Разница между транзистором и транзистором: В чем отличие работы тиристора и транзистора? — Радиомастер инфо

Содержание

В чем отличие работы тиристора и транзистора? — Радиомастер инфо

Транзисторы – распространенные полупроводниковые радиоэлементы. На их основе делают большинство электронных схем, а также микросхем. Главное их свойство – способность усиливать электрические сигналы. Изменяя слабый сигнал на управляющем электроде транзистора, можно управлять усиленным выходным сигналом. Есть еще довольно распространенный вид полупроводниковых радиоэлементов — тиристоры. Они тоже имеют управляющий электрод, но управление выходным сигналом в принципе отличается от транзисторов. В этой небольшой статье путем сравнения рассмотрены эти различия.

За основу возьмем простую схему с лампочкой. Коммутируя малый ток в цепи управляющего электрода будем управлять в разы большим током лампочки.

Вот как выглядит эта схема на транзисторе и на тиристоре:

Рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме на транзисторе. При наличии питания и замыкании выключателя S1 на управляющий электрод транзистора (базу) будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в базе)

транзистор откроется, лампочка загорится.

Изменяя величину тока в базе с помощью переменного сопротивления, мы можем открывать транзистор больше или меньше, меняя таким образом яркость свечения лампочки. Последовательно с переменным сопротивлением стоит постоянное для того, чтобы при нулевом сопротивлении переменного сопротивления ток базы не превысил допустимое значение и транзистор не вышел из строя. Выключить лампочку мы можем, разомкнув выключатель S1.

Теперь рассмотрим, как можно управлять свечением лампочки в схеме, выполненной на тиристоре.

При наличии питания и замыкании выключателя S2 на управляющий электрод тиристора будет подано отпирающее напряжение и при условии достаточной величины тока (определяется величиной сопротивления в цепи управляющего электрода)

тиристор откроется, лампочка загорится. А вот теперь главное отличие. Мы не можем изменять яркость лампочки изменяя сопротивление в цепи управляющего электрода. Более того, мы можем вообще разомкнуть выключатель S2 и лампочка будет светиться, но только в том случае, если ток лампочки протекающий через открытый тиристор будет больше определенного значения, называемого током удержания. Он у каждого типа тиристора свой. Чем мощнее тиристор, тем большее значение тока удержания. Погасить лампочку мы можем, только уменьшив ток через анод-катод тиристора до значения меньше тока удержания или разомкнув выключатель S3 (что равносильно току удержания равном 0).

Это главная особенность применения тиристоров и главное их отличие от транзисторов.

Другими словами, тиристор может быть или полностью открыт, или полностью закрыт. Это и достоинство, и недостаток. Достоинство в том, что падение напряжения небольшое и потери ниже, чем, например, у наполовину открытого транзистора. Недостаток в том, что схема управления усложняется.

Тиристоры проще использовать в цепях переменного тока. Мы должны открывать тиристор каждую полуволну при ее нарастании. Когда полуволна спадает, тиристор сам закроется. Задерживая время открывания при приходе полуволны, мы меняем время открытого состояния тиристора и, следовательно, значение тока в нагрузке.

Как пример, рассмотрим питание схемы на тиристоре от источника переменного напряжения.

Теперь, при замыкании выключателя лампочка будет гореть, а при размыкании, гаснуть. Как видно из осциллограммы, каждую полуволну, в ее конце ток приближается к 0. Если выключатель S2 разомкнут, то с приходом новой полуволны тиристор не откроется.

Отсюда вывод.

Тиристоры целесообразно использовать в цепях переменного или импульсного напряжения (тока). При этом на управляющий электрод достаточно подать короткий отпирающий импульс. Закроется тиристор сам, после окончания импульса в нагрузке. При приходе следующего импульса в нагрузке на управляющий электрод снова нужно подавать отпирающий импульс и так далее.

Материал статьи продублирован на видео:

 

 

 

 

 

 

 

 

Разница между транзистором и тиристором – Разница Между

Транзисторы и тиристоры являются полупроводниковыми устройствами, которые имеют многочисленные применения в электрических цепях. главное отличие между транзистором и тиристором является то, что транз

Основное отличие – транзистор против тиристора

Транзисторы и тиристоры являются полупроводниковыми устройствами, которые имеют многочисленные применения в электрических цепях. главное отличие между транзистором и тиристором является то, что транзистор имеет три слоя полупроводниковтогда как тиристор имеет четыре слоя полупроводников, Иногда тиристоры называютуправляемые кремнием выпрямители (SCR).

Что такое транзистор

Транзисторы – это полупроводниковые устройства, которые могут действовать как усилители или переключатели в электрических цепях. Транзистор состоит из трех легированных полупроводников. Основные типы транзисторов включаютбиполярные переходные транзисторы (биполярные транзисторы) а такжеполевые транзисторы (полевые транзисторы) а такжебиполярные транзисторы с изолированным затвором (БТИЗЫ), Мы обсудили, как эти транзисторы работают в статьях, сравнивая разницу между BJT и FET и разницу между IGBT и MOSFET. Транзисторы имеют три терминала. Управляя напряжением, подаваемым на одну из клемм, можно контролировать ток через две другие клеммы этих устройств.

Что такое тиристор

Тиристор также имеет три контакта, такие как транзистор, и эти контакты называются «анод», «катод» и «затвор». Однако тиристор сделан из четыре слои легированных полупроводников. Функционально тиристор действует как комбинация двух транзисторов, как показано ниже:

Вы можете думать о тиристоре как о двух транзисторах, работающих вместе. Справа: символ тиристора.

Тиристор имеет три режима:

  1. Режим обратной блокировкиВ этой установке анод имеет более отрицательный потенциал, чем катод. Это означает, что соединения J1 и J3 смещены в обратном направлении в то время как соединение J2 вперед смещен. В этом режиме ток не может течь через тиристор.
  2. Режим прямой блокировкиВ этой установке анод имеет более положительный потенциал, чем катод. Здесь, J1 и J3 вперед смещен, в то время как J
    2
    в обратном смещении. Ток все еще не может течь через тиристор.
  3. Режим прямой проводки: В этой настройке анод и катод соединены как в режиме прямой блокировки. Однако теперь через тиристор течет ток. Этого можно было бы достичь двумя способами: если бы разность потенциалов между анодом и катодом была такой большой, то соединение J2 будет проходить пробой, позволяя течь через него. Если разность потенциалов недостаточно велика для возникновения пробоя, прямая проводимость также могла быть достигнута путем передачи прямого тока через затвор.

Если на затвор подается ток, а прямой ток в тиристоре достигает порогового значения тока, известного как

запирающий токтиристор будет продолжать проводить, даже если ток затвора удален. Как только тиристор начал проводить прямой ток, он может продолжать делать это, пока прямой ток выше порогового значения тока, известного какудерживающий ток, По этой причине тиристор можно использовать как выключатель. На рисунке ниже показана зависимость тока от напряжения для тиристора:

Характеристическая кривая зависимости тока от напряжения для тиристора.

Кривая помечена

Разница между диодом и транзистором – Разница Между

Разница Между 2021

Ключевая разница: Диод – это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые

Содержание:

Ключевая разница: Диод – это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые размещены вместе. Транзистор – это триод, который существует в двух формах – либо в полупроводнике n-типа, расположенном между двумя полупроводниками p-типа, либо в полупроводнике p-типа, расположенном между двумя полупроводниками n-типа.

Диод – это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Другими словами, это самый простой из двух терминальных односторонних полупроводниковых приборов. Он позволяет току течь в одном направлении, и в то же время он также блокирует ток, который течет в противоположном направлении. Две клеммы диодов известны как анод и катод. Диод может быть тесно связан с выключателем.

Диоды часто используются для выпрямления напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Существуют различные типы диодов. Например, фотодиод – это тот, который позволяет току течь при попадании на него света. Эти типы диодов широко используются в качестве детекторов света.

Транзистор (сокращение от сопротивления передачи) – это электронный компонент, который работает как электронный переключатель и усилитель. Они используются для изменения в потоке электрического тока, и поэтому они рассматриваются как строительные блоки интегральных схем, таких как компьютерные процессоры или процессоры. В большинстве транзисторов предусмотрены три точки подключения. Эти точки также называются терминалами.

Ток между вторым и третьим выводами может быть изменен путем изменения тока между первым и вторым выводами. Таким образом, транзистор ведет себя как переключатель, который может включать или выключать сигнал. Транзистор был разработан Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли в Bell Laboratories 23 декабря 1947 года.

Сравнение между диодом и транзисторами:

диод

транзистор

Определение

Диод – это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении.

Транзистор – это триод, который существует в двух формах – либо в полупроводнике n-типа, расположенном между двумя полупроводниками p-типа, либо в полупроводнике p-типа, расположенном между двумя полупроводниками n-типа.

Пользы

  • Клиппирование и зажим – для защиты цепей путем ограничения напряжения
  • Выпрямитель напряжения – Тьюринга переменного тока в постоянный
  • Множители напряжения
  • Нелинейное смешение двух напряжений
  • Усилители. Относительно слабый сигнал, который подается в базу, усиливается в гораздо больший ток, протекающий от эмиттера к коллектору.
  • Переключатели – определенный тип сигнала в базу может использоваться для отключения тока, протекающего от эмиттера к коллектору.

Типы

  • Распределительный диод (обычный тип)
  • Светоизлучающий (LED)
  • Фотодиоды (поглощает свет, дает ток)
  • Шоттки (высокоскоростной переключатель, низкое напряжение при включении, Al. На кремнии)
  • Туннель (я против V немного отличается от JD, отрицательное сопротивление!)
  • Veractor (колпачок соединения зависит от напряжения)
  • Стабилитрон (специальный диод, использующий обратное смещение)

Существует два основных типа транзисторов:

  • Полевые транзисторы
  • Биполярное соединение

Тип устройства

Диод имеет только 2 полупроводниковых области и поэтому имеет 2 вывода.

Транзистор имеет 3 области и должен иметь 3 провода.

Этимология

Греческие корни di (от δί), что означает «два», и ода (от ὁδός), что означает «путь».

Смесь трансдуктивности (или передачи) и резистора.

Что такое транзистор 8050?

Транзистор 8050 представляет собой эпитаксиальный кремниевый транзистор с отрицательным положительным и отрицательным (NPN) усилителем, который используется в качестве двухтактного усилителя класса B в портативных радиоприемниках. Этот транзистор обычно используется вместе с его PNP-комплиментом, 8550, в двухтактных схемах усилителей. Номинальные характеристики транзистора 8050 и транзистора 8550 идентичны. Разница в их полярности.

Базовый транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, которое создается путем размещения слоя полупроводникового материала между двумя слоями материала с противоположной полярностью. Транзистор NPN имеет слой положительного материала, лежащий между двумя слоями отрицательного материала. Положительно-отрицательно-положительный (PNP) транзистор имеет отрицательный слой между двумя положительными слоями, известный как транзистор PNP.

Каждый из слоев в транзисторе имеет присоединенный провод. Получающиеся терминалы известны как эмиттер, основание и коллектор. Основа – это всегда средний слой.

Транзистор в основном электронный переключатель. Напряжение питания и нагрузка подключаются через клеммы коллектора и эмиттера. При отсутствии напряжения на клемме базы транзистор выключен. Когда на базовую клемму подается напряжение правильной амплитуды и полярности, транзистор включается, позволяя протекать значительно большему току между клеммами эмиттера и коллектора.

Напряжение, необходимое для управления состоянием включения / выключения транзистора, мало. Следовательно, транзистор можно использовать в качестве усилителя. Схема база-эмиттер контролирует ток, протекающий через схему эмиттер-коллектор.

Кремниевый транзистор обычно включается, когда базовое напряжение на 0,65 В выше, чем у эмиттера. Цепь эмиттер-база обычно настроена на обеспечение заданного напряжения, близкого к точке запуска. Это известно как уклон. В то время как транзистор проводит, выход следует схеме входа.

Транзисторы могут быть настроены для усиления всей формы входного сигнала, если напряжение всего сигнала выше точки срабатывания транзистора. Это означает, что транзистор будет проводить, даже если вход не применяется. Это создает очень шумный выход. Чтобы предотвратить чрезмерный шум и более эффективную схему, были созданы двухтактные усилители.

Двухтактный усилитель использует два транзистора противоположной полярности. Когда форма входной волны находится в положительной половине цикла, NPN-транзистор будет проводить, а PNP-транзистор отключится. Если входной сигнал отклоняется, транзистор PNP будет работать, а транзистор NPN отключится. Два выхода объединены для получения полного усиленного сигнала.

Транзистор 8050 и его эквивалент 8550 были разработаны для использования в качестве дополнительной пары транзисторов в применениях двухтактных усилителей малой мощности. Лист спецификации для транзистора 8050 и транзистора 8550 можно найти, выполнив поиск по номеру детали в Интернете. В общем, транзистор 8050 представляет собой 2-ваттный усилитель с максимальным током коллектор-эмиттер 1,5 А и максимальным напряжением коллектор-эмиттер 25 вольт.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

вид и обозначение, достоинства и недостатки, принцип работы для чайников


Описание и принцип работы

Транзистор Дарлингтона, названный в честь его изобретателя Сиднея Дарлингтона, состоит из двух стандартных NPN- или PNP-биполярных транзисторов, соединенных между собой. Эмиттер одного транзистора соединен с базой другого, чтобы создать более чувствительный транзистор с большим коэффициентом усиления по току, полезный в приложениях, где требуется усиление или переключение тока.

Пары транзисторов Дарлингтона могут быть изготовлены из двух индивидуально подключенных биполярных транзисторов или из одного устройства, имеющегося в продаже в одной упаковке со стандартом: соединительные провода базы, эмиттера и коллектора. Элементы доступны в широком разнообразии стилей корпуса и разных номиналов напряжения (и тока) и доступны в версиях NPN и PNP.

Биполярный переходный транзистор может работать как выключатель в режиме «вкл.-выкл.», как показано на рисунке.

Когда база NPN-транзистора заземлена (0 вольт) и ток базы Ib отсутствует — не течет от эмиттера к коллектору, и поэтому транзистор переключается в положение «выкл.». Если база смещена в прямом направлении более чем на 0,7 В, ток будет течь от эмиттера к коллектору, и транзистор, как говорят, будет включен «вкл.». При работе в этих двух режимах транзистор работает как переключатель.

Проблема здесь заключается в том, что транзисторная база должна переключаться между нулем и некоторым большим положительным значением, чтобы транзистор насыщался, и в этот момент повышенный базовый ток Ib протекает в устройство, в результате чего ток коллектора Ic становится большим, а напряжение Vce маленьким. Тогда мы можем видеть, что небольшой ток на базе может контролировать намного больший ток, протекающий между коллектором и эмиттером.

Отношение тока коллектора к базовому току (β) известно как коэффициент усиления тока транзистора. Типичное значение β для стандартного биполярного транзистора может находиться в диапазоне от 50 до 200 и варьируется даже между транзисторами с одинаковым номером детали. В некоторых случаях, когда коэффициент усиления по току одного транзистора слишком мал для прямого управления нагрузкой, одним из способов увеличения коэффициента усиления является использование пары Дарлингтона.

