BÀI 9: LINH KIỆN TẦN SỐ CAO VÀ ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT

1. BJT TỐC ĐỘ CAO (HBT - Heterojunction Bipolar Transistor)

1.1. Cấu tạo HBT

• HBT là loại Transistor lưỡng cực có các lớp bán dẫn làm từ các vật liệu khác nhau (dị tiếp giáp), ví dụ như Silicon-Germanium (SiGe) hoặc Gallium Arsenide (GaAs).

• Điểm khác biệt so với BJT thường là lớp Emitter được làm từ vật liệu có vùng cấm ($E_g$) rộng hơn lớp Base.

1.2. Nguyên lý làm việc

• Nhờ sự chênh lệch vùng cấm, HBT ngăn chặn cực hiệu quả dòng lỗ trống từ Base khuếch tán ngược về Emitter, đồng thời cho phép electron từ Emitter tràn vào Base dễ dàng.

• Điều này cho phép lớp Base được pha tạp rất đậm mà vẫn duy trì hệ số khuếch đại cao, giúp giảm điện trở lớp Base và giảm tụ điện ký sinh.

1.3. Ứng dụng HBT

• Hoạt động ở tần số cực cao (hàng trăm GHz).

• Dùng trong điện thoại di động (mạch khuếch đại RF), hệ thống radar, vệ tinh và các thiết bị viễn thông tốc độ cao.

2. UJT (TRANSISTOR ĐƠN NỐI - Unijunction Transistor)

2.1. Cấu tạo và ký hiệu quy ước

• Cấu tạo: Gồm một thanh bán dẫn loại N (hoặc P) có hai đầu là cực Base 1 ($B_1$) và Base 2 ($B_2$). Giữa thanh có một vùng bán dẫn loại ngược lại tạo thành cực Emitter ($E$).

• Ký hiệu: Hình tròn có cực E vẽ chếch kèm mũi tên hướng vào (loại kênh N) hoặc hướng ra (loại kênh P).

• Ứng dụng: Chủ yếu dùng trong mạch tạo xung, mạch kích mở cho SCR/TRIAC.

3. THYRISTOR (SCR - Silicon Controlled Rectifier)

3.1. Cấu tạo và ký hiệu

• Cấu tạo: Gồm 4 lớp bán dẫn ghép xen kẽ (P-N-P-N) tạo thành 3 tiếp giáp. Có 3 cực: Anode (A), Cathode (K) và cực điều khiển Gate (G).

• Ký hiệu: Giống Diode nhưng có thêm cực G ở gần Cathode.

3.2. Đặc tuyến V-A và Nguyên lý hoạt động

• Trạng thái ngắt: SCR ngăn chặn dòng điện theo cả hai chiều (nếu chưa kích G).

• Trạng thái dẫn: Khi phân cực thuận ($V_{AK} > 0$) và có một xung dòng điện dương kích vào cực G, SCR sẽ dẫn điện.

• Đặc điểm: Sau khi đã dẫn, SCR vẫn tiếp tục dẫn ngay cả khi ngắt dòng cực G. Nó chỉ ngắt khi dòng $I_{AK}$ giảm xuống dưới ngưỡng duy trì ($I_H$).

3.3. Tham số quan trọng

• $V_{DRM}$: Điện áp thuận cực đại không gây dẫn tự phát.

• $V_{RRM}$: Điện áp ngược cực đại.

• $I_{GT}, V_{GT}$: Dòng và áp kích cực G tối thiểu.

• $I_H$: Dòng duy trì.

4. DIAC (Diode AC)

4.1. Cấu tạo và ký hiệu

• Cấu tạo: Là linh kiện 2 cực, cấu trúc tương đương hai Diode mắc song song ngược nhưng có ngưỡng đánh thủng.

• Ký hiệu: Hai hình tam giác đối đầu nhau.

4.2. Đặc tuyến V-A và Nguyên lý hoạt động

• DIAC không có cực điều khiển. Nó chỉ dẫn điện khi điện áp đặt vào hai đầu vượt qua ngưỡng đánh thủng $V_{BO}$ (thường khoảng 30V).

• DIAC dẫn điện được cả hai chiều.

5. TRIAC (Triode for AC)

5.1. Cấu tạo và ký hiệu

• Cấu tạo: Tương đương với hai SCR mắc song song ngược, dùng chung một cực điều khiển G. Gồm các cực: MT1, MT2 (hoặc A1, A2) và G.

• Ký hiệu: Hai SCR vẽ chồng lên nhau, có chung cực G.

5.2. Đặc tuyến V-A và Nguyên lý hoạt động

• TRIAC có thể dẫn điện theo cả hai chiều khi có xung kích tại cực G.

• Ứng dụng: Là linh kiện phổ biến nhất trong điều khiển điện xoay chiều AC (điều khiển tốc độ quạt, độ sáng đèn Dimmer, máy hút bụi).