp với những ứng dụng cụ thể.
Các loại bóng bán dẫn phổ biến:
- BJT (Bipolar Junction Transistor): Đây là một trong những loại bóng bán dẫn đầu tiên và được sử dụng rộng rãi nhất. BJT hoạt động dựa trên việc điều khiển dòng điện nhỏ để điều khiển dòng điện lớn hơn. Chúng thường được sử dụng trong các mạch khuếch đại, chuyển mạch và các mạch logic đơn giản.
- FET (Field-Effect Transistor): Khác với BJT, FET điều khiển dòng điện bằng điện trường. FET có nhiều loại khác nhau, trong đó MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) là loại phổ biến nhất. MOSFET được sử dụng rộng rãi trong các mạch tích hợp, các thiết bị công suất và các mạch điều khiển động cơ.
- UJT (Unijunction Transistor): UJT có cấu trúc đặc biệt với một mối tiếp xúc duy nhất. Chúng thường được sử dụng trong các mạch tạo xung, mạch điều khiển động cơ và các mạch hẹn giờ.
Sự khác biệt giữa các loại bóng bán dẫn:
| Loại bóng bán dẫn | Cơ chế hoạt động | Ứng dụng phổ biến |
| BJT | Điều khiển dòng điện bằng dòng điện | Mạch khuếch đại, chuyển mạch, mạch logic |
| FET | Điều khiển dòng điện bằng điện trường | Mạch tích hợp, thiết bị công suất, mạch điều khiển động cơ |
| UJT | Một mối tiếp xúc duy nhất | Mạch tạo xung, mạch điều khiển động cơ, mạch hẹn giờ |
Ứng dụng của bóng bán dẫn trong tương lai
Bóng bán dẫn hoạt động như một bộ khuếch đại
Bóng bán dẫn có khả năng khuếch đại dòng điện, cho phép điều khiển một điện áp lớn bằng một điện áp nhỏ. Điều này rất hữu ích trong nhiều ứng dụng điện tử.
Bóng bán dẫn hoạt động như một công tắc
Bóng bán dẫn hoạt động như một công tắc điện, giúp thực hiện các chức năng chuyển mạch trong các ứng dụng công nghiệp.
- Công Tắc Mở: Khi điện áp đầu vào là 0 vôn, công tắc mở, điện trở là vô hạn và điện áp đầu ra là +10 vôn.
- Công Tắc Đóng: Khi điện áp đầu vào là +10 vôn, công tắc đóng, điện trở bằng 0 và điện áp đầu ra là 0 vôn.
Đài phát thanh
Một trong những ứng dụng nổi bật của bóng bán dẫn là trong đài phát thanh. Trước khi bóng bán dẫn ra đời, radio yêu cầu các ống chân không lớn để khuếch đại âm thanh. Giờ đây, với bóng bán dẫn, đài phát thanh trở nên nhỏ gọn và di động hơn rất nhiều.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, bóng bán dẫn sẽ tiếp tục là động lực thúc đẩy các đột phá trong nhiều lĩnh vực, từ trí tuệ nhân tạo, Internet of Things cho đến các công nghệ xanh. Chúng ta có thể kỳ vọng sẽ chứng kiến những ứng dụng mới lạ và thú vị của bóng bán dẫn trong tương lai.
TRIỂN LÃM QUỐC TẾ NGÀNH VI MẠCH BÁN DẪN VIỆT NAM 2024
📍Địa điểm: Trung tâm Hội chợ & Triển lãm Sài Gòn SECC
🗓 Thời gian: 31/10 – 02/11/2024