Конфигурация транзистора Дарлингтона, также известная как «Дарлингтона пара» или «суперальфа»-цепь, состоит из двух NPN- или PNP-транзисторов, соединенных между собой таким образом, что ток эмиттера первого транзистора TR1 становится базовым током второго транзистора TR2. Затем транзистор TR1 подключается как повторитель эмиттера, а TR2 — общий усилитель эмиттера, как показано ниже.

Также обратите внимание, что в этой конфигурации пары Дарлингтона ток коллектора ведомого или управляющего транзистора, TR1 «синфазен» с током главного переключающего транзистора TR2.

В чем разница между NPN и PNP транзисторами?

Существует два основных типа транзисторов – биполярные и полевые. Биполярные транзисторы изготавливаются из легированных материалов и могут быть двух типов – NPN и PNP. Транзистор имеет три вывода, известные как эмиттер (Э), база (Б) и коллектор (К). На рисунке, приведенном ниже, изображен NPN транзистор где, при основных режимах работы (активном, насыщении, отсечки) коллектор имеет положительный потенциал, эмиттер отрицательный, а база используется для управления состоянием транзистора.

Физика полупроводников в этой статье обсуждаться не будет, однако, стоит упомянуть, что биполярный транзистор состоит из трех отдельных частей, разделенных двумя p-n переходами. Транзистор PNP имеет одну N область, разделенную двумя P областями:

Транзистор NPN имеет одну P область, заключенную между двумя N областями:

Сочленения между N и P областями аналогичны переходам в диодах, и они также могут быть с прямым и обратным смещением p-n перехода. Данные устройства могут работать в разных режимах в зависимости от типа смещения:

  • Отсечка: работа в этом режиме тоже происходит при переключении. Между эмиттером и коллектором ток не протекает, практически «обрыв цепи», то еесть «контакт разомкнут».
  • Активный режим: транзистор работает в схемах усилителей. В данном режиме его характеристика практически линейна. Между эмиттером и коллектором протекает ток, величина которого зависит от значения напряжения смещения (управления) между эмиттером и базой.
  • Насыщение: работает при переключении. Между эмиттером и коллектором происходит практически «короткое замыкание» , то есть «контакт замкнут».
  • Инверсный активный режим: как и в активном, ток транзистора пропорционален базовому току, но течет в обратном направлении. Используется очень редко.

В транзисторе NPN положительное напряжение подается на коллектор для создания тока от коллектора к эмиттеру. В PNP транзисторе положительное напряжение подается на эмиттер для создания тока от эмиттера к коллектору. В NPN ток течет от коллектора (К) к эмиттеру (Э):

А в PNP ток протекает от эмиттера к коллектору:

Ясно, что направления тока и полярности напряжения в PNP и NPN всегда противоположны друг другу. Транзисторы NPN требуют питания с положительной полярностью относительно общих клемм, а PNP транзисторы требуют отрицательного питания.

PNP и NPN работают почти одинаково, но их режимы отличаются из-за полярностей. Например, чтобы перевести NPN в режим насыщения, UБ должно быть выше, чем UК и UЭ. Ниже приводится краткое описание режимов работы в зависимости от их напряжения:

Основным принципом работы любого биполярного транзистора является управление током базы для регулирования протекающего тока между эмиттером и коллектором. Принцип работы NPN и PNP транзисторов один и тот же. Единственное различие заключается в полярности напряжений, подаваемых на их N-P-N и P-N-P переходы, то есть на эмиттер-базу-коллектор.

Похожие материалы:

  • В чем разница между искусственным интеллектом и…
  • В чем разница между датчиками с туннельным (TMR) и…
  • В чем разница между двигателями с электронным…
  • В чем разница между «улучшенной безопасностью…
  • В чем разница между абсолютными и инкрементальными…
  • В чем разница между числами с фиксированной и…

Базовая конфигурация транзистора Дарлингтона

В паре NPN Дарлингтона в качестве примера коллекторы двух транзисторов соединены вместе, а эмиттер TR1 управляет основанием TR2. В этой конфигурации достигается умножение на β, потому что для базового тока i b ток коллектора равен β * i b, где коэффициент усиления по току больше единицы или равен единице, и это определяется как:

Но базовый ток I B2 равен току эмиттера транзистора TR1, I E1, поскольку эмиттер TR1 подключен к базе TR2. Следовательно:

Затем подставим в первое уравнение:

Где β 1 и β 2 — коэффициенты усиления тока отдельных транзисторов.

Это означает, что общее усиление тока β определяется коэффициентом усиления первого транзистора, умноженным на коэффициент усиления второго транзистора, когда коэффициенты усиления тока двух транзисторов умножаются. Другими словами, пара биполярных транзисторов, объединенных вместе для создания одной пары транзисторов Дарлингтона, может рассматриваться как один транзистор с очень высоким значением β и, следовательно, с высоким входным сопротивлением.

Транзисторы.


Трафарет Visio Транзисторы.

Каждой фигурой трафарета Транзисторы, представлены несколько условных обозначений схожих по функциональным особенностям транзисторов. Изменить условное обозначение, можно в контекстном меню фигуры:


Контекстное меню фигуры условного обозначения транзистора.

Некоторые примеры условных обозначений транзисторов, полученных изменение комбинаций команд в контекстном меню фигур: 1. Транзистор биполярный.

Транзистор биполярный PNP.
Транзистор биполярный NPN.
Транзистор биполярный NPN, коллектор соединен с корпусом.
Транзистор лавинный типа NPN.

2. Транзистор однопереходный.

Транзистор однопереходный с P-базой.
Транзистор однопереходный с N-базой.

3. Транзистор двухбазовый.

Транзистор двухбазовый типа PNP.
Транзистор двухбазовый типа NPN.
Транзистор двухбазовый типа PNIP с выводом от i-области.
Транзистор двухразовый типа PNIN с выводом от i-области.

4. Транзистор полевой.

Транзистор полевой с каналом типа N.
Транзистор полевой с каналом типа P.

5. Транзистор полевой с изолированным затвором.

Транзистор полевой с изолированным затвором обедненного типа с N-каналом, с внутренним соединением истока и подложки.
Транзистор полевой с изолированным затвором обедненного типа с Р-каналом, с внутренним соединением истока и подложки.
Транзистор полевой с изолированным затвором обогащенного типа с Р-каналом, с внутренним соединением истока и подложки.
Транзистор полевой с изолированным затвором обедненного типа с N-каналом.
Транзистор полевой с изолированным затвором обедненного типа с Р-каналом.
Транзистор полевой с изолированным затвором обогащенного типа с Р-каналом.

6. Транзистор полевой с двумя изолированными затворами.

Транзистор полевой с двумя изолированными затворами обедненного типа с Р-каналом с выводом от подложки.
Транзистор полевой с двумя изолированными затворами обедненного типа с N-каналом с выводом от подложки.
Транзистор полевой с двумя изолированными затворами обогащенного типа с Р-каналом с выводом от подложки.

7. Транзистор биполярный с изолированным затвором.

Транзистор биполярный с изолированным затвором обедненного типа с N-каналом.
Транзистор биполярный с изолированным затвором обедненного типа с Р-каналом.
Транзистор биполярный с изолированным затвором обогащенного типа с Р-каналом.

Дополнительно, в контекстном меню фигуры условного обозначения транзистора, можно поменять местами вывода как вертикально так и горизонтально, скрыть или показать маркировку выводов, скрыть символ корпуса.

Пример изменения условного обозначения полевого транзистора, видео:

Пример транзистора Дарлингтона

Два NPN-транзистора соединены вместе в виде пары Дарлингтона для переключения галогенной лампы 12 В 75 Вт. Коэффициент усиления прямого тока первого транзистора равен 25, а коэффициент усиления прямого тока (бета) второго транзистора равен 80. Игнорируя любые падения напряжения на двух транзисторах, рассчитайте максимальный базовый ток, необходимый для полного включения лампы.

Сначала ток, потребляемый лампой, будет равен току коллектора второго транзистора, затем:

Используя приведенное выше уравнение, базовый ток определяют как:

Затем мы видим, что очень маленький базовый ток, всего 3,0 мА, такой как ток, подаваемый цифровым логическим вентилем или выходным портом микроконтроллера, может использоваться для включения и выключения лампы мощностью 75 Вт.

Если два одинаковых биполярных транзистора используются для создания одного устройства Дарлингтона, то β1 равно β2, и общее усиление тока будет иметь вид:

Обычно значение β2 намного больше, чем значение 2β, и в этом случае его можно игнорировать, чтобы немного упростить математику. Тогда окончательное уравнение для двух идентичных транзисторов, сконфигурированных как пара Дарлингтона, можно записать в виде:

Тогда мы можем видеть, что для двух одинаковых транзисторов β 2 используется вместо р, действующей как один большой транзистор с огромным количеством выгоды. Легко доступны пары транзисторов Дарлингтона с усилением тока более тысячи с максимальными токами коллектора в несколько ампер. Например: NPN TIP120 и его PNP эквивалентны TIP125.

Преимущество использования такого устройства, заключается в том, что переключающий транзистор гораздо более чувствителен, поскольку для переключения значительно большего тока нагрузки требуется только небольшой базовый ток, так как типичное усиление конфигурации Дарлингтона может превышать 1 000, тогда как обычно одиночная ступень транзистора дает усиление от 50 до 200.

Затем мы видим, что пара Дарлингтона с коэффициентом усиления 1 000 : 1 может переключать выходной ток 1 А в цепи коллектор — эмиттер с входным базовым током всего 1 мА. Тогда это делает транзисторы Дарлингтона идеальными для взаимодействия с реле, лампами и двигателями с микроконтроллером малой мощности, компьютером или логическими контроллерами, как показано на рисунке.

Как работает

Принцип действия устройства похож на работу крана, регулирующего подачу воды, с той лишь разницей, что через него идет поток отрицательных частиц. Прибор пропускает через себя 2 тока:

  • основной «большой»;
  • управляющий «маленький».

Мощность первого зависит от мощности второго. Если изменить показатель малого тока, то изменится интенсивность образования «дырок» на базе: пропорционально изменится амплитуда напряжения на выходе, но частота сигнала сохранится. Поэтому, при подаче на базовую пластину слабого импульса, усиление на выходе не теряется, но значительно возрастает амплитуда.

Тип имеющегося биполярного транзистора можно легко распознать по схеме, основанной на принципе: ток течет от «плюса» к «минусу». В приборе N-P-N базовая плата представлена p-полупроводником (положительными «дырками»), на схеме это показано направлением к эмиттеру от базы. P-N-P-разновидность имеет «отрицательную» n-базу (стрелка на схеме направлена к ней).

Единственное отличие этих типов устройств заключается в том, что схема N-P-N начинается с «плюса», а P-N-P с «минуса» (так как на базовую плату подается минусовой потенциал). Т.е. для транзистора с N-полупроводником характерно «перевёрнутое» поведение: ток не останавливается при заземленной базе и сталкивается с преградой, когда через неё идет ток.

Даже при незначительном отличии типов NPN-устройства более эффективны и распространены в электронной промышленности. Это связано с тем, что носители тока в них представлены электронами, которые более мобильны чем положительные частицы. Поэтому приборы с P-полупроводником более высокочастотны.

Применение транзисторов Дарлингтона

База транзистора Дарлингтона достаточно чувствительна, чтобы реагировать на любой небольшой входной ток от коммутатора или непосредственно от логического элемента КМОП TTL или 5 В. Максимальный ток коллектора Ic (max) для любой пары Дарлингтона такой же, как и для основного переключающего транзистора TR 2, поэтому его можно использовать для управления реле, двигателями постоянного тока, соленоидами и лампами и т. д.

Одним из основных недостатков пары транзисторов Дарлингтона является минимальное падение напряжения между базой и эмиттером при полном насыщении. В отличие от одного транзистора, у которого падение напряжения насыщения составляет от 0,3 до 0,7 В при полном включении, устройство Дарлингтона имеет удвоенное падение напряжения базового эмиттера (1,2 В вместо 0,6 В), поскольку падение напряжения базового эмиттера — это сумма падений диодов базового эмиттера двух отдельных транзисторов, которая может составлять от 0,6 до 1,5 В в зависимости от тока, текущего через транзистор.

Такое высокое падение напряжения на базе эмиттера означает, что для данного тока нагрузки транзистор Дарлингтона может нагреваться сильнее, чем обычный биполярный транзистор, и, следовательно, требует хорошего отвода тепла. Кроме того, транзисторы Дарлингтона имеют более медленное время отклика «вкл.-выкл.», поскольку ведомому транзистору TR1 требуется больше времени, чтобы главный транзистор TR2 полностью включился.

Чтобы преодолеть медленный отклик, повышенное падение напряжения и тепловые недостатки стандартного транзисторного устройства Дарлингтона, дополнительные транзисторы NPN и PNP могут использоваться в одной и той же каскадной схеме для создания транзистора Дарлингтона другого типа, называемого конфигурацией Шиклаи.

Как работает полевой транзистор?

ПТ с индуцированным каналом содержит три электрода — исток (source), сток (drain), и затвор (gate).

Принцип работы ПТ наполовину понятен из графического обозначения и названия электродов.

Канал ПТ – это «водяная труба», в которую втекает «вода» (поток заряженных частиц, образующих электрический ток) через «источник» (исток).

«Вода» вытекает из другого конца «трубы» через «слив» (сток). Затвор – это «кран», который открывает или перекрывает поток. Чтобы «вода» пошла по «трубе», надо создать в ней «давление», т.е. приложить напряжение между стоком и истоком.

Если напряжение не приложено («давления в системе нет»), тока в канале не будет.


Если приложено напряжение, то «открыть кран» можно подачей напряжения на затвор относительно истока.

Чем большее подано напряжение, тем сильнее открыт «кран», больше ток в канале «сток-исток» и меньше сопротивление канала.

В источниках питания ПТ используется в ключевом режиме, т.е. канал или полностью открыт, или полностью закрыт.

Честно сказать, принципы действия ПТ гораздо более сложны, он может работать не только в ключевом режиме. Его работа описывается многими заумными формулами, но мы не будем здесь все это описывать, а ограничимся этими простыми аналогиями.

Скажем только, что ПТ могут быть с n-каналом (при этом ток в канале создается отрицательно заряженными частицами) и p-каналом (ток создается положительно заряженными частицами). На графическом изображении у ПТ с n-каналом стрелка направлена внутрь, у ПТ с p-каналом – наружу.

Собственно, «труба» — это кусочек полупроводника (чаще всего – кремния) с примесями химических элементов различного типа, что обуславливает наличие положительных или отрицательных зарядов в канале.

Теперь переходим к практике и поговорим о том,

Транзисторная пара Шиклаи (Sziklai)

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи, названной в честь изобретателя Джорджи Шиклаи, представляет собой особый транзистор Дарлингтона, состоящий из отдельных NPN и PNP комплементарных транзисторов, соединенных между собой, как показано ниже.

Эта каскадная комбинация транзисторов NPN и PNP имеет то преимущество, что пара Шиклаи выполняет основную функцию пары Дарлингтона, за исключением того, что для ее включения требуется только 0,6 В, и, как и в стандартной конфигурации Дарлингтона, коэффициент усиления по току равен β 2 для одинаково согласованных транзисторов или задается произведением двух коэффициентов усиления тока для несогласованных отдельных транзисторов.

Конфигурация транзистора Шиклаи — Дарлингтон

Мы можем видеть, что падение напряжения базы-эмиттера устройства Шиклаи равно падению диода одного транзистора в тракте сигнала. Тем не менее конфигурация Шиклаи не может насытить менее одного полного падения напряжения на диоде, то есть 0,7 В вместо обычных 0,2 В.

Кроме того, как и в случае пары Дарлингтона, пара Шиклаи имеет более медленное время отклика, чем один транзистор. Комплементарные парные транзисторы Шиклаи обычно используются в двухтактных выходных каскадах аудиоустройства класса AB, допускающих только одну полярность выходного транзистора. Обе пары транзисторов Дарлингтона и Шиклаи доступны как в конфигурации NPN, так и в конфигурации PNP.

Транзисторные ИС Дарлингтона

В большинстве электронных приложений управляющей цепи достаточно для непосредственного переключения выходного напряжения или постоянного тока «вкл.» или «выкл.», поскольку для некоторых выходных устройств, таких как светодиоды или дисплеи, требуется лишь несколько миллиампер для работы при низких напряжениях постоянного тока. Как следствие, они могут управляться непосредственно выходом стандартного логического элемента.

Однако, как мы видели выше, иногда для работы устройства вывода, такого как двигатель постоянного тока, требуется больше энергии, чем может быть обеспечено обычным логическим вентилем или микроконтроллером. Если цифровое логическое устройство не может подавать достаточный ток, то для управления устройством потребуются дополнительные схемы.

Одним из таких широко используемых транзисторных чипов Дарлингтона является массив ULN2003. Семейство массивов Дарлингтона состоит из ULN2002A, ULN2003A и ULN2004A, которые представляют собой высоковольтные и сильноточные массивы Дарлингтона, каждый из которых содержит семь пар Дарлингтона с открытым коллектором в одном пакете ИС.

Каждый канал массива рассчитан на 500 мА и может выдерживать пиковые токи до 600 мА, что делает его идеальным для управления небольшими двигателями, лампами или затворами и базами мощных полупроводников. Дополнительные диоды подавления включены для индуктивного управления нагрузкой, а входы прикреплены напротив выходов, чтобы упростить соединения и расположение платы.

ULN2003A Дарлингтонский транзисторный массив

ULN2003A является недорогим однополярным массивом транзисторов Дарлингтона с высокой эффективностью и низким потреблением энергии, что делает его полезным для приведения в движение широкого диапазона нагрузок, включая электромагниты, реле постоянного тока двигателя и светодиодные дисплеи или лампы накаливания. ULN2003A содержит семь пар транзисторов Дарлингтона, каждая с входным контактом слева и выходным контактом справа от него, как показано ниже.

ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона

Драйвер Дарлингтона ULN2003A имеет чрезвычайно высокий входной импеданс и коэффициент усиления по току, который может управляться напрямую от логического элемента CMOS TTL или + 5V. Для логики CMOS + 15 В используйте ULN2004A, а для более высоких коммутирующих напряжений до 100 В лучше использовать массив Дарлингтона SN75468.

Когда вход (контакты 1–7) переходит в режим «высокий», соответствующий выход переключит «низкий» ток утечки. Аналогично, когда вход приводится в действие «низкий», соответствующий выход переключается в состояние высокого импеданса. Это состояние с высоким импедансом «выкл.» блокирует ток нагрузки и снижает ток утечки через устройство, повышая эффективность.

Контакт 8 (GND) подключен к заземлению нагрузки или 0 вольт, а контакт 9 (Vcc) подключен к источнику питания нагрузки. Затем любая нагрузка должна быть подключена между + Vcc и выходным контактом, контактами 10–16. Для индуктивных нагрузок, таких как двигатели, реле, соленоиды и т. д. контакт 9 всегда должен быть подключен к Vcc.

ULN2003A способен коммутировать 500 мА (0,5 А) на канал, но если требуется больше возможностей переключения тока, то и входы, и выходы пар Дарлингтона могут быть параллельны друг другу для более высокой способности тока. Например, входные контакты 1 и 2 соединены вместе, и выходные контакты 16 и 15 также объединены для переключения нагрузки.

Резюме транзистора Дарлингтона

Дарлингтона транзистор — это полупроводниковое устройство наивысшей мощности, показывающий силу тока и напряжение во много раз выше, чем обычные небольшие плоскостные транзисторы сигнала.

Значения коэффициента усиления постоянного тока для стандартных транзисторов NPN или PNP большой мощности относительно низкие, вплоть до 20 или даже меньше по сравнению с транзисторами с малым сигналом переключения. Это означает, что для переключения данной нагрузки требуются большие базовые токи.

В схеме Дарлингтона используются два объединенных транзистора , один из которых является основным токонесущим транзистором, а другой, являющийся гораздо меньшим «переключающим» транзистором, обеспечивает базовый ток для управления главным транзистором. В результате меньший базовый ток может использоваться для переключения гораздо большего тока нагрузки, поскольку коэффициенты усиления постоянного тока двух транзисторов умножаются. Тогда комбинация из двух транзисторов может рассматриваться как один единственный транзистор с очень высоким значением β и, следовательно, с высоким входным сопротивлением.

Наряду со стандартными парами транзисторов PNP и NPN Дарлингтона имеются также дополнительные транзисторы Шиклаи — Дарлингтона, которые состоят из отдельных согласующих транзисторов NPN и PNP, соединенных вместе в одной и той же паре Дарлингтона для повышения эффективности.

Также доступны массивы Дарлингтона, например ULN2003A, которые позволяют безопасно управлять мощными или индуктивными нагрузками, такими как лампы, соленоиды и двигатели. Управление осуществляется с помощью микропроцессорных и микроконтроллерных устройств в роботизированных и мехатронных приложениях.

Общие сведения

FET или ПТ — полупроводниковый прибор, который при изменении управляющего U, регулирует I (силу тока). Этот тип транзистора называется еще униполярным. Появился он позже обычного транзистора (биполярного), но с ростом технологии получил широкое распространение среди цифровых устройств благодаря низкому энергопотреблению. Основное отличие заключается в методе регулирования I. В биполярном — регулирование I происходит при помощи управляющего I, а полевом — при помощи U (Рисунок 1).

Рисунок 1 — Отличие полевого от биполярного Т.

У ПТ нет I управления, и он обладает высоким входным сопротивлением (R), которое достигает несколько сотен ГОм (ГигаОм) или ТОм (ТерраОм). Для того чтобы узнать сферы применения ПТ, нужно внимательно изучить его. Носителями заряда являются электроны или дырки, а у биполярного — электроны и дырки.

Классификация и устройство

ПТ бывают нескольких видов, обладают различными характеристиками и устройством. Они делятся на 2 типа:

  1. С управляющим p-n — переходом (JFET).
  2. С изолированным затвором (MOSFET).

Кроме того, каждый из типов бывает с N и P каналами. У ПТ с N-каналом носителями заряда являются электроны, а у P-канального — дырки. Принцип работы для P и N аналогичен, отличие лишь в подаче U другой полярности в качестве управляющего.

Устройство JFET ПТ (рисунок 2) простое. Область N образовывает канал между зонами P. К концам канала N подключаются электроды, которые называются условно стоком (С) и истоком (И), так как все зависит от схемы подключения. Затвор (З) — тип электрода, который образовывается при закорачивании полупроводников P. Это обусловлено электрическим соединением при воздействии U. Возле С и И находится область повышенной концентрации или легирование (N+) электронов, что приводит к улучшению проводимости канала. Наличие зоны легирования значительно понижает образование паразитных p-n — переходов, образующихся при присоединении алюминия.

Рисунок 2 — Схематическое устройство ПТ типа JFET.

MOFSET называется МОП или МДП, также делятся на типы — со встроенным и индуцируемым каналами. В каждом из этих типов есть модели с P и N каналами. Полевой транзистор, обозначение которого представлено на рисунке 3, иногда обладает 4 выводами.

Рисунок 3 — Обозначение МДП-транзистора.

Устройство довольно простое и показано на рисунке 4. Для ПТ с N-каналом подложка (покрывается SiO2) обладает электропроводимостью P-типа. Через слой диэлектрика проводятся электроды стока и истока от зон с легированием, а также вывод, который закорачивается с истоком. Слой затвора находится над диэлектриком.

Рисунок 4 — Типичное устройство ПТ с индуцированным каналом.

Принцип работы JFET

JFET работает в 2 режимах. Эта особенность связана с тем, что подается на затвор напряжение положительной и отрицательной составляющей (рис. 5). При подключении U > 0 к стоку, а земли к истоку необходимо подсоединить затвор к земле (Uзи = 0). Во время постепенного повышения U между С и И (Uис) ПТ является обыкновенным проводником. При низких значениях Uис ширина канала является максимальной.

При высоких значениях Uис через канал протекают большие значения силы тока между истоком и стоком (Iис). Это состояние получило название омической области (ОО). В полупроводнике N-типа, а именно в зонах p-n — перехода происходит снижение концентрации свободных электронов. Несимметричное разрастание слоя снижения концентрации свободных электронов называется обедненным слоем. Разрастание случается со стороны подключенного источника питания. Происходит сильное сужение канала при повышении Uис, вследствие которого Iис растет незначительно. Работа ПТ в этом режиме называется насыщением.

Рисунок 5 — Схема работы JFET (Uзи = 0).

При подаче низкого отрицательного U на затворе происходит сильное сужение канала и уменьшение Iис. При уменьшении U произойдет закрытие канала, и ПТ будет работать в режиме отсечки, а U, при котором прекращается подача Iис, называется напряжением отсечки (Uотс). На рисунке 6 изображено графическое представление работы ПТ при Uзи < 0:

Рисунок 6 — Графическое представление принципа работы полевого транзистора типа JFET.

При использовании в режиме насыщения происходит усиление сигнала (рис. 7), так как при незначительных изменениях Uис происходит значительное изменение Iис:

Рисунок 7 — Пример S JFET.

Этот параметр является усилительной способностью JFET и называется крутизной стоко-затворной характеристики (S). Единица измерения — mA/В (милиАмпер/Вольт).

Особености работы MOFSET

При подключении U между электродами С и И любой полярности к MOFSET с индуцированным N-каналом ток не потечет, так как между легитивным слоем находится слой с проводимостью P, которая не пропускает электроны. Принцип работы с каналом P-типа такой же, только необходимо подавать отрицательное U. Если подать положительное Uзи на затвор, то возникнет электрическое поле, выталкивающее дырки из зоны P в направлении подложки (рис. 8).

Под затвором концентрация свободных носителей заряда начнет уменьшаться, а их место займут электроны, которые притягиваются положительным зарядом затвора. При достижении Uзи порогового значения концентрация электронов будет значительно больше концентрации дырок. В результате этого произойдет формирование между С и И канала с проводимостью N-типа, по которому потечет Iис. Можно сделать вывод о прямо пропорциональной зависимости Iис от Uзи: при повышении Uзи происходит расширение канала и увеличение Iис. Этот процесс является одним из режимов ПТ — обогащения.

Рисунок 8 — Иллюстрация работы ПТ с индуцированным каналом (тип N).

ВАХ ПТ с изолированным затвором примерно такой же, как и с управляющим переходом (рис. 9). Участок, на котором Iис растет прямо пропорционально росту Uис, является омической областью (насыщения). Участок при максимальном расширении канала, на котором Iис не растет, является активной областью.

При превышении порогового значения U переход типа p-n пробивается, и ПТ является обычным проводником. В этом случае радиодеталь выходит из строя.

Рисунок 9 — ВАХ ПТ с изолированным затвором.

Отличие между ПТ со встроенным и индуцируемым каналами заключается в наличии между С и И канала проводящего типа. Если к ПТ со встроенным каналом подключить между стоком и истоком U разной полярности и оставить затвор включенным (Uзи = 0), то через канал потечет Iис (поток свободных носителей заряда — электронов). При подключении к затвору U < 0 возникает электрическое поле, выталкивающее электроны в направлении подложки. Произойдет уменьшение концентрации свободных носителей заряда, а сопротивление увеличится, следовательно, Iис — уменьшится. Это состояние является режимом обеднения.

При подключении к затвору U > 0 возникает электромагнитное поле, которое будет притягивать электроны из стока, истока и подложки. В результате этого произойдет расширение канала и повышение его проводимости, а Iис увеличится. ПТ начнет работать в режиме обогащения. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 — ВАХ ПТ со встроенным каналом.

Несмотря на свою универсальность, ПТ обладают преимуществами и недостатками. Эти недостатки следуют из устройства, способа исполнения и ВАХ приборов.

Отличия транзисторов от ламп | Основы электроакустики

К сожалению, лампы, использующие управление пото­ком электронов, существуют только одной «проводимости» (с положительным напряжением на аноде). Транзисторы же существуют двух типов — n—р—п (с положительным напряжением на коллекторе) и р—n—р (с отрицательным напряжением на коллекторе). Это, наряду с большими токами коллектора (до десятков ампер) у мощных транзисторов, резко облегчает построение усилителей мощности с прямой (непосредственной) связью с нагрузкой.

Транзисторы намного надежнее ламп и меньше их по габаритам. У них нет нити накаливания, потребляющей дополнительную энергию и рано или поздно сгорающей, раскаленного нитью катода, эмиссия электронов кото­рым со временем ухудшается. Конечно, у мощных транзисторов возникает проблема отвода тепла. Она решается размещением их в корпуса больших размеров, у которых предусмотрены элементы крепления их теплоотводящие радиаторы. Транзисторы больше, чем лампы, подвержены электрическому пробою при превышении рабочих напря­жений (этот пробой обычно называют лавинным, так как он ведет к лавинообразному росту тока коллектора).

ВАХ транзисторов напоминает ВАХ ламповых пенто­дов. Но веерообразного исхода кривых из начала коорди­нат нет — все кривые как бы вкладываются в одну крити­ческую линию. Изгибы кривых при переходе из пологих участков (при больших напряжениях на коллекторе) выра­жены более резко, что способствует появлению в спектре усиливаемых сигналов гармоник с большими номерами. В целом нелинейность выходных характеристик транзис­торов выражена более резко, чем у ламп, так что при перегрузках транзисторы создают заметно большие нели­нейные искажения.

Входная ВАХ транзистора это, в сущности, ВАХ полу­проводникового диода. Она резко нелинейная — зависи­мость входного тока от входного напряжения близка к экспоненциальной.

Принципиально важно то, что транзистор управляется, когда эмиттерный переход открыт. Так что достаточно изменений напряжения на эмиттерном переходе в доли вольта, чтобы транзистор из почти закрытого состояния перешел в открытое. Соответственно экспоненциальной является и передаточная характеристика — зависимость тока коллектора от напряжения на входе. Это означает наличие широкого спектра гармоник с высшими номерами.

Если напряжение на коллекторе открытого транзисто­ра падает до уровня напряжения на базе, коллекторный переход транзистора смещается в прямом направлении и коллектор, как и эмиттер, начинает инжектировать в базу носители. Они называются избыточными, а сам такой режим работы — режимом насыщения.

Вообще говоря, режим насыщения используется в ключевых схемах и там рассматривается как важное досто­инство транзистора – падение напряжения на нем при этом порою не превосходит долей вольта. Но в усилитель­ных схемах этот режим крайне нежелателен. Он не только ведет к резкой отсечке напряжения на коллекторе, но и удлиняет переходные процессы выхода транзистора в режим работы (когда напряжение на коллектор­ном переходе имеет обратную полярность).

Реле и транзисторы: как они работают в качестве электронных переключателей | hardware

Меня часто спрашивают, как управлять с помощью микроконтроллера мощными потребителями тока – лампами, питающимися от сети 220 В, мощными тенами. В этой статье собран материал по работе электронных ключей – как они устроены, как работают, как их можно применить в радиолюбительской практике (перевод [1]).

Сначала стоит разобраться в том, что же такое электронный ключ? В сущности это просто выключатель (или переключатель) который замыкает/размыкает сильноточную цепь по внешнему электрическому сигналу (тоже входной ток, но намного меньшей мощности). Обычно, когда на вход электронного ключа подается слабый ток управления, ключ замыкается и пропускает через себя мощный ток в силовой цепи. Когда ток управления пропадает, то ключ размыкается и мощный потребитель тока отключается. На фото представлены основные представители электронных ключей – реле и транзисторы.

1 – мощный транзистор IRFP450 MOSFET, который можно применять в ключевых источниках питания, в генераторах развертки ЭЛТ-мониторов.

2IRF840B, тоже довольно мощный транзистор, собрат IRFP450. Может безопасно, продолжительное время, без использования радиатора (или охлаждающего вентилятора) коммутировать токи до 8A при напряжении 500V.

UPD140601: как верно прокомментировал Ross, на самом деле без радиатора IRF840 долго в таких рабочих условиях не протянет, потому что рассеиваемая мощность превысит 50 Вт. Если взять транзистор с сопротивлением канала на 2 порядка меньше, тогда другое дело.

3 – два простых, дешевых транзистора. Слева транзистор структуры PNP, а справа NPN. Эти транзисторы могут управлять током до 0.15A при напряжении 50 .. 90V.

Обычно транзисторы могут коммутировать ток от 0.15A до 14A при напряжении от 50V до 500V (см. даташит на каждый конкретный транзистор), так что транзистор может переключить мощность до 7 киловатт, если на вход транзистора приложить совсем маленькую мощность – несколько милливатт.

Приведенные на фото реле могут коммутировать токи от 5A до 15A при напряжении до 240V. Не очень правильно будет сравнивать реле с транзисторами MOSFET, но они почти не генерируют тепло и не нуждаются в радиаторах.

4 – самое простое реле, подходящее для большинства случаев. У этого реле 5 ножек, две подключены к обмотке, а еще три – к контактам на переключение.

5 – мощное реле на 20A, вытащенное из микроволновой печи.

6 – два реле, установленные на приемный радиомодуль (может обучаться на срабатывание от нужного приходящего по радио кода). Сам приемник потребляет меньше 5mA, но может при этом переключить ток до 12A при напряжении 36V, что составит 360 ватт!

7 – два мощных 135-ваттных транзистора 2N3055 от старого усилителя звука, со своим родным радиатором. Это устаревшие биполярные транзисторы, и они не настолько эффективны, как современные транзисторы MOSFET. Однако два таких транзистора в некоторых случаях могут заменить один IRFP450, чтобы коммутировать больше 75 ватт мощности.

8 – приемник кода RC от большой детской радиоуправляемой игрушки – автомобиля. Использует два одинаковых реле для прямого и обратного хода двигателя машинки. Странно, что эти реле системы SPDT, что означает, что у них не используются контакты N/C.

9 – два реле системы DPDT, которые эквивалентны 4 отдельным реле (в каждом из этих реле по 2 контактные группы).

Электронные ключи применяются в тех случаях, когда использование простых кнопок и выключателей неудобно или невозможно – например, для запуска автомобильного стартера, или для выключения ядерного реактора, или в электронных проектах, которые по радиосигналу могут управлять включением/выключением освещения или приводом гаражной двери. В этом руководстве будет сделана попытка объяснить самым простым языком, как работают такие электронные ключи. И начнем с самого простого – реле.

[Что такое электронное реле]

Если коротко, то реле представляет из себя электромагнит, который управляет замыканием контактов. Работает это точно так же, как если бы контакты замыкались механическим нажатием кнопки, но в случае реле усилие для замыкания берется от магнитного поля обмотки реле. Выходные контакты реле могут управлять очень большой электрической мощностью – на порядки большей, чем прикладываемая мощность к обмотке электромагнита реле. При этом входная цепь обмотки (где действует слабый управляющий ток) полностью изолирована от выходной мощной цепи, что очень важно для безопасного управления высоковольтными нагрузками (220, 380 V и выше).

Чаще всего у реле есть 5 контактов – вход 1 (на анимационном рисунке помечен +), вход 2 (на рисунке помечен как -), COM (COMmon, общий контакт), N/O (Normally Open, по умолчанию разомкнуто, когда обмотка не получает питание), N/C (Normally Closed, по умолчанию замкнуто, когда обмотка не получает питание).

Чтобы лучше понять работу реле, вспомним, что эти контакты означают и для чего нужны:

Вход 1: один из концов обмотки электромагнита реле, в нашем примере это вход для положительного полюса входного тока для обмотки. Когда на этот контакт приложен плюс напряжения (достаточного, чтобы реле сработало) относительно контакта Вход 2, то реле переключает контакты в активное состояние. Почти все реле нечувствительны к полярности входного тока, поэтому можно на Вход 1 подать +, а на Вход 2 подать минус, и наоборот, на Вход 1 подать -, а на Вход 2 подать +, и в любом случае реле нормально сработает. Некоторые реле, которые имеют массивный инерционный якорь, могут даже срабатывать от переменного входного напряжения (подробности см. в паспорте на реле).
Вход 2: другой конец обмотки электромагнита реле. Все то же самое, что и для Вход 1, только полюс в нашем примере отрицательный.
COM: это общий электрод выходных контактов переключателя. При срабатывании или отпускании реле этот контакт перекидывается на контакт N/O или N/C (контакты N/O и N/C работают в противофазе, т. е. COM может быть замкнут либо на N/O, либо на N/C). Контакт COM (как и контакты N/O и N/C) можете использовать по своему усмотрению для коммутации электрической нагрузки.
N/C: контакт, который нормально замкнут на COM. Т. е. контакт N/C замкнут на COM, когда обмотка реле обесточена. Когда на обмотку реле подано рабочее напряжение, то контакты N/C и COM размыкаются.
N/O: контакт, который нормально разомкнут с COM. Т. е. когда обмотка реле обесточена, то контакты N/O и COM разомкнуты. Когда на обмотку реле подано рабочее напряжение, то контакты N/O и COM замыкаются.

Для улучшения токопроводимости и уменьшения искрения поверхности контактов часто покрывают специальными металлами и сплавами на основе серебра, никеля, ванадия, а иногда для покрытия контактов применяется даже золото или платина (если это реле для коммутации сигналов в качественной аудиоаппаратуре или высокочастотной радиотехнике).

Если у Вас есть 9V батарейка (например “Крона”) и обычное реле, то попробуйте подключить обмотку реле к + и – батарейки. При подключении Вы услышите щелчок, который происходит из-за притягивания якоря реле к сердечнику электромагнита и переключения контактов. При отключении обмотки от батарейки произойдет также щелчок, но слабее. При отключении контакта обмотки от батареи Вы также увидите искру, которая возникает от ЭДС самоиндукции обмотки реле.

Если принцип переключения контактов все еще непонятен для Вас, то его можно представить к виде псевдокода и иллюстрирующей процесс анимационной картинки:

Если input = on (Power ON, через обмотку течет ток)
   COM + N/O (COM замкнут на N/O)
Иначе (Power OFF, обмотка обесточена)
   COM + N/C (COM замкнут на N/C)

[Как использовать реле]

Как было уже упомянуто, реле используется для того, чтобы маломощные устройства (электронные компоненты, устройства) могли включать и выключать устройства, которые потребляют намного больше энергии. Самый распространенный пример применения – автомобиль. Теперь Вас не должно удивлять, почему Вы слышите щелчки при включении индикаторной лампочки, потому что Вы знаете – это срабатывает электромагнит реле. Мигания лампочки может создавать маленькая микросхема таймера, например 555 timer (NE555, LM555).

Таймер 555 часто используется для создания импульсов (для простого включения и выключения) на любую нужную длительность, однако эта микросхема 555 сгорит, если будет пропускать через себя ток больше 200 ма. Так что невозможно просто так, без реле, подключить индикаторные лампочки к таймеру 555, потому что даже самые маломощные лампочки потребляют 700 ма и более. Теперь, если мы будем использовать таймер 555 для включения реле, то контактами реле можно запитывать мощные индикаторные лампочки. В этом случае через микросхему таймера будет течь ток около 50 .. 100 ма, что вполне безопасно, а в силовой цепи, питающей индикаторные лампочки, могут течь токи до 5А.

Если у Вас дорогая, новая машина, то мало шансов, что Вы услышите щелчки при мигании индикаторных ламп, поскольку современная тенденция – применять везде, где можно, мощные транзисторы MOSFET, а в качестве индикаторных ламп ставить экономичные светодиоды.

На интерактивной flash-анимации показан простой сценарий, в котором используются оба контакта N/O и N/C, чтобы включать либо красную, либо зеленую лампу (в зависимости от того, запитана обмотка реле, или нет). Наведите курсор мыши на серый выключатель, и нажмите левую кнопку мыши. При этом красная лампа погаснет, а зеленая загорится.

На следующем рисунке показан пример использования реле вместе с таймером NE555.

Кратковременное замыкание кнопки S1 запускает формирование длительной выдержки времени, в течение которого реле включено, и замыкает контакты NO и C. По окончании времени выдержки схема возвращается в исходное состояние, реле обесточивается, и становятся замкнутыми контакты NC и C. Такое устройство можно использовать для включения освещения на лестнице – по истечении заданного времени свет автоматически выключится. RC-цепочка, подключенная к выводам 6 и 7 таймера NE555, определяет выдержку времени. Диод, подключенный параллельно обмотке реле, защищает микросхему таймера NE555 от опасного выброса ЭДС самоиндукции, которое возникает при обесточивании обмотки реле (обмотка обладает значительной индуктивностью). Чтобы схема работала нормально, выбирайте подходящее реле – с током срабатывания не более 200mA (это максимум, который позволяет выход микросхемы таймера) при напряжении от 4.5 до 11 вольт. Напряжение питания схемы подберите в соответствии с параметрами реле – от 5 до 12 вольт.

Вместо микросхемы таймера NE555 можно использовать любой микроконтроллер AVR, например ATmega32A или ATtiny85 [4]. Микроконтроллер точно так же, как и таймер 555, может переключать свой выход с 0 на 1. Однако имейте в виду, что выходной допустимый ток у микроконтроллера существенно меньше, а выходное напряжение может меняться только в пределах от 0 до 5V. Например, для ATmega32A выходной ток не может превышать 40mA на один порт. Поэтому в общем случае для усиления порта микроконтроллера используют транзисторные ключи [2]. Вход транзисторного ключа подключен к микроконтроллеру, а выход – к обмотке реле.

[Что такое транзистор]

В предыдущем разделе мы упомянули транзисторы в качестве усилителя / буфера сигналов от микроконтроллера. Но не успели разобраться, как транзисторы выглядят и по какому принципу работают. На фото показан внешний вид транзисторов различного назначения.

Транзистор на сегодняшний день все еще часто используется в электронных схемах, и он является одним из элементарных компонентов радиоэлектроники (наряду с диодами, резисторами и конденсаторами). Несмотря на то, что принцип работы транзистора для новичка трудно понять с первого раза, транзистор по сути очень прост и очень хорошо работает вместе с реле. Как Вы уже наверное заметили, у транзистора 3 ножки, и простые биполярные транзисторы бывают двух типов: PNP и NPN.

Самыми первыми появились транзисторы PNP, и они изготавливались на основе полупроводника германия. Потом освоили изготовление транзисторов из кремния, и более распространенными стали транзисторы структуры NPN. Транзисторы обеих структур (PNP и NPN) работают по одинаковому принципу, отличие только в полярности рабочего напряжения питания, и в некоторых параметрах. В настоящее время чаще используют транзисторы NPN.

В ключевых схемах назначение транзистора то же самое, что и у реле. Когда слабый открывающий ток течет через эмиттерный переход (между базой Б и эмиттером Э), то канал между коллектором (К) и эмиттером (Э) открывается, и может пропускать ток больше базового в десятки и сотни раз. Эмиттер в этом случае играет роль общего электрода, и для транзисторов NPN в ключевом режиме эмиттер часто подключен к общему отрицательному проводу питания, к земле GND.

Транзисторы иногда используют вместо реле, и они переключают большую мощность, как и реле, от слабого сигнала. Но в отличие от реле, скорость переключения транзисторов может быть очень высокой (время перехода из выключенного состояния во включенное и наоборот очень мало), поэтому их применяют для управления звуковыми динамиками и импульсными трансформаторами в ключевых источниках питания. Большинство самых обычных транзисторов могут переключаться со скоростью 1 миллион раз в секунду. Транзисторы также выгодно отличаются от реле малыми габаритами, поэтому они могут использоваться в тех местах, где реле использовать невозможно или непрактично. Однако транзисторы могут быть повреждены сильными электромагнитными полями, статическим электричеством и перегревом, что накладывает определенные ограничения на области применения транзисторов.

[Как работает транзистор]

Транзистор работает усилителем мощности. На вход прикладывается маленькая управляемая мощность, а на выходе снимается в десятки и даже сотни раз бОльшая мощность. Это происходит за счет изменения сопротивления между выводами коллектора и эмиттера в зависимости от тока, который протекает между базой и эмиттером.

К сожалению, расположение выводов базы, эмиттера и коллектора (цоколевка) может меняться от одного типа транзистора к другому, так что для того, чтобы понять, где база, а где эмиттер и где коллектор, обращайтесь к документации на транзистор. Есть способы, позволяющие с помощью тестера определить цоколевку, но это существенно сложнее, чем просто заглянуть в даташит.

Транзисторы, в отличие от реле, могут открываться не полностью (иметь некое сопротивления канала эмиттер – коллектор), что прямо пропорционально току, протекающему через базу. Эту пропорцию называют коэффициент усиления тока транзистора, h21Э. Например, если коэффициент усиления транзистора равен 100, то при токе 1mA, протекающем через базу, ток через канал коллектор – эмиттер может достигать 100mA, что на техническом языке называют усилением. Транзистор, также в отличие от реле, может сильно нагреваться при протекании через него тока. Обычно высокий нагрев получается при большой рассеиваемой мощности на сопротивлении канала коллектор – эмиттер, когда транзистор не полностью открыт. Поэтому нагрев и потери мощности минимальные тогда, когда транзистор либо полностью закрыт, либо полностью открыт.

Все транзисторы имеют некий порог входного напряжения, по превышении которого транзистор начинает открываться. Для большинства обычных кремниевых биполярных транзисторов это напряжение составляет 0.5 .. 0.8V. Для германиевых транзисторов это напряжение меньше, и составляет около 0.2 .. 0.4V. Иногда этот порог называют напряжением отсечки. Если входное напряжение ниже напряжения отсечки, то ток через каналы база – эмиттер и коллектор – эмиттер не течет, транзистор полностью закрыт.

Также все транзисторы имеют максимальный входной ток, после превышения которого эффект усиления перестает проявляться. Т. е. выше этого порога усиление перестает проявляться, выходной ток перестает расти. При этом напряжение между базой и эмиттером близко и даже выше напряжения между коллектором и эмиттером. Такое состояние транзистора называют насыщением, и при этом считается, что транзистор полностью открыт.

В этой статье мы рассматриваем применение транзистора в качестве электронного ключа, поэтому будут использоваться только два состояния транзистора – либо он полностью закрыт (состояние отсечки тока), либо полностью открыт (состояние насыщения). Ниже приведена анимация, упрощенно показывающая общий принцип работы транзистора. Обратите внимание, что ток эмиттера равен сумме токов базы и коллектора, причем ток базы в 100 раз меньше тока коллектора (коэффициент усиления тока равен 100).

По этой картинке можно проще понять, почему малого тока базы достаточно, чтобы открыть силовой канал проводимости коллектор – эмиттер (потому что маленький входной ток как бы открывает вентиль основного канала). Также можно условно понять состояние насыщения – поток воды переполняет трубу, и труба не может пропустить через себя воды больше, чем позволяет диаметр трубы. Конечно же, такое представление является упрощенным, очень приблизительно отражающим реальные процессы, которые происходят в транзисторе.

[Как использовать транзистор]

Очень часто транзистор используется как электронный ключ. Когда управляющий ток течет между базой и эмиттером, открывается силовой канал между эмиттером и коллектором, сопротивление между эмиттером и коллектором резко падает. К примеру, можно включать/выключать светодиоды в зависимости от сигнала тока, приходящего от таймера 555 (как на анимации ниже) или от микроконтроллера. Между управляющим выходом таймера 555 (или выходным портом микроконтроллера) и базой транзистора почти всегда ставят токоограничивающий защитный резистор (на этой анимации для упрощения резистор не показан). Для упрощения также не показаны токоограничительные резисторы, которые должны стоять последовательно с каждым светодиодом.

Ранее уже упоминалась возможность управлять реле с помощью микроконтроллера. Для этого обычно также применяются транзисторы. Ниже приведена простая схема на транзисторе KT315 (его можно заменить аналогом на BC547), предназначенная для коммутации сетевой нагрузки 220V с помощью реле (это может быть лампа, или нагреватель, или асинхронный двигатель).

Диод VD1 нужен для предотвращения повреждения транзистора высоковольтным импульсом ЭДС самоиндукции, который возникает при обесточивании обмотки реле.

[Общие замечания по применению реле и транзисторов]

Реле бывают с самыми разными параметрами, определяющими его назначение и область применения. Чем реле мощнее (то есть чем больше ток и напряжение, которое реле может коммутировать), тем больше размеры реле из-за увеличения размеров электромагнита и контактной группы. Чем реле больше по размеру, тем оно будет требовать бОльшей мощности для управления. Поэтому старайтесь подобрать реле, наиболее подходящее Вам по параметрам.

Важно также подобрать нужное напряжение источника питания для реле. Если напряжение будет слишком низким, то реле не будет надежно срабатывать (или не будет срабатывать вовсе). Если напряжение будет слишком большим, то на обмотке реле будет рассеиваться слишком большая мощность, обмотка будет перегреваться и реле может выйти из строя. Чтобы правильно выбрать напряжение питания обмотки реле, см. параметры реле в его паспорте или даташите.

Для управления реле с помощью микроконтроллера применяйте транзисторы в качестве буферных ключей.

Вы могли бы задаться вопросом – в чем разница между мощными, обычными биполярными транзисторами и транзисторами MOSFET. Мощные транзисторы могут выдержать бОльшие токи и напряжения, и имеют специальные корпуса (обычно максимальные токи порядка 10 .. 20A, и напряжения до 600V и более). Корпус мощного транзистора рассчитан на крепление к теплоотводящей поверхности (например, радиатору). Обычные транзисторы имеют простые пластмассовые миниатюрные корпуса, и могут обычно выдерживать напряжения до 150V и токи до 2A.

Транзистор MOSFET, несмотря на то, что принцип его работы и параметры абсолютно отличаются от традиционных биполярных транзисторов, применяются для тех же целей, что и биполярные транзисторы. Ниже приведен пример схемы для управления реле на транзисторе MOSFET.

Под транзисторами MOSFET часто подразумевают мощные транзисторы. Действительно, параметры у MOSFET значительно превышают параметры биполярных транзисторов по току и напряжению. В закрытом состоянии сопротивление канала сток – исток транзисторов MOSFET близко к бесконечности, а в открытом состоянии падает практически до нуля. Поэтому транзисторы MOSFET могут безопасно работать при переключении очень больших мощностей, выделяя при этом малое количество тепла. Транзисторы MOSFET, как и биполярные, могут плавно изменять сопротивление силового канала, однако это сопротивление зависит от входного напряжения, а не от входного тока. Во многих случаях можно с небольшими модификациями схемы заменить биполярный транзистор на транзистор MOSFET. Обратная замена возможна далеко не всегда.

Меня наверное можно назвать “радиоэлектронным старьевщиком”. Не могу равнодушно мимо любой выброшенной радиоэлектронной железки – хочется забрать домой, починить или хотя бы разобрать на запчасти. В старой аппаратуре можно найти реле и транзисторы, вполне работоспособные и достойные лучшей участи, чем гниение на свалке. Реле могут стоять в микроволновых печах, кондиционерах, телевизорах, холодильниках, источниках бесперебойного электропитания, музыкальных центрах, радиоуправляемых игрушках. Транзисторы встречаются почти в любой электронной аппаратуре, и последнее время все больше встречаются транзисторы с планарным монтажом на плату (SMD), а транзисторы со штыревыми выводами встречаются реже.

[Что обозначают аббревиатуры SPDT, SPST, DPST, DPDT]

Аббревиатура Расшифровка
аббревиатуры
Обозначение в Великобритании Обозначение в США Описание Графический символ
SPST Single pole, single throw One-way Two-way Простой выключатель, имеющий два положения – включено или выключено. Два контакта могут быть либо замкнуты друг с другом, либо разомкнуты. Применяется, например, для включения освещения.
SPDT Single pole, double throw Two-way Three-way Простой переключатель. Общий контакт C (COM, Common) соединяется либо с контактом L1, либо с L2.
SPCO
SPTT
Single pole changeover или Single pole, triple throw     По контактам то же самое, что и SPDT. Некоторые производители реле используют SPCO/SPTT для обозначения переключателей, имеющих выключенное среднее, центральное положение, в котором все контакты разомкнуты.
DPST Double pole, single throw Double pole Double pole То же самое, что и две отдельных контактных группы SPST, управляемые одновременно одним механизмом.
DPDT Double pole, double throw     То же самое, что и две отдельных контактных группы SPDT, управляемые одновременно одним механизмом.
DPCO Double pole changeover или Double pole, centre off     По контактам эквивалентно DPDT. Некоторые производители используют DPCO для обозначения переключателей, имеющих среднее, выключенное положение.
    Intermediate switch Four-way switch Переключатель DPDT, имеющий внутреннее соединение контактов таким образом, что переключение меняет полярность подведенного напряжения. Используется редко.

[Ссылки]

1. How Electronic Switches Work For Noobs: Relays and Transistors site:instructables.com.
2. usb-Relay – маленькое USB-устройство, управляющее включением и выключением реле.
3. Транзистор – это просто. Очень хорошие видеоуроки, объясняющие принцип работы полупроводников.
4. Доступ к портам I/O AVR на языке C (GCC, WinAVR).
5. Как работают транзисторы MOSFET.

Разница между транзистором и тиристором (со сравнительной таблицей)

И транзистор, и тиристор относятся к типу полупроводниковых устройств. Но существуют некоторые факторы, которые их различают. Решающее различие между транзистором и тиристором заключается в том, что транзистор представляет собой трехслойное устройство, которому для обеспечения проводимости требуется регулярный импульс тока.

Напротив, тиристор – это 4-слойное устройство, которому требуется только один запускающий импульс для инициирования и поддержания проводимости.

И транзистор, и тиристор представляют собой 3 оконечные устройства. Но три контакта транзистора – это эмиттер, база и коллектор, а у тиристора – анод, катод и затвор.

В следующем разделе этой статьи вы получите представление о других важных различиях между ними. Но перед этим ознакомьтесь с содержанием, которое будет обсуждаться здесь.

Содержание: Транзистор против тиристора

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение

Таблица сравнения

Параметр Транзистор Тиристор
Basic Это трехслойное устройство, используемое для усиления. Это 4-х слойное устройство, используемое для ректификации.
Кол-во стыковок Имеет 2 стыка. Состоит из 3-х узлов.
Срабатывание устройства Для обеспечения правильной проводимости устройства на него должен подаваться постоянный импульс тока. Для запуска и поддержания проводимости требуется одиночный запускающий импульс в исходном состоянии.
Номинальная мощность Номинальная мощность указывается в ваттах. Его рейтинг в киловаттах.
Стоимость Низкая стоимость Достаточно дороже транзистора.
Размер Маленький по размеру и менее громоздкий. Он имеет сравнительно большие размеры, поэтому он больше, чем транзистор.
Текущий рейтинг Обладает низким рейтингом тока. Максимальный ток для тиристора сравнительно высокий.
Время включения Включается быстрее тиристора. Этому устройству требуется больше времени для включения.
Коммутационная цепь Не требуется Требуется
Потери мощности Показывает большие потери мощности. Потери мощности у тиристора сравнительно меньше, чем у транзистора.
Пригодность для приложений Подходит для высокочастотных приложений, но не для приложений с высокой мощностью Подходит для приложений с высокой мощностью, но не для высокочастотных приложений.

Определение транзистора

Транзистор – это устройство из полупроводникового материала, состоящее из 3 слоев и 3 выводов. Слово транзистор представляет собой слияние двух разных слов: tran sfer и re sistor . Это просто определяет работу транзистора. Это устройство, которое передает сопротивление из одной области в другую, чтобы обеспечить проводимость, тем самым усиливая сигнал.

В основном, кремний и германий являются полупроводниковыми материалами, которые используются для изготовления транзисторов.

Здесь мы можем видеть символическое изображение транзистора:

Транзисторы в основном классифицируются как транзисторы NPN и PNP. Эта классификация полностью зависит от типа используемого материала и связанных с ним основных носителей заряда, ответственных за проводимость.

На рисунке ниже представлен NPN-транзистор со смещением:

Здесь мы можем ясно видеть, что транзистор представляет собой устройство с 2 pn переходом. Три вывода транзистора – это эмиттер, база и коллектор.

Когда на устройство подается надлежащее смещение, тогда большинство носителей заряда перетекают от одного конца к другому, что в результате вызывает проводимость.

Поскольку мы рассмотрели здесь NPN-транзистор, то основными носителями заряда, ответственными за протекание тока здесь, являются электроны.

Итак, когда прямое напряжение прикладывается к переходу эмиттер-база транзистора, электроны из области эмиттера дрейфуют через область базы после преодоления барьерного потенциала этого перехода.

Достигнув тонкой базовой области, где основными носителями являются дырки, только некоторые из электронов объединяются с дырками, а остальные перемещаются к области коллектора. Затем большинство носителей заряда собираются на коллекторе.

Благодаря этому движение происходит через устройство, и ток течет от коллектора к эмиттеру (противоположно направлению потока электронов) через транзистор.

Определение тиристора

Тиристор – это полупроводниковый прибор, состоящий из 4 слоев и 3 выводов.Тиристор представляет собой объединение слов tyr atron и trans istor . Поскольку он выполняет выпрямление, как тиратрон, и управление, как транзистор.

Это в основном альтернативное расположение полупроводниковых материалов p- и n-типа; это ясно показано на рисунке ниже:

Также на рисунке ниже показано символическое изображение тиристора:

Тиристор – это устройство, которое начинает проводить ток только тогда, когда на его вывод подается импульс запуска затвора.Когда прямое или обратное напряжение подается на устройство без какого-либо импульса запуска строба, устройство не проводит.

Необходимо подать напряжение прямого затвора для запуска и поддержания проводимости через тиристор.

На рисунке ниже представлена ​​схема смещения тиристора:

Здесь прямое напряжение подается на анод относительно катода. Кроме того, вывод затвора смещен в прямом направлении относительно катода.

Это вызывает прямое смещение всех трех переходов, поэтому основные носители начинают дрейфовать от эмиттера к области коллектора.Если потенциал затвора не приложен, то промежуточный переход останется в состоянии обратного смещения и блокирует поток носителей.

Как только приложенный потенциал затвора смещает вперед средний переход, это позволяет непрерывно протекать ток. Даже после снятия импульса запуска затвора устройство продолжает вести себя за счет кумулятивного действия.

Ключевые различия между транзистором и тиристором

  1. Транзистор может выдерживать только небольшую выходную мощность , следовательно, он измеряется в ваттах.В то время как тиристор демонстрирует лучшую способность управлять большой мощностью, чем транзистор, он оценивается в киловаттах.
  2. Транзистор состоит из 3 слоев, а именно npn или pnp, а тиристор состоит из 4 слоев, то есть pnpn.
  3. Когда в электронных схемах используются силовые транзисторы, это снижает общую стоимость системы. Тогда как использование тиристоров в схемах увеличивает стоимость. Тем самым делая это дорого.
  4. Транзистор
  5. не имеет характеристики емкости скачка тока , таким образом, он способен выдерживать только небольшую скорость изменения тока.В отличие от этого, тиристор демонстрирует характеристику импульсного тока и, следовательно, может выдерживать сравнительно высокую скорость изменения тока, чем транзистор.
  6. Транзистор включается быстро, поэтому время включения у него быстрее, чем у тиристора.
  7. Схема транзистора
  8. не требует схемы коммутации . Однако в случае тиристорной коммутации схема не требуется.
  9. Внутренние потери мощности в случае, если транзистор больше по сравнению с тиристором.
  10. Транзисторы
  11. подходят для высокочастотных приложений, но не для приложений с высокой мощностью. В отличие от них, тиристоры подходят для приложений с большой мощностью, но не для высокочастотных приложений.

Заключение

Итак, из приведенного выше обсуждения мы можем сделать вывод, что и транзистор, и тиристор имеют свои собственные преимущества в своих соответствующих приложениях. Но тиристор в некоторой степени демонстрирует лучшую надежность, чем транзистор.

Разница между транзистором и тиристором

Ключевые различия между транзистором и тиристором «SCR»

Переключатели очень широко используются в электротехнике и электронике. Транзистор и тиристор являются твердотельными устройствами, изготовленными из полупроводникового материала, то есть полупроводникового материала P-типа и N. Они используются для превосходных и бесшумных операций переключения.

Оба эти устройства представляют собой трехконтактные (трехполюсные) устройства, имеющие высокую скорость переключения, малый вес и очень низкие эксплуатационные расходы.Они используются вместо электрохимических переключателей. Однако транзистор и тиристор совершенно разные, и каждый из них используется в своих областях применения.

Прежде чем перейти к списку различий между транзистором и тиристором, мы сначала обсудим их основы.

Транзистор

Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство с тремя выводами, используемое для переключения и усиления сигнала. Это трехслойный полупроводниковый прибор, состоящий из 3-х полупроводниковых слоев.В качестве слоев используются полупроводники разных типов, то есть N-типа и P-типа. Таким образом, транзисторы бывают двух типов: транзисторы PNP и NPN. Тип транзистора зависит от его конструкции, а также от типа основных носителей в нем.

Полезно знать: Название транзистора образовано от комбинации двух слов, то есть Transfer и Resistance = Transistor . Другими словами, транзистор передает сопротивление от одного конца к другому.Короче говоря, транзистор имеет высокое сопротивление на входе и низкое сопротивление на выходе.

На следующем рисунке, приведенном ниже, показана структура и символическое представление транзистора.

Три вывода транзистора называются эмиттером, коллектором и базой. В транзисторе 2 p-n перехода. Эмиттер и коллектор изготовлены из материала одного типа. Однако коллектор сильно легирован по сравнению с эмиттером.

Если транзистор правильно смещен (подает сигнал затвора), он начнет передачу основных несущих от одного конца к другому.Однако стробирующий сигнал является непрерывным и не должен удаляться во время работы. Транзистор не проводит ток при отсутствии сигнала затвора.

Транзистор начинает проводить ток, когда переход база-эмиттер находится в прямом смещении, а переход коллектор-база находится в обратном смещении.

Транзисторы в основном используются для увеличения или усиления слабых сигналов, например, в усилителях звука, а также используются в качестве переключателей и т. Д.

Так как они используются только для переключения или усиления слабого сигнала, они разработаны для приложений с низким энергопотреблением и имеют номинальную мощность в ваттах.Однако по размеру они довольно малы по сравнению с тиристором.

Похожие сообщения:

Тиристор

Тиристор или тиристор – это трехконтактный полупроводниковый прибор, используемый для переключения. Он также известен как SCR (кремниевый управляемый выпрямитель), потому что он может преобразовывать переменный ток в однонаправленный постоянный ток, мощностью которого можно управлять. Это четырехуровневое устройство, то есть ПНПН.

Полезно знать: Слово «тиристор» образовано от сочетания двух слов i.е. Thyratron и Транзистор = Тиристор . Где тиратрон – это газонаполненное трубчатое устройство, используемое для управляющих выпрямителей и электрических переключателей большой мощности.

На следующем рисунке, приведенном ниже, показана конструкция и символическое изображение тиристора.

Три вывода тиристоров называются анодом, катодом и затвором. Есть 3 перекрестка P-N.

Тиристор – это фиксирующее устройство, то есть ему нужен только импульс запуска на мгновение, чтобы начать проводимость.Он не остановит проводимость, пока не прекратится поток заряда между анодом и катодом. После этого SCR потребуется еще один пусковой импульс для возобновления проводимости тока.

Поскольку тиристор не прекращает проводимость при снятии стробирующего сигнала, требуется дополнительная схема для отключения тиристора по команде.

Тиристор или тиристор в основном используется для управляемого выпрямления и для управления мощностью, подаваемой на любую нагрузку, например, для регулировки яркости ламп, регуляторов и управления двигателем.

Тиристоры используются для управления и контроля большой мощности, поэтому их номинал выражается в киловаттах. и они больше по размеру по сравнению с транзистором.

Различия между транзистором и тиристором

В следующей сравнительной таблице показаны некоторые основные различия между транзистором и тиристором.

Транзистор Тиристор
Это трехслойный полупроводниковый прибор Это четырехслойный полупроводниковый прибор.
Он имеет 3 вывода: эмиттер, базу и коллектор. Он имеет 3 вывода: анод, затвор и катод.
Может использоваться как для усиления слабых сигналов, так и для коммутации. Он не может усилить какой-либо сигнал, но используется только для переключения.
Имеет два типа в зависимости от конструкции: PNP и NPN. Имеет только один тип в зависимости от конструкции PNPN.
Требуется непрерывный стробирующий сигнал для проведения. Для начала проводимости требуется только запускающий импульс на затворе.
Транзистор сразу включается и выключается. Тиристор имеет большое время включения и выключения.
Не требует схемы отключения. Требуется дополнительная цепь отключения для прекращения проводимости по команде.
Выходной ток транзистора пропорционален его входному току. Его цикл проводимости (подача питания) зависит от задержки запускающего импульса.
Транзистор имеет меньшее падение напряжения по сравнению с тиристором. Имеет большое падение напряжения по сравнению с транзистором.
Внутренние потери мощности выше, чем у тиристора. Внутренние потери мощности ниже по сравнению с транзистором.
Транзистор имеет сравнительно низкий КПД. Имеет сравнительно более высокий КПД.
Это устройство с регулируемым током, которое постоянно полагается на входной токовый сигнал. Это фиксирующее устройство, которому для работы на мгновение требуется пусковой импульс.
Они имеют низкую выходную мощность, следовательно, низкую номинальную мощность в ваттах. Они контролируют высокую мощность с номинальной мощностью в киловаттах.
Они чувствительны и не выдерживают высоких импульсных токов. Тиристоры предназначены для защиты от сильных скачков тока.
Они имеют небольшие габариты по сравнению с тиристорами. Они имеют большие размеры по сравнению с транзисторами.
Транзисторы дешевле тиристоров. Тиристор дороже транзистора.
Он лучше всего подходит для приложений с высокой частотой и низким энергопотреблением. Лучше всего подходит для низкочастотных и высокомощных приложений.
Используется для переключения и усиления сигналов. Он используется для переключения в основном в выпрямителях и приложениях управления мощностью.

Похожие сообщения:

Свойства и характеристики транзисторов и тиристоров

Следующие ниже свойства различают транзисторы и тиристоры, имеющие разные характеристики и области применения.

Дизайн

По конструкции тиристор и транзистор отличаются друг от друга. Транзистор изготовлен из 3-х слоев чередующегося полупроводникового материала P-типа и N-типа. Поэтому транзисторы могут быть двух типов: PNP и NPN. С другой стороны, тиристор состоит из 4 слоев чередующегося полупроводникового материала P-типа и N-типа. Можно также сказать, что тиристор состоит из двух жестко связанных (PNP и NPN) транзисторов.

Терминал

Транзистор и тиристор являются трехконтактными устройствами i.е. это трехногие компоненты. Три вывода транзистора – это коллектор, база и эмиттер. Сигнал на клемме базы управляет током между коллектором и эмиттером.

В тиристоре три вывода – анод, затвор и катод. Импульс на выводе затвора запускает ток между анодом и катодом.

Эксплуатация

Транзистор начинает проводить ток, когда на его базовый вывод подается импульс. Однако для поддержания его в проводящем состоянии требуется постоянная подача базового сигнала.

С другой стороны, тиристору требуется только мгновенный импульс затвора, чтобы зафиксировать устройство в состоянии проводимости.

Номинальное напряжение и ток

Номинальные значения напряжения и тока транзистора и тиристора зависят от его конструкции. Хотя это одна из многих особенностей, которые их различают. Тиристор обычно предназначен для работы при высоких номинальных напряжениях и токах по сравнению с транзистором.

Номинальная мощность

Мощность транзистора отличается от тиристора.Транзисторы имеют сравнительно очень низкую номинальную мощность в ваттах. В то время как тиристоры предназначены для работы и обработки высокой мощности в диапазоне киловатт кВт.

Устранение скачков тока

Транзисторы

не обладают способностью выдерживать импульсные токи, поскольку они рассчитаны на низкий ток и могут выдерживать только небольшую скорость изменения тока. С другой стороны, тиристоры рассчитаны на большие импульсные токи.

Схема коммутации

Как мы знаем, транзистор автоматически отключается и прекращает проводимость после удаления базового сигнала.Но тиристор остается в состоянии проводимости даже после снятия стробирующего сигнала.

Следовательно, тиристору требуется дополнительная схема коммутации для выключения тиристора по команде.

Похожие сообщения:

Внутренние убытки

Как в транзисторе, так и в тиристоре наблюдаются внутренние потери мощности. Но потери в транзисторе больше, чем в тиристоре. Следовательно, транзисторы имеют низкий КПД по сравнению с тиристорами.

Размер

Схема на транзисторах и тиристорах отличается друг от друга размерами.Транзисторы меньше по размеру, а тиристоры больше. Таким образом, схема на транзисторе будет более компактной и компактной по сравнению с схемой на тиристоре.

Стоимость

По стоимости схема на транзисторах дешевле схемы на тиристорах, потому что транзисторы сравнительно меньше по размеру и дешевле.

Скорость переключения

Транзистор может очень быстро включаться и выключаться, имея очень высокую скорость переключения.Поэтому они идеально подходят для высокочастотного применения

.

Тиристор не может переключаться так быстро, как транзистор. У них низкая скорость переключения, поэтому они не подходят для высокочастотных приложений.

Электроэнергетика

Так как тиристоры рассчитаны на пропускание большого тока при высоких напряжениях. Они способны выдерживать очень большую мощность. Таким образом, они лучше всего подходят для приложений с высокой мощностью.

Хотя транзистор работает при очень низком токе и напряжении, он не может работать с большой мощностью.Поэтому они используются для приложений с низким энергопотреблением.

Как усилитель

Усилитель – это устройство, которое преобразует слабые сигналы в большой сигнал. Транзистор можно использовать в качестве усилителя для слабого сигнала, в то время как тиристор не может выполнять такое усиление.

Похожие сообщения:

В чем разница между диодом и транзистором?

В чем основные различия между диодом и транзистором?

Диод и транзистор – это электронные переключатели на основе полупроводников, которые в основном используются в каждом электронном устройстве.Кроме того, во всем остальном они совершенно разные.

Прежде чем перейти к списку различий между диодом и транзистором, мы собираемся обсудить их основы.

Полупроводниковые материалы P-типа и N-типа используются для изготовления диодов и транзисторов. Полупроводники доступны в собственной (чистой) форме, где количество положительных (дырочных) и отрицательных (электронов) зарядов одинаково. Они получают внешнюю форму путем добавления примесей для увеличения их проводимости.Когда в кристалл полупроводника добавляются примеси, образуются полупроводниковые материалы P-типа и N-типа.

Когда полупроводник легируют легирующей примесью, имеющей 5 валентных электронов, образуется материал N-типа. Такой полупроводник имеет свободные электроны на валентной оболочке. Эти электроны могут свободно перемещаться и служить носителями заряда. Из-за наличия большего количества электронов их называют основными носителями. Пока дыры являются миноритарными носителями.

Путем легирования полупроводника легирующей примесью, имеющей 3 валентных электрона, образует материал P-типа.Такой материал может принимать или захватывать электроны. Поэтому в материалах P-типа есть отверстия. Дырки – это отсутствие электронов. Из-за большинства дырок они являются основными носителями заряда в материале P-типа, а электроны являются неосновными носителями.

PN-переход – это граница между материалом P-типа и N-типа. Обеспечение надлежащего смещения или напряжения между этими переходами сжимает или расширяет эту область, чтобы позволить или заблокировать поток зарядов между двумя слоями.

Связанное сообщение:

Диод

Диод – это полупроводниковый переключатель, состоящий из комбинации двух слоев материала P-типа и N-типа.В диоде есть только один PN переход, имеющий только два вывода, то есть анод и катод.

Диод имеет два режима работы: прямое смещение и обратное смещение. При прямом смещении на анод подается более высокое напряжение, чем на катод. Это приводит к притяжению между PN-переходами, заставляя носитель заряда легко перемещаться между ними. Таким образом, при прямом смещении диод проводит. При обратном смещении напряжение на катоде выше, чем на аноде, что приводит к растягиванию PN-перехода, создавая область обеднения, тем самым нарушая путь для потока заряда.Следовательно, диод блокирует ток при обратном смещении.

Диод – это однонаправленный переключатель, который пропускает ток только в одном направлении и блокирует его в обратном направлении. Поэтому он в основном используется при преобразовании переменного тока в постоянный. Однако он предлагает неконтролируемое выпрямление, то есть выпрямленную мощность невозможно контролировать.

Диоды бывают разных типов, и каждый из них используется по назначению. Некоторые из этих типов есть. Светоизлучающий диод (LED), фотодиод, стабилитрон, лавинный диод, лазерный диод, PIN-диод, варактор и туннельный диод.

Диод находит широкое применение в электронике. Некоторые из этих приложений – выпрямление, ограничение и ограничение напряжения, защита цепей, регулирование и умножение напряжения, источник света и т. Д.

Полезно знать: Название диода образовано от комбинации двух слов, то есть Di (греческое слово, означающее «два») и Ode как краткой формы электрода = диод. Другими словами, диод имеет два электрода, анод и катод, которые позволяют току течь только в одном направлении, известном как прямое смещение.Диод имеет высокое сопротивление в одном направлении, а в другом – низкое. Вот почему он может пропускать ток только в одном направлении.

Похожие сообщения:

Транзистор

Транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, состоящий из 3 чередующихся слоев материала P-типа и N-типа. Другими словами, либо P-тип зажат между двумя N-типами, либо наоборот. Или вы могли бы сказать, что транзистор состоит из двух диодов, соединенных спиной друг к другу.Таким образом, транзистор имеет два типа в зависимости от его конструкции: транзистор PNP и транзистор NPN. Тип транзистора зависит от его конструкции, а также от типа основных носителей в нем.

Слово «транзистор» представляет собой комбинацию двух слов «переход» и «резистор», означающих «переход резистора». Его работа основана на передаче сопротивления между его выводами (от одной цепи к другой), чтобы разрешить или увеличить заряды между ними.

На следующем рисунке, приведенном ниже, показана структура и символическое представление транзистора.

Три вывода транзистора называются эмиттером, коллектором и базой. В транзисторе 2 p-n перехода. Эмиттер и коллектор изготовлены из полупроводникового материала одного типа. Однако эмиттер сильно легирован по сравнению с коллектором, чтобы производить больше носителей заряда.

Если транзистор правильно смещен (подает сигнал затвора), он начнет проводить основные несущие между эмиттером и коллектором. Однако стробирующий сигнал является непрерывным и не должен удаляться во время работы.Транзистор не проводит ток при отсутствии сигнала затвора.

Таким образом, транзистор имеет 3 области работы, то есть активную область, область отсечки и область насыщения. Активная область используется для усиления, а область отсечки и насыщения – для переключения.

Транзистор начинает проводить ток, когда переход база-эмиттер находится в прямом смещении, а переход коллектор-база находится в обратном смещении. Следовательно, для работы требуются два источника напряжения.

Транзистор является активным компонентом и требует дополнительного источника питания для обработки входного сигнала.Тогда как диод работает только по входному сигналу. Однако транзистор может включаться и выключаться по команде.

Полезно знать: Название «Транзистор» образовано от комбинации двух слов, например, «Передача» и «Сопротивление» = «Транзистор». Другими словами, транзистор передает сопротивление от одного конца к другому. Короче говоря, транзистор имеет высокое сопротивление на входе и низкое сопротивление на выходе.

Греческий корень ди, означающий «два», и ода, сокращенная форма «электрод».”

Похожие сообщения:

Транзисторы в основном используются для увеличения или усиления слабых сигналов, в усилителях звука, переключателях и т. Д.

Основные различия между диодом и транзистором

В следующей сравнительной таблице показаны основные различия между диодом и транзистором.

У транзистора Транзистор
Диод Транзистор
Полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Полупроводниковый прибор может переключать и передавать напряжение между цепью с низким сопротивлением и цепью с высоким сопротивлением.
Диод состоит из двух слоев полупроводника P-типа и N-типа. Он состоит из 3-х слоев чередующегося полупроводникового материала (P-N-P и N-P-N).
Он имеет два вывода, которые называются анодом и катодом. Он имеет три терминала: эмиттер, база и коллектор.
Диод бывает многих типов, таких как светодиод, фотодиод, стабилитрон, туннель, варактор и т. Д. есть два основных типа биполярного перехода (BJT) и полевого транзистора (FET).
Есть только 1 PN переход. Имеется 2 PN перехода, т.е. переходы коллектор-база и база-эмиттер.
Он в основном используется для выпрямления переменного тока в постоянный. Используется только для переключения и усиления.
Это однонаправленный переключатель. Это переключатель, а также усилитель.
Выполняет неконтролируемое переключение. может выполнять управляемое переключение с использованием базового сигнала.
Диод имеет только одну область истощения. Транзистор имеет две области истощения.
Диод – это пассивный компонент. Транзистор – активный компонент.
Для работы требуется только один источник напряжения. Для работы необходимы два источника напряжения.
Диоды используются для множества целей, таких как выпрямление, ограничение, фиксация, защита, умножитель напряжения, регулятор напряжения и т. Д. Используется для переключения и усиления. Лучше всего использовать в высокочастотных приложениях.

Похожие сообщения:

Свойства и характеристики диода и транзистора

Следующие ниже свойства различают диод и транзистор с разными характеристиками и областями применения.

Строительство

Диод состоит из двух слоев полупроводника. Он изготовлен из комбинации материала типа P и N

.

Транзистор состоит из трех чередующихся слоев полупроводника. Материал P-типа зажат между материалом N-типа, чтобы сформировать транзистор NPN, и материал N-типа зажат между материалом P-типа, чтобы сформировать транзистор PNP.

Клеммы

Диод имеет два вывода, выходящие из P-области и N-области.Клемма, связанная с P-областью, называется анодом, а клемма, связанная с N-областью, называется катодом.

Транзистор имеет 3 вывода. Каждый терминал связан с каждой областью P или N. Выводы, соединенные с самой внешней областью, называются коллектором и эмиттером, а вывод, соединенный со средней областью, называется базой.

Область эмиттера сильно легирована по сравнению с областью коллектора.

Похожие сообщения:

PN-переходы и зона истощения

Диод состоит из комбинации всего двух слоев, поэтому имеется только один PN переход и только одна обедненная область.

Транзистор состоит из 3 чередующихся слоев. Следовательно, есть 2 PN-перехода, а также 2 области истощения.

Коммутация

Диод может переключаться, но неконтролируемым образом. Это означает, что он не может включаться или выключаться по команде.

Напротив, транзистор работает в соответствии с сигналом, подаваемым на его базовый вывод. он может включаться и выключаться по базовому сигналу. Таким образом, он обеспечивает полный контроль над переключением, обеспечивая управляемый источник питания.

Активный и пассивный компонент

Диод является пассивным компонентом, поскольку его выход зависит исключительно от его входа и не требует дополнительного источника питания.

Транзистор является активным компонентом, потому что его выход зависит от входного сигнала, а также от его смещения. Требуется дополнительный источник питания для его смещения.

Приложения

Применение диода не ограничивается только переключением, поскольку у него есть различные типы, имеющие специальное применение.Обычно диоды используются для выпрямления, отсечения, зажима, защиты цепей, регулирования напряжения, умножения напряжения, солнечных панелей, светодиодов, подавления скачков напряжения и т. Д.

Транзистор является основным компонентом электронной и логической схемы из-за его высокой скорости переключения. Хотя он также широко используется для усиления и управления подаваемой мощностью.

Похожие сообщения:

Разница между тиристором и транзистором (со сравнительной таблицей)

Тиристор – это полупроводниковое устройство, которое обладает высокими номинальными значениями напряжения и тока, а также способно выдерживать большую мощность.Напротив, транзистор не может обрабатывать большую мощность, эквивалентную той, которую обрабатывает тиристор. Кроме того, ток и напряжение транзисторов также довольно низки. Таким образом, допустимая мощность отличает оба этих устройства.

Несмотря на то, что тиристор и транзистор являются ключевыми устройствами для коммутационных приложений, все же из-за различий в характеристиках они имеют свои собственные области применения.

Еще одно различие между тиристором и транзистором, которое проявляется в его конструктивной особенности, состоит в том, что тиристор образован четырьмя слоями материала P-типа и N-типа, расположенными альтернативным образом.С другой стороны, транзистор формируется путем размещения слоя полупроводникового материала P-типа или N-типа между слоями материала N-типа и P-типа соответственно.

Теперь вы, должно быть, получили общее представление о различиях между тиристором , и транзистором . Но на этом различия не заканчиваются; Между вышеупомянутым четырехслойным и трехслойным устройством есть еще много другого различия. Мы обсудим все это с помощью таблицы сравнения .

Но прежде, чем я займусь сравнительной таблицей, давайте быстро взглянем на дорожную карту этой статьи.

Содержимое: тиристор против транзистора

  1. Таблица сравнения
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение


Сравнительная таблица
Параметры Тиристор Транзистор
Определение Тиристор – это четырехслойное полупроводниковое устройство, которое используется для выпрямления и переключения. Транзистор представляет собой трехслойное полупроводниковое устройство, которое используется в основном для усиления и переключения.
Допустимая мощность Больше по сравнению с транзистором. Меньше по сравнению с тиристорами.
Номинальные значения тока и напряжения Номинальные значения высокого тока и напряжения. Низкий ток и номинальное напряжение
Внутренние потери Меньше по сравнению с транзисторами. Больше по сравнению с тиристорами.
Время включения и выключения Требуется больше времени на включение и выключение. На включение и выключение требуется меньше времени.
Стоимость Стоит дорого. Это дешево и, следовательно, экономично для использования в нескольких приложениях.
Вес Он громоздкий. Он легкий.
Процедура срабатывания Требуется всего один импульс, чтобы переключить его в состояние проводимости. Ему необходим постоянный ток, чтобы поддерживать его в состоянии проводимости.
Высокочастотное применение Не подходит. Подходит
Применение с высокой мощностью Подходит для приложений с высокой мощностью. Не подходит для применения с высокой мощностью.


Определение

Транзистор

Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, состоящее из трех выводов, которые являются эмиттером, базой и коллектором.Его можно использовать как усилитель или переключатель в зависимости от смещения перехода транзистора. Эмиттерный и базовый вывод составляют переход эмиттер-база , в то время как коллектор и базовый вывод составляют переход коллектор-база.

Вывод эмиттера сильно легирован и, следовательно, состоит из большого количества носителей заряда. Эти носители текут к коллектору через базовую область, и благодаря этому ток течет в транзисторе. Транзистор работает в трех областях активной области, области насыщения и области отсечки .

Характеристики активной области транзисторов используются для усиления слабого сигнала, в то время как характеристики области насыщения и отсечки транзисторов используются в коммутационных приложениях.

Тиристор

Тиристор образован из четырех слоев полупроводникового материала. Он состоит из трех выводов: катод , анод и вывод затвора . Вывод затвора тиристора используется в качестве управляющего вывода.Тиристор переключается в состояние ВКЛ. путем подачи начального тока на транзистор, после чего он остается в состоянии ВКЛ.

Это похоже на два транзистора PNP и NPN, соединенных вместе через клемму база-коллектор. Коллектор PNP подключен к базе NPN, и, таким образом, транзистор NPN переключится в состояние ON, а коллектор NPN подключен к базе транзистора PNP. Таким образом, оба транзистора будут оставаться включенными при первоначальном запуске, подаваемом на транзистор PNP.

Ключевые различия между тиристором и транзистором

  1. Номинальное напряжение и ток: Важнейшим свойством, которое создает большую разницу между тиристором и транзистором, являются номинальные значения напряжения и тока. Номинальные значения напряжения и тока тиристора высоки из-за его конструкции и конструкции, в то время как номинальные значения напряжения и тока транзистора низкие по сравнению с тиристором.
  2. Допустимая мощность: Допустимая мощность тиристора и транзистора отличается друг от друга.Тиристоры обладают большей мощностью, чем транзисторы. Номинальная мощность тиристоров всегда составляет кВт (киловатт), , в то время как мощность транзистора всегда составляет Вт (ватт).
  3. Конструирование: Тиристор и транзистор имеют разную конструкцию. Тиристор образован четырьмя слоями полупроводникового материала, в котором материал P-типа и материал N-типа соединены альтернативным способом, в то время как транзистор образован путем соединения трех слоев полупроводников.
  4. Вывод: Тиристор и транзистор имеют по три вывода, но три вывода транзисторов – это эмиттер, база и коллектор, а три вывода тиристоров – это катод, анод и вывод затвора. Тиристор состоит из управляющего терминала, то есть терминала затвора, в то время как транзисторы не требуют никакого управляющего терминала.
  5. Внутренние потери: Тиристоры обладают меньшими внутренними потерями по сравнению с транзисторами. Внутренние потери в устройстве снижают его эффективность.Таким образом, тиристоры считаются гораздо более эффективными, чем транзисторы, в случае применения с большой мощностью.
  6. Размер схемы: Размеры тиристорной и транзисторной схемы также отличаются друг от друга. Схема тиристора более громоздка, чем схема транзистора. Таким образом, если вам нужна небольшая схема для высокочастотного приложения, вам необходимо использовать силовые транзисторы, потому что силовые транзисторы малы по размеру.
  7. Стоимость схемы: Силовые транзисторы небольшие и дешевые.Таким образом, схемы, в которых используется силовой транзистор, будут дешевле, чем схемы, использующие тиристоры.
  8. Требование схемы коммутации: Схема коммутации не требуется в случае транзистора, в то время как она требуется в случае тиристора, что делает тиристорную схему громоздкой.
  9. Время включения и выключения : Транзистор можно выключить немедленно, но тиристор нельзя выключить мгновенно. Таким образом, тиристоры обладают большим временем выключения, что не подходит для высокочастотных приложений.Более того, транзистор может включаться быстрее, чем тиристор. Поэтому транзисторы предпочтительнее тиристоров для высокочастотного переключения.
  10. High Power Application: Тиристоры из-за своей высокой пропускной способности считаются лучшими для приложений высокой мощности. Напротив, транзистор используется для приложений с низким энергопотреблением.
  11. Запуск: Запуск, необходимый для тиристора, представляет собой одиночный импульс, и после подачи питания он остается в состоянии проводимости.Напротив, транзисторам требуется постоянная подача тока, чтобы поддерживать их в состоянии проводимости.


Заключение

Тиристор и транзистор, оба являются переключающими устройствами, но тиристор не подходит для высокочастотного применения, а транзистор не подходит для применения с высокой мощностью. В высокочастотном приложении мы должны использовать транзистор из-за его небольшого времени включения , и выключения. Но в приложениях большой мощности следует использовать тиристоры из-за их высокой пропускной способности по току.

Что делать, если вы будете использовать тиристор для высокочастотного переключателя? Это приведет к снижению эффективности полученной схемы. Следовательно, мы можем использовать устройства в соответствующем приложении только тогда, когда мы знакомы с различиями между ними.

Знайте разницу между NPN и PNP-транзистором

PNP – это биполярный переходный транзистор или BJT, в котором дырки являются основными носителями тока, а электроны – второстепенными. Транзистор PNP устроен таким образом, что легированный полупроводник P-типа разделен тонким слоем легированного полупроводникового материала N-типа.

NPN – еще один BJT, в котором электроны являются основными носителями тока, а дырки – второстепенными. Транзистор NPN устроен таким образом, что два легированных полупроводника N-типа разделены тонким слоем легированного полупроводникового материала P-типа, заключенного между ними.

Различия между транзисторами NPN и PNP

Знаете ли вы, в чем разница между транзисторами NPN и PNP?

Основное различие между транзистором NPN и транзистором PNP указано стрелкой потока тока.Если ток направлен наружу, это NPN, а если ток направлен внутрь, это NPN-транзистор.

Чтобы разобраться в деталях, давайте различим транзисторы NPN и PNP в табличной форме:

Различия между транзисторами NPN и PNP

Транзистор NPN

0

PNP PNP

Полная форма транзистора NPN – это отрицательный положительный отрицательный транзистор.

Полная форма PNP-транзистора – это положительный отрицательный положительный транзистор.

Транзистор NPN можно лучше понять следующим образом:

N – Никогда

P – Точки

N – В

Это означает, что текущие точки во внешнем направлении.

NPN-транзисторы используются как сток для тока, то есть ток течет в коллектор.

В PNP мы можем отличить его от NPN следующим образом:

P – точки

N – в

P – постоянно

Это означает текущие точки внутрь.

Транзисторы PNP используются в качестве источника тока, т. Е. Ток течет из коллектора.

В транзисторе NPN электроны являются важными носителями тока.

В транзисторе PNP дыры являются основными / важными носителями тока.

Транзисторы NPN ведут себя как два диода с переходом NP, когда они соединены встречно с катодными диодами.

PNP-транзистор ведет себя как два диода с PN-переходом, когда они соединены друг с другом.

Транзистор PNP остается выключенным при положительном напряжении и включенным при небольшом выходном токе и отрицательном напряжении на его базе относительно эмиттера.

(Изображение будет скоро загружено)

Направление тока – от коллектора к эмиттеру, как показано стрелкой на рисунке.

(Изображение будет скоро загружено)

Направление тока – от эмиттера к коллектору, как показано стрелкой на рисунке.

Во включенном состоянии датчики PNP выдают положительный выходной сигнал.

В состоянии “включено” датчики NPN выдают отрицательный сигнал или выходной сигнал.

Когда транзистор включен, электроны входят в его базу.

При включении транзистора в его основание попадают дыры.

Внутренний ток: поскольку электроны подвижны и находятся в различных положениях, в транзисторе NPN возникает внутренний ток.

Внутренний ток: Внутренний ток в транзисторе PNP возникает из-за различного положения отверстий.

Внешний ток: Внешний ток возникает из-за протекания дырок в транзисторе.

Внешний ток: внешний ток возникает из-за потока электронов в транзисторе.

Высокая проводимость возникает из-за большого потока электронов.

Сравнительно низкая проводимость из-за меньшего количества электронов.

Время переключения меньше в транзисторах NPN.

Время переключения в транзисторах PNP велико.

Путь положительного напряжения проходит вдоль клеммы коллектора.

Путь положительного напряжения проходит вместе с выводом эмиттера.

Прямое смещение: базовый переход эмиттера смещен вперед.

Прямое смещение: базовый переход эмиттера смещен вперед.

Обратное смещение: соединение основания коллектора имеет обратное смещение.

Обратное смещение: базовое соединение коллектора смещено в обратном направлении.

Малый ток: небольшой ток течет от эмиттера к базовому переходу

Малый ток: небольшой ток течет от базы к эмиттерному переходу.

Земля Низкий уровень сигналов в транзисторах NPN.

Сигналы заземления в транзисторах PNP имеют высокий уровень.

Транзисторы PNP и NPN

Транзисторы PNP и NPN противоположны по своей функциональности. Когда вы подаете ток на базовый переход NPN-транзистора, через него проходит больше энергии; вот почему NPN считаются хорошими для усилителей. Однако PNP делает наоборот. Когда вы подаете ток на базовый переход PNP-транзистора, он отключается.

Оба транзистора работают как вентили. Если повернуть его в одну сторону, и вода (электричество) может течь, а если повернуть в другую сторону, этого не произойдет.Оба транзистора составляют основные компоненты логических вентилей для обработки цифровых сигналов в компьютерах и других электронных устройствах.

Другие области, в которых мы используем транзисторы, – это датчики, усилители, генераторы, детекторы, модуляторы и различные электрические цепи для выполнения функций.

Резюме

Итак, мы поняли, что и PNP, и NPN транзисторы являются устройствами управления током, где проводимость осуществляется носителями заряда, а именно: дырками и электронами.Когда основными носителями являются электроны, это транзистор NPN, а когда большинство носителей представляют собой дырки, это транзистор PNP.

Разница между транзистором и диодом

Основное различие между диодом и транзистором заключается в том, что транзистор представляет собой трехполюсное устройство, которое пропускает ток из области с высоким сопротивлением в область с низким сопротивлением, в то время как диод представляет собой двухполюсное устройство, которое течет только в одном направлении от анода к катоду. В этой статье приводится разница между транзистором и диодом, чтобы узнать о нем более подробно.

Определение:
  • Транзистор – это полупроводниковое устройство, которое передает слабый сигнал от цепи с низким сопротивлением к цепи с высоким сопротивлением.
  • Диод – это тоже полупроводниковый прибор, в котором ток течет только в одном направлении.

Терминал:

  • Транзистор имеет три клеммных основания, эмиттер и коллектор.
  • Диод имеет два вывода: анод и катод.

Регион:

  • Транзистор покрывает область эмиттера, коллектора и базы.
  • Диод имеет две области – P-область и N-область.

Образование:

  • Транзистор сформирован путем размещения слоя материала P-типа и N-типа между двумя материалами N-типа или P-типа на обоих концах.
  • диод образован путем соединения полупроводника P-типа с полупроводником N-типа.
Типы:
  • Транзистор имеет два типа биполярных транзисторов, а также полевой транзистор.
  • Диод имеет много типов, таких как светодиод, стабилитрон, туннельный диод, варакторный диод, диод Шоттки, переходной диод.
Область истощения:
  • Транзистор имеет две области истощения.
  • Диод имеет одну зону истощения.
Номер развязки:
  • Транзистор имеет два перехода: один между эмиттером и базой, а другой между базой и коллектором.
  • Диод имеет только переход полупроводников P и N типов.
Использует:
  • На транзисторе необходимо использовать усилитель, переключатели, стабилизатор, выпрямитель, генератор.
  • Диод должен использоваться ограничивающий, фиксирующий, выпрямитель напряжения, умножители напряжения, нелинейное смешение двух напряжений.

Дополнительная информация:

Основное различие между диодом и транзистором заключается в том, что транзистор представляет собой трехполюсное устройство, которое пропускает ток из области с высоким сопротивлением в область с низким сопротивлением, в то время как диод представляет собой двухполюсное устройство, которое течет только в одном направлении от анода к катоду. В этой статье приводится разница между транзистором и диодом, чтобы узнать о нем более подробно.

Определение:
  • Транзистор – это полупроводниковое устройство, которое передает слабый сигнал от цепи с низким сопротивлением к цепи с высоким сопротивлением.
  • Диод – это тоже полупроводниковый прибор, в котором ток течет только в одном направлении.

Терминал:

  • Транзистор имеет три клеммных основания, эмиттер и коллектор.
  • Диод имеет два вывода: анод и катод.

Регион:

  • Транзистор покрывает область эмиттера, коллектора и базы.
  • Диод имеет две области – P-область и N-область.

Образование:

  • Транзистор сформирован путем размещения слоя материала P-типа и N-типа между двумя материалами N-типа или P-типа на обоих концах.
  • диод образован путем соединения полупроводника P-типа с полупроводником N-типа.
Типы:
  • Транзистор имеет два типа биполярных транзисторов, а также полевой транзистор.
  • Диод имеет много типов, таких как светодиод, стабилитрон, туннельный диод, варакторный диод, диод Шоттки, переходной диод.
Область истощения:
  • Транзистор имеет две области истощения.
  • Диод имеет одну зону истощения.
Номер развязки:
  • Транзистор имеет два перехода: один между эмиттером и базой, а другой между базой и коллектором.
  • Диод имеет только переход полупроводников P и N типов.
Использует:
  • На транзисторе необходимо использовать усилитель, переключатели, стабилизатор, выпрямитель, генератор.
  • Диод должен использоваться ограничивающий, фиксирующий, выпрямитель напряжения, умножители напряжения, нелинейное смешение двух напряжений.

Дополнительная информация:

Транзистор

против резистора: в чем разница?

В электронике часто встречаются разные термины или жаргон, особенно когда речь идет о транзисторе и резисторе.

Однако проблема не только в том, как мы решили их назвать. Именно их функции могут запутать новичков.У нас есть полный список всех компонентов печатных плат на нашем веб-сайте. Однако мы подумали, что пришло время дать подробное объяснение различий между этими транзисторами и резисторами, чтобы прояснить любую путаницу.

К концу этого руководства вы должны иметь полное представление о функциях этих компонентов, а также о том, как их можно использовать в своем следующем электронном проекте. Без лишних слов…

Что такое транзистор?


Транзисторы

Транзисторы – одно из самых значительных изобретений прошлого века.Название «транзистор» – это комбинация слов «транзистор против резистора». Это электронный компонент, который находится в различных схемах, и мы используем его для усиления или переключения электронных сигналов и электроэнергии. В основном мы используем транзисторы в интегральных схемах. Однако нередко их можно использовать во внешней цепи.

На рынке доступно множество различных транзисторов. У каждого транзистора есть свой электронный символ. Наиболее распространенные типы транзисторов:

  • Биполярные переходные транзисторы (BJT)
  • Полевой транзистор (FET)
  • Однопереходный транзистор (UJT)

Как и светодиоды, транзисторы являются полупроводниковыми устройствами.Как таковые, они обычно содержат кремний. Однако небольшой процент может содержать и германий.

Транзистор против резистора – как работают транзисторы?


Сборник транзисторов

Хотя существует множество различных типов транзисторов, в этом разделе руководства мы сосредоточимся на транзисторах с биполярным переходом, поскольку они являются одними из самых распространенных. Обычно существует два типа транзисторов с биполярным переходом – NPN и PNP .Соответственно, у каждого вида есть свой электронный символ.


Биполярный транзистор n – p – n и p – n – p

Изменение свойств полупроводникового транзистора – это первый этап его создания. Делаем это путем введения примесей в структуру. Название этого процесса изменения проводимости – легирование . Участки P более положительны в транзисторе NPN или PNP, а участки N более отрицательны.

Из приведенной выше иллюстрации вы должны сказать, что каждая часть BJT подключается к терминалу. Фактически, у каждого терминала есть имя, чтобы проиллюстрировать его функцию.


Обозначение транзисторов NPN и PNP

Названия: эмиттер (E) , основание (E) и коллектор (C) . В символе транзистора стрелка всегда является частью соединения эмиттер / база. Вы можете определить тип транзистора (NPN или PNP) по направлению стрелок.NPN требует положительного напряжения на базу, в то время как PNP требует отрицательного напряжения. Это связано с тем, что мы добавляем в транзисторы NPN отрицательный заряд, а транзисторы PNP – положительный заряд.

Допирование связано не только с добавлением электронов. Это также связано с удалением или отсутствием электронов.

Транзистор против резистора – функции транзистора

Одна из основных функций транзистора – усиление. Он может взять небольшое напряжение и преобразовать его в большее.Кроме того, он также может выполнять передачу сопротивления и действовать как простой переключатель. Следовательно, это делает его очень полезным в промышленных приложениях.

Переключающая часть транзистора находится между коллектором и эмиттером. Изменение напряжения между базой и эмиттером – это то, что активирует или деактивирует переключатель. Например, если входное напряжение равно 0 В, переключатель разомкнется, а выходное напряжение, скорее всего, будет + 10 В. Однако, если на входе + 10 В, переключатель замкнется, эффективное сопротивление будет равно нулю, а на выходе будет 0 В.

Транзистор против резистора – что такое резистор?


синий резистор в ряду

Резисторы

– одни из самых распространенных электронных компонентов. Мы используем их на различных электронных устройствах. Чтобы понять резисторы , мы должны сначала понять, что такое проводов . Любое вещество, через которое проходит электричество, называется проводником . Некоторые материалы проводят электричество лучше, чем другие, например, металлы.

И наоборот, некоторые материалы плохо пропускают электричество. Таким образом, эти материалы будут бороться с электрическим потоком и создавать сопротивление. Таким образом, чем выше значение эффективного сопротивления материала, тем меньше тока или электрического заряда будет проходить через него.

Мы используем эти изоляционные или непроводящие материалы для изготовления резисторов. Как правило, резистор – это пассивный компонент с двумя контактами.

Поскольку большинство резисторов пассивны, ориентация, которую мы помещаем в электронную схему, не влияет на их эффективность.


Резисторы на плате

Короче говоря, резисторы предназначены для сопротивления току, протекающему в электронной цепи. Кроме того, мы также можем использовать их для регулировки интенсивности сигналов и разделения напряжений.

Электрическое сопротивление – это измерение, которое показывает нам, насколько трудно или легко электрический ток может проходить через проводник. Мы измеряем это начальное сопротивление в том, что мы называем Ом.

Таким образом, мы можем понять разницу между транзистором и резистором, посмотрев на приведенные выше объяснения.В то время как резисторы и проводники могут быть противоположными, транзистор против резистора – нет. Фактически, транзисторы представляют собой смесь проводников и резисторов.

Но резисторы могут иметь степени сопротивления. Фактически, некоторые резисторы позволяют регулировать величину сопротивления, которое они имеют. Они известны как переменные резисторы. Но чем они отличаются от транзисторов? Мы рассмотрим это в следующем разделе.

В чем разница между переменными резисторами и транзисторами?

Транзистор против резистора – что такое переменный резистор?

Основная функция резистора – препятствовать прохождению тока в электронной схеме и создавать падение напряжения.Как следует из названия, переменный резистор может изменять уровень, на котором он препятствует прохождению тока. Электронный символ переменного резистора представляет собой прямоугольник / коробку с диагональной стрелкой, проходящей через него.


переменный символ транзистора

Переменный транзистор состоит из пути и двух выводов.

Различия между транзистором и переменным резистором по принципу работы?


Переменный резистор

Вы должны помнить, что резистор – это линейное устройство.И наоборот, транзисторы – это нелинейные компоненты. Это может быть очевидно по их функциям. Транзистор может действовать как переключатель (резистор) и как усилитель. И наоборот, резистор выполняет одну базовую функцию.

Однако ключевое сходство между переменным резистором и транзистором состоит в том, что сопротивление между током коллектора и током эмиттера является переменным.

Представьте себе простую схему, состоящую из одной лампочки, батареи и переменного резистора.Поворачивая регулятор или сдвигая резистор, вы либо увеличиваете, либо уменьшаете силу выходного тока, подаваемого на лампочку. Лампа будет тускнеть при увеличении сопротивления или становиться ярче при его уменьшении.

Транзистор и резистор – различия в использовании

Существует три различных типа переменных резисторов – потенциометр, подстроечный резистор и реостат. В принципе, все они работают одинаково, но с небольшими отличиями. Чтобы понять основные различия между транзисторами и переменными резисторами, нам нужно изучить, где и как мы используем переменные резисторы.

Потенциометр: что это такое и как его использовать?


Значок потенциометра в электронных схемах

Потенциометр – это обычный трехконтактный переменный резистор. Потенциометр имеет три разных точки подключения (клеммы). Они состоят из шкалы или ползунка, которые позволяют изменять сопротивление между двумя соединениями. Точки подключения допускают различные конфигурации.

Например, вы можете подключить свою электронную схему ко второй клемме (вход) и третьей клемме (выход).Это позволит использовать его как обычный переменный резистор. Однако вы можете подключить все три клеммы и использовать потенциометр в качестве делителя напряжения. Мы часто используем потенциометры в схемах в качестве диммеров для светодиодов или других источников яркого света.

Транзистор против резистора-подстроечного резистора: что это такое и как его использовать?


Тримп на белом фоне

Вы можете услышать, что кто-то называет потенциометры горшками. Подстроечный резистор – это более сжатая версия потенциометра.Отсюда его название – trimpot (подстроечный потенциометр). Вы также можете называть их предварительно настроенными резисторами. Вам понадобится отвертка, чтобы отрегулировать сопротивление на них, так как они меньше.

Существует несколько различных типов тримпотов с различными вариантами крепления. Вы также можете получить их в различных ориентациях. Например, у вас может быть триммер с верхним регулировочным положением с монтажом SMD. Кроме того, вы можете найти их как однооборотные, так и многооборотные.Однооборотные тримперы являются наиболее экономичными, в то время как многооборотные тримперы обеспечивают более высокое разрешение.

Транзистор против резистора – реостата: что это такое и как его использовать?

A Реостат

Реостаты – самые распространенные переменные резисторы. В отличие от потенциометров и подстроечных резисторов, они имеют только два контакта / контакта. Однако мы используем реостат во многих из тех же приложений. Мы используем его для управления током, тусклыми источниками падающего света или управления двигателями, подключенными к электрической цепи.Реостаты совсем не похожи на потенциометры. У них есть ручки регулировки на боку.

Транзистор против резистора – типы транзисторов и их применение

Транзисторы работают так же, как и переменные резисторы. Разница в том, что вы можете контролировать сопротивление транзистора, подавая ток. Поэтому мы часто используем транзисторы в сочетании с подтягивающим или понижающим резистором. И наоборот, переменные резисторы требуют ручного аналогового переключения.Тем не менее, некоторые применения транзисторов включают:

  • Фототранзисторы могут преобразовывать световые импульсы в цифровые электрические сигналы. Они удобны для систем безопасности, считывателей, инфракрасных датчиков и средств управления освещением.
  • Транзисторы с биполярным переходом могут функционировать как переключатели, фильтры, выпрямители, генераторы и усилители. Таким образом, мы встраиваем их в сотовые телефоны, телевизоры и радиопередатчики.
  • Полевые транзисторы могут усиливать слабые сигналы.Они дешевы в производстве. Мы используем их в испытательном оборудовании, таком как вольтметры и осциллографы.
  • Транзисторы Дарлингтона имеют высокий коэффициент усиления электрического тока. Они настолько чувствительны, что могут улавливать ток от мелких волосков. Таким образом, мы используем их в небольших устройствах, таких как микросхемы драйверов и сенсорные кнопки.
  • Транзисторы с несколькими эмиттерами – это специальные биполярные транзисторы, которые мы используем в логических вентилях NAND.

Заключение

Если вы дошли до этого пункта руководства, вы должны понимать, что такое транзистор и резистор.Было бы полезно, если бы вы также поняли, чем транзисторы отличаются от транзисторов с переменным током по функциям и использованию. Мы надеемся, что вы нашли это руководство полезным. Как всегда, спасибо за чтение.

.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *