виды и различия — Техника на vc.ru
Транзистор — это полупроводниковый прибор с тремя и более электродами. Его сопротивление основного перехода нелинейно зависит от действующего на управляющем электроде напряжения.
454 просмотров
Приборы делятся на полевые и биполярные (позже появилось еще несколько видов). На данное время транзисторы выполняют практически все основные усилительные генераторные, а также коммутационные функции.
Из истории применения
Первые транзисторы могли работать лишь на невысоких напряжениях в десятки вольт и частоте до сотен МГц. Позже появились маломощные экземпляры — более 1 ГГц. При первом полете в космос корабля «Восток-1», на его борту находилось более 600 транзисторов. Все же, основные функции выполняли электронные радиолампы. Промышленность выпускала их вплоть до 80-х — 90-х годов. Но вакуумные лампы окончательно были вытеснены появлением сверхвысокочастотных, мощных высоковольтных, IGBT, mosfet и других транзисторов.
Классификация
На данное время существует уже десятки видов транзисторов и число их растет. Давайте рассмотрим некоторые из них.
Биполярные транзисторы
Это самые распространенные усилительные приборы, имеющие 3 электрода:
• коллектор;
• эмиттер;
• база.
При экранировке кристалла иногда применяется 4-й электрод — корпус. Для включения в схему транзистора с двумя цепями (управляющей и управляемой), необходимо общее соединение одного из выводов. Существуют схемы с:
• ОК — усиливается только по току;
• ОЭ — усиливается ток и напряжение;
• ОБ — усиливается напряжение.
Кристалл биполярных приборов изготавливают из кремния, реже германия. У последнего напряжение смещения меньше, примерно на 0,45 В. Оно подается на базу для нормальной работы прибора.
В структурах полупроводников на эмиттер подают p-n-p — плюс и n-p-n — минус. Существуют и другие типы, которые относятся к биполярным транзисторам.
Однопереходные транзисторы с одной стороны перехода имеют эмиттер, со второй — 2 базы, прикрепленные по разным сторонам второго перехода. У этих устройств дифференциальное сопротивление имеет отрицательный участок на вольт-амперной характеристике.
Многоэмиттерные транзисторы используются, в основном, в качестве интегральных компонентов в логических элементах. Однако есть сборки, содержащие биполярные транзисторы с несколькими эмиттерами для реализации эффективной развязки некоторого количества входных либо выходных цепей.
Сверхвысокочастотные транзисторы также используются в составе интегральных микросхем. Однако существуют дискретные элементы, усилительные свойства которых прекращаются, приближаясь к частоте в 100 ГГц.
Полевые транзисторы
Выводы полевого транзистора:
• сток;
• исток;
• затвор.
Как и биполярные, так и полевые транзисторы имеют 3 типа включения, в которых схема:
• с ОС (общим стоком) усиливает лишь ток;
• ОИ — ток и напряжение;
• ОЗ — напряжение.
Работа полевого транзистора основана на сужении/расширении токопроводящего участка, воздействием электрического поля, образованного подачей на управляющий электрод (затвор) определенного напряжения.
Приборы такого класса могут иметь затвор в виде p-n-перехода, а сам его электрод крепится к n-каналу (— на стоке) или p-каналу (+ на стоке). Разработаны также полевые транзисторы с изолированным затвором, которые бывают со встроенным или индукционным каналом. Причем все они разделяются по полярности, имея канал n или p-типа.
Mosfet-транзисторы содержат усложненную, так называемую, МОП-структуру. Благодаря этому, устройства имеют сопротивление основного перехода в пределах от единиц Ом, до нескольких в мОМ. Ток может составлять десятки или даже сотни ампер.
IGBT-транзисторы являются составными приборами, у которых на входе мощного биполярного транзистора, установлен полевой. При этом составное устройство обладает высоким усилением и входным сопротивлением.
IGBT-структура может быть образована мощным высоковольтным биполярным транзистором, маломощным биполярным, полевым. Такое устройство используется в выходных каскадах мощных преобразователей напряжения, импульсных источников питания.
В современной электронике транзисторы играют важную роль, используются почти во всех ее каскадах. В каталоге компании «ЗУМ-СМД» есть практически все применяемые в электронике транзисторы от известных брендов.
Транзистор что это? Основные параметры и характеристики, маркировка транзисторов
Содержание
- Транзисторы. Определение и история
- Принцип работы транзистора
- Виды транзисторов
- Биполярные транзисторы
- Полевые транзисторы
- Комбинированные
- Цветовая и цифровая маркировка
- Применение транзисторов в жизни
- Схема подключения транзистора для чайников
- Читаем электрические схемы с транзистором
- Управление мощностью с помощью транзистора
- Регулятор свечения лампочки на транзисторе
- Два слова о каскадах
- Резюме
- Литература по электронике
Транзисторы.
Определение и история
Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. (tranzistors.ru)
Первыми были изобретены полевые транзисторы (1928 год), а биполярные появилсь в 1947 году в лаборатории Bell Labs. И это была, без преувеличения, революция в электронике.
Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах. В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. И по сей день, насколько бы «навороченной» не была микросхема, она все равно содержит в себе множество транзисторов (а также диодов, конденсаторов, резисторов и проч.). Только очень маленьких.
Кстати, изначально «транзисторами» называли резисторы, сопротивление которых можно было изменять с помощью величины подаваемого напряжения. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.
В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. В биполярном транзисторе в переносе заряда участвуют и электроны, и дырки («бис» — дважды). А в полевом (он же униполярный) — или электроны, или дырки.
Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой.
И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.
Принцип работы транзистора
В современном значении транзистором называют полупроводниковый радиоэлемент, предназначенный для изменения параметров электрического тока и управления им. У обычного полупроводникового триода имеется три вывода: база, на которую подаются сигналы управления, эмиттер и коллектор. Существуют также составные транзисторы большой мощности.
Поражает шкала размеров полупроводниковых устройств – от нескольких нанометров (бескорпусные элементы, используемые в микросхемах), до сантиметров в диаметре мощных транзисторов, предназначенных для энергетических установок и промышленного оборудования.
Обратные напряжения промышленных триодов могут достигать до 1000 В.
Виды транзисторов
Преобразователи широко применяются в производстве цифровых и аналоговых микросхем для обнуления статического потребительского тока и получения улучшенной линейности. Типы транзисторов различаются тем, что одни управляются изменением напряжения, вторые регулируются отклонением тока.
Полевые модули работают при повышенном сопротивлении постоянного тока, трансформация на высокой частоте не увеличивает энергетические затраты. Если говорить, что такое транзистор простыми словами, то это модуль с высокой границей усиления. Эта характеристика у полевых видов больше, чем у биполярных типов. У первых нет рассасывания носителей заряда , что ускоряет работу.
Полевые полупроводники применяются чаще из-за преимуществ перед биполярными видами:
- мощного сопротивления на входе при постоянном токе и высокой частоте, это уменьшает потери энергии на управление;
- отсутствия накопления неосновных электронов, из-за чего ускоряется работа транзистора;
- переноса подвижных частиц;
- стабильности при отклонениях температуры;
- небольших шумов из-за отсутствия инжекции;
- потребления малой мощности при работе.
Виды транзисторов и их свойства определяют назначение. Нагревание преобразователя биполярного типа увеличивает ток по пути от коллектора к эмиттеру. У них коэффициент сопротивления отрицательный, а подвижные носители текут к собирающему устройству от эмиттера. Тонкая база отделена p-n-переходами, а ток возникает только при накоплении подвижных частиц и их инжекции в базу. Некоторые носители заряда захватываются соседним p-n-переходом и ускоряются, так рассчитаны параметры транзисторов.
Полевые транзисторы имеют еще один вид преимущества, о котором нужно упомянуть для чайников. Их соединяют параллельно без выравнивания сопротивления. Резисторы для этой цели не применяются, так как показатель растет автоматически при изменении нагрузки. Для получения высокого значения коммутационного тока набирается комплекс модулей, что используется в инверторах или других устройствах.
Нельзя соединять параллельно биполярный транзистор, определение функциональных параметров ведет к тому, что выявляется тепловой пробой необратимого характера.
Эти свойства связаны с техническими качествами простых p-n каналов. Модули соединяются параллельно с применением резисторов для выравнивания тока в эмиттерных цепях. В зависимости от функциональных черт и индивидуальной специфики в классификации транзисторов выделяют биполярные и полевые виды.
Биполярные транзисторы
Биполярные конструкции производятся в виде полупроводниковых приборов с тремя проводниками. В каждом из электродов предусмотрены слои с дырочной p-проводимостью или примесной n-проводимостью. Выбор комплектации слоев определяет выпуск p-n-p или n-p-n типов приборов. В момент включения устройства разнотипные заряды одновременно переносятся дырками и электронами, задействуется 2 вида частиц.
Носители движутся за счет механизма диффузии. Атомы и молекулы вещества проникают в межмолекулярную решетку соседнего материала, после чего их концентрация выравнивается по всему объему. Перенос совершается из областей с высоким уплотнением в места с низким содержанием.
Электроны распространяются и под действием силового поля вокруг частиц при неравномерном включении легирующих добавок в массе базы. Чтобы ускорить действие прибора, электрод, соединенный со средним слоем, делают тонким. Крайние проводники называют эмиттером и коллектором. Обратное напряжение, характерное для перехода, неважно.
Полевые транзисторы
Полевой транзистор управляет сопротивлением с помощью электрического поперечного поля, возникающего от приложенного напряжения. Место, из которого электроны движутся в канал, называется истоком, а сток выглядит как конечная точка вхождения зарядов. Управляющее напряжение проходит по проводнику, именуемому затвором. Устройства делят на 2 вида:
- с управляющим p-n-переходом;
- транзисторы МДП с изолированным затвором.
Приборы первого типа содержат в конструкции полупроводниковую пластину, подключаемую в управляемую схему с помощью электродов на противоположных сторонах (сток и исток). Место с другим видом проводимости возникает после подсоединения пластины к затвору.
Источник усиливаемого импульса также находится во входной цепи. После перемены напряжения на входе трансформируется соответствующий показатель на p-n-переходе. Модифицируется толщина слоя и площадь поперечного сечения канального перехода в кристалле, пропускающем поток заряженных электронов. Ширина канала зависит от пространства между обедненной областью (под затвором) и подложкой. Управляющий ток в начальной и конечной точках регулируется изменением ширины обедненной области.
Транзистор МДП характеризуется тем, что его затвор отделен изоляцией от канального слоя. В полупроводниковом кристалле, называемом подложкой, создаются легированные места с противоположным знаком. На них установлены проводники — сток и исток, между которыми на расстоянии меньше микрона расположен диэлектрик. На изоляторе нанесен электрод из металла — затвор. Из-за полученной структуры, содержащей металл, диэлектрический слой и полупроводник транзисторам присвоена аббревиатура МДП.
Комбинированные
Комбинированные элементы изобретаются для того, чтобы по применению одного дискретного состояния достичь требуемых электрических параметров. Они бывают:
- Биполярными с внедрёнными в их схему резисторами;
- Двумя триодами одной или нескольких структур строения в единой детали;
- Лямбда-диодами — сочетанием двух полевых управляющих триодов, создающих сопротивляемость со знаком «минус»;
- Элементы, в которых полевые составляющие управляют биполярными.
Комбинированный транзистор
Цветовая и цифровая маркировка
Транзисторы, как и другие радиокомпоненты, маркируют с помощью цветового кода. Цветовой код состоит из изображения геометрических фигур (треугольников, квадратов, прямоугольников и др.), цветных точек и латинских букв.
Код наносится на плоских частях, крышке и других местах транзистора. По нему можно узнать тип транзистора, месяц и год изготовления. Места маркировки и расшифровка цветовых кодов некоторых типов транзисторов приведены на рис.
2…3 и в табл. 1…4. Практикуется также маркировка некоторых типов транзисторов цифровым кодом (табл. 4).
Таблица 1. Цветовая и кодовая маркировки маломощных среднечастотных и высокочастотных транзисторов.
| Тип транзистора | Группы транзисторов | Месяц выпуска | Год выпуска | ||||
| Обозначение | Маркировка | Обозначение | Маркировка | Обозначение | Маркировка | Обозначение | Маркировка |
| ян в. | бежевая | ||||||
| А | розовая | фев. | синяя | 1977 | бежевая | ||
| Б | желтая | март | зеленая | 1978 | еалатовая | ||
| В | синяя | апр. | красная | 1979 | оранжевая | ||
| Г | бежевая | май | еалатовая | 1980 | электрик | ||
| Д | оранжевая | июнь | серая | 1981 | бирюзовая | ||
| КТ3107 | голубая | Е | электрик | июль | коричневая | 1982 | белая |
| Ж | еалатовая | авг. | оранжевая | 1983 | красная | ||
| И | зеленая | сент. | электрик | 1984 | коричневая | ||
| К | красная | окт. | белая | 1985 | зеленая | ||
| Л | серая | ноябр. | желтая | 1986 | голубая | ||
| декаб. | голубая | ||||||
Таблица 2. Цветовая маркировка транзистора КТ3107 .
Рис. 2. Места цветовой и кодовой маркировки маломощных среднечастотных и высокочастотных транзисторов в корпусе КТ-26 (ТО-92).
Рис. 3. Места цветовой маркировки транзистора КТ3107 в корпусе КТ-26 (ТО-92).
Рис. 4. Места кодовой маркировки транзисторов в корпусе КТ-27 (ТО-126).
Таблица 3. Цветовая и кодовая маркировки транзисторов.
| Код | Тип |
| 4 | КТ814 |
| 5 | КТ815 |
| 6 | КТ816 |
| 7 | КТ817 |
| 8 | КТ683 |
| 9 | КТ9115 |
| 12 | К.У112 |
| 40 | КТ940 |
| Год выпуска | Код | Месяц выпуска | Код |
| 1986 | и | Январь | 1 |
| 1987 | V | Февраль | 2 |
| 1988 | W | Март | 3 |
| 1989 | X | Апрель | 4 |
| 1990 | А | Май | 5 |
| 1991 | В | Июнь | 6 |
| 1992 | С | Июль | 7 |
| 1993 | D | Август | 8 |
| 1994 | Е | Сентябрь | 9 |
| 1995 | F | Октябрь | 0 |
| 1996 | Н | Ноябрь | N |
| 1997 | 1 | Декабрь | D |
| 1998 | К | — | — |
| 1999 | L | — | — |
| 2000 | М | — | — |
Таблица 4.
Кодовая маркировка мощных транзисторов.
Применение транзисторов в жизни
Транзисторы применяются в очень многих технических устройствах. Самые яркие примеры:
- Усилительные схемы.
- Генераторы сигналов.
- Электронные ключи.
Во всех устройствах связи усиление сигнала необходимо. Во-первых, электрические сигналы имеют естественное затухание. Во-вторых, довольно часто бывает, что амплитуды одного из параметров сигнала недостаточно для корректной работы устройства. Информация передаётся с помощью электрических сигналов. Чтобы доставка была гарантированной и качество информации высоким, нам необходимо усиливать сигналы.
Транзисторы способны влиять не только на амплитуду, но и на форму электрического сигнала. В зависимости от требуемой формы генерируемого сигнала в генераторе будет установлен соответствующий тип полупроводникового прибора.
Электронные ключи нужны для управления силой тока в цепи.
В состав этих ключей входит множество транзисторов. Электронные ключи являются одним из важнейших элементов схем. На их основе работают компьютеры, телевизоры и другие электрические приборы, без которых в современной жизни не обойтись.
Схема подключения транзистора для чайников
Наиболее популярны следующие схемы подсоединения транзисторов в цепь: с общей базовой установкой, общими выводами инжекторного эмиттера и с общим коллекторным преобразователем для подачи напряженности.
Для усилителей с базой общего типа характерно следующее:
- Низкие параметры входного сопротивления, которое не достигает даже 100 Ом;
- Неплохая температура и частота триода;
- Допустимое напряжение весьма большое;
- Требуют два различных источника питания.
Схемы второго типа обладают:
- Высокими показателями усиления электротока и напряжения;
- Низкими показателями усиления мощностных характеристик;
- Инверсионной разницей между входным и выходным напряжением.
Важно! Схема транзистора с электродами общего коллекторного типа требует одного источника питания.
Подключение по типу общего коллектора может обеспечить:
- Низкие показатели электронапряжения по усилению;
- Большая и меньшая сопротивляемость входа и выхода соответственно.
Подключение транзистора для светодиода
Таким образом, транзистор — один из самых распространенных радиоэлементов в электронике. Он позволяет изменять параметры электрического тока и регулировать его для корректной работы электроприборов. Существует несколько видов транзисторов, как и способов их соединения. Различаются они строением и целями использования.
Читаем электрические схемы с транзистором
Управление мощностью с помощью транзистора
Итак, я буду делать схему регулятора мощности свечения лампочки накаливания с помощью советского транзистора КТ815Б. Она будет выглядеть следующим образом:
На схеме мы видим лампу накаливания, транзистор и два резистора.
Один из них переменный. Итак, главное правило транзистора: меняя силу тока в цепи базы, мы тем самым меняем силу тока в цепи коллектора, а следовательно, мощность свечения самой лампы.
Как в нашей схеме будет все это выглядеть? Здесь я показал две ветви. Одну синим цветом, другую красным.
Как вы видите, в синей ветке цепи последовательно друг за другом идут +12В—-R1—-R2—-база—-эмиттер—-минус питания. А как вы помните, если резисторы либо различные потребители (нагрузки) цепи идут друг за другом последовательно, то через все эти нагрузки, потребители и резисторы протекает одна и та же сила тока. Правило делителя напряжения. То есть в данный момент для удобства объяснения, я назвал эту силу тока, как ток базы Iб . Все то же самое можно сказать и о красной ветви. Ток пойдет по такому пути: +12В—-лампочка—-коллектор—-эмиттер—-минус питания. В ней будет протекать ток коллектора Iк.
Итак, для чего мы сейчас разобрали эти ветви цепи? Дело в том, что через базу и эмиттер протекает базовый ток Iб , который протекает также и через переменный резистор R1 и резистор R2.
Через коллектор-эмиттер протекает ток коллектора Iк , который также течет и через лампочку накаливания.
Ну и теперь самое интересное: коллекторный ток зависит от того, какая сила тока в данный момент течет через базу-эмиттер. То есть прибавив базовый ток, мы тем самым прибавляем и коллекторный ток. А раз коллекторный ток у нас стал больше, значит и через лампочку сила тока стала больше, и лампочка загорелась еще ярче. Управляя слабым током базы, мы можем управлять большим током коллектора. Это и есть принцип работы биполярного транзистора.
Как нам теперь регулировать силу тока через базу-эмиттер? Вспоминаем закон Ома: I=U/R. Следовательно, прибавляя или убавляя значение сопротивления в цепи базы, мы тем самым можем менять силу тока базы! Ну а она уже будет регулировать силу тока в цепи коллектора. Получается, меняя значение переменного резистора, мы тем самым меняем свечение лампочки
И еще один небольшой нюанс.
Как вы заметили в схеме есть резистор R2.
Для чего он нужен? Дело все в том, что может случится пробой перехода база-эмиттер. Или, простым языком, он выгорит. Если бы его не было, то при изменении сопротивления на переменном резисторе R1 до нуля Ом, мы бы махом выжгли P-N переход базы-эмиттера. Поэтому, чтобы такого не было, мы должны подобрать резистор, который бы при сопротивлении на R1 в ноль Ом, ограничивал бы силу тока на базу, чтобы ее не выжечь.
Получается, мы должны подобрать такую силу тока на базу, чтобы лампочка светилась на полную яркость, но при этом переход база-эмиттер был бы целым. Если сказать языком электроники – мы должны подобрать такой резистор, который бы вогнал транзистор в границу насыщения, но не более того.
Такой резистор я подбирал с помощью магазина сопротивления. Его также можно подобрать с помощью переменного резистора. Резистор в базе часто называют токоограничительным.
Регулятор свечения лампочки на транзисторе
Ну а теперь дело за практикой. Собираем схему в реале:
Кручу переменный резистор и добиваюсь того, чтобы лампочка горела на весь накал:
Кручу еще чуток и лампочка светит в пол накала:
Выкручиваю переменный резистор до упора и лампочка тухнет:
Вместо лампочки можно взять любую другую нагрузку, например, вентилятор от компьютера.
В этом случае, меняя значение переменного резистора, я могу управлять частотой вращения вентилятора, тем самым убавляя или прибавляя силу потока воздуха.
Здесь вентилятор не крутится, так как я на переменном резисторе выставил большое сопротивление:
Ну а здесь, покрутив переменный резистор, я уже могу регулировать обороты вентилятора:
Можно сказать, что получилась готовая схема, чтобы обдувать себя жарким летним деньком ;-). Стало холодно – убавил обороты, стало слишком жарко – прибавил
Прошаренные чайники-электронщики могут сказать: “А зачем так сильно все было усложнять? Не проще ли было просто взять переменный резистор и соединить последовательно с нагрузкой?
Да, можно.
Но должны соблюдаться некоторые условия. Предположим у нас лампа накаливания большой мощности, а значит и сила тока в цепи тоже будет приличная. В этом случае переменный резистор должен быть большой мощности, так как при выкручивании до упора в сторону маленького сопротивления через него побежит большой ток.
Вспоминаем формулу выделяемой мощности на нагрузке: P=I2R. Переменный резистор сгорит (проверено не раз на собственном опыте).
В схеме с транзистором весь груз ответственности, то бишь всю мощность рассеивания, транзистор берет на себя. В схеме с транзистором переменный резистор спалить уже будет невозможно, так как сила тока в цепи базы в десятки, а то и в сотни раз меньше (в зависимости от беты транзистора), чем сила тока через нагрузку, в нашем случае через лампочку.
Греться по-максимуму транзистор будет только тогда, когда мы регулируем мощность нагрузки наполовину. В этом случае половина отсекаемой мощности в нагрузке будет рассеиваться на транзисторе. Поэтому, если вы регулируете мощную нагрузку, то для начала поинтересуйтесь таким параметром, как мощность рассеивания транзистора и при необходимости не забывайте ставить транзисторы на радиаторы.
Два слова о каскадах
Бывает такое, что нужно увеличить выходную мощность (т.е. увеличить коллекторный ток). В этом случае используют параллельное включение необходимого числа транзисторов.
Естественно, они должны быть примерно одинаковыми по характеристикам. Но необходимо помнить, что максимальный суммарный коллекторный ток не должен превышать 1,6-1,7 от предельного тока коллектора любого из транзисторов каскада.
Тем не менее (спасибо wrewolf за замечание), в случае с биполярными транзисторами так делать не рекомендуется. Потому что два транзистора даже одного типономинала хоть немного, но отличаются друг от друга. Соответственно, при параллельном включении через них будут течь токи разной величины. Для выравнивания этих токов в эмиттерные цепи транзисторов ставят балансные резисторы.
Величину их сопротивления рассчитывают так, чтобы падение напряжения на них в интервале рабочих токов было не менее 0,7 В. Понятно, что это приводит к значительному ухудшению КПД схемы.
Может также возникнуть необходимость в транзисторе с хорошей чувствительностью и при этом с хорошим коэффициентом усиления. В таких случаях используют каскад из чувствительного, но маломощного транзистора (на рисунке — VT1), который управляет энергией питания более мощного собрата (на рисунке — VT2).
Резюме
Главное предназначение транзистора – управление большой силой тока с помощью малой силы тока, то есть с помощью маленького базового тока мы можем регулировать приличный коллекторный ток.
Есть критического значение базового тока, которые нельзя превышать, иначе сгорит переход база-эмиттер. Такая сила тока через базу возникает, если потенциал на базе будет более 5 Вольт в прямом смещении. Но лучше даже близко не приближаться к такому значению. Также не забывайте, чтобы открыть транзистор, на базе должен быть потенциал больше, чем 0,6-0,7 Вольт для кремниевого транзистора.
Резистор в базе служит для ограничения протекающего тока через базу-эмиттер. Его значение выбирают в зависимости от режима работы схемы. В основном это граница насыщения транзистора, при котором коллекторный ток начинает принимать свои максимальные значения.
При проектировании схемы не забываем, что лишняя мощность рассеивается на транзисторе. Самый щадящий режим – это режим отсечки и насыщения, то есть лампа либо вообще не горит, либо горит на всю мощность.
Самая большая мощность будет выделяться на транзисторе в том случае, если лампа горит в пол накала.
Литература по электронике
Наука, которая изучает транзисторы и другие приборы, называется электроника. Целый ее раздел посвящён полупроводниковым приборам. Если вам интересно получить больше информации о работе транзисторов, можно почитать следующие книги по этой тематике:
- Цифровая схемотехника и архитектура компьютера — Дэвид М.
- Операционные системы. Разработка и реализация — Эндрю Т.
- Силовая электроника для любителей и профессионалов — Б. Ю. Семенов .
В этих книгах описываются различные средства программируемой электроники. Конечно же, в основе всех программируемых схем, лежат транзисторы. Благодаря этим книгам вы не только получите новые знания о транзисторах, но и навыки, которые, возможно, принесут вам доход.
Теперь вы знаете, как работают транзисторы, и где они применяются в жизни. Если вам интересна эта тема, продолжайте её изучать, ведь прогресс не стоит на месте, и все технические устройства постоянно совершенствуются.
В этом деле очень важно идти в ногу со временем. Успехов вам!
Источники
- https://habr.com/ru/post/133136/
- https://principraboty.ru/princip-raboty-tranzistora/
- https://odinelectric.ru/knowledgebase/kak-rabotaet-tranzistor-i-gde-ispolzuetsya
- https://rusenergetics.ru/oborudovanie/skhema-tranzistora
- https://RadioStorage.net/1670-tranzistory-osnovnye-parametry-i-harakteristiki-markirovka-tranzistorov.html
- https://tokar.guru/hochu-vse-znat/tranzistor-vidy-primenenie-i-principy-raboty.html
- https://www.RusElectronic.com/chitaem-elektricheskie-skhemy-s-tranzistorami/
Помогла вам статья?
Типы транзисторов – BJT, FET, JFET, MOSFET, IGBT и специальные транзисторы
Различные типы полевых эффектов, биполярные переходы, истощение, усиление, биполярные и специальные транзисторы с изолированным затвором
Транзистор является наиболее часто используемым компонентом в современной электронике и логические схемы из-за их двух основных функций, т.
е. переключения и усиления. Они используются как в аналоговых, так и в цифровых схемах, маломощных и высокочастотных устройствах. Существует различных транзисторов , имеющие свои преимущества и недостатки. Вот некоторые типы транзисторов, обсуждаемые в этой статье.
Содержание
Что такое транзистор?
Транзистор представляет собой полупроводниковый прибор с тремя выводами, который используется для переключения или усиления сигнала. Небольшой ток или напряжение на его входе можно использовать для управления очень высоким выходным напряжением или током.
Слово « Transistor » представляет собой комбинацию двух слов «Trans» для « Trans fer» и «istor» вместо «Res istor ». Это связано с тем, что транзистор передает свое сопротивление с одного конца на другой в зависимости от входного сигнала.
Транзистор в основном подразделяется на два типа:
- Биполярный переходной транзистор – BJT
- Полевой транзистор – полевой транзистор
Биполярный транзистор или биполярный транзистор — это тип транзистора, который является биполярным и имеет переход.
Биполярный означает, что он использует оба типа носителей заряда, то есть электроны и дырки. В то время как переход относится к границе между двумя различными полупроводниковыми материалами, обычно известной как PN-переход.
Биполярный транзистор состоит из трех чередующихся слоев полупроводниковых материалов P-типа и N-типа, имеющих два PN-перехода. Он имеет 3 вывода: эмиттер, базу и коллектор. Каждый вывод соединен с каждым слоем транзистора.
Основой является средний слой, зажатый между Излучателем и Коллектором. База является наиболее слаболегированным слоем из всех. Эмиттер и коллектор сильно легированы, причем эмиттер сравнительно сильно легирован, чем коллектор.
BJT — это токоуправляемое устройство. Это означает, что он использует входной ток на своей базовой клемме для управления выходным током или током коллектора. Соединение перехода база-коллектор в обратном направлении и перехода база-эмиттер в прямом смещении позволяет протекать току между эмиттером и коллектором.
Этот ток прямо пропорционален базовому току.
Поскольку его переход база-эмиттер или вход смещены в прямом направлении, входное сопротивление очень низкое. Выходное сопротивление очень высокое из-за обратного смещения коллектор-эмиттер. Поэтому BJT имеет очень высокий коэффициент усиления.
.
- Связанный пост: Биполярный соединительный транзистор (BJT) — конструкция, работа, типы и применение
Существует два типа биполярных транзисторов: транзисторы NPN и PNP.
Транзистор NPN 9Транзистор 0004 NPN состоит из комбинации двух материалов N-типа и одного материала P-типа. P-область зажата между N-областями. Три терминала коллектор, база и эмиттер поднимаются из регионов N, P и N соответственно. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда являются дырки. Подача тока I B на клемму базы позволяет току I C проходить от коллектора к эмиттеру.
Ток прямо пропорционален базовому току. При этом суммарный ток эмиттера I E представляет собой сумму тока базы I b и тока коллектора I C .
I C = βI B
I E = I B + I C
Символ направления тока транзистора NPN. Маленькая стрелка, указывающая наружу от эмиттера, показывает текущее направление, идущее наружу от эмиттера.
Транзистор NPN включается при подаче положительного напряжения база-эмиттер В BE и поскольку основными носителями являются электроны, он имеет высокую скорость переключения.
Запись по теме: Что такое транзистор NPN? Конструкция, работа и применение
PNP-транзистор PNP-транзистор состоит из комбинации двух P-слоев и одного N-слоя. Тонкий N-слой зажат между двумя толстыми P-слоями. Средний N-слой называется базовым, а два окружающих слоя называются коллектором и эмиттером.
Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными носителями заряда являются электроны.
Переход коллектор-эмиттер с обратным смещением и переход база-эмиттер с прямым смещением переводят транзистор в режим проводимости, при котором выходной ток прямо пропорционален току базы.
PNP-транзистор включается при подаче на базу отрицательного напряжения V BE и выключается при подаче положительного напряжения.
Поскольку большинство носителей являются дырками, время восстановления PNP-транзистора сравнительно велико, поэтому он имеет более низкую скорость переключения, чем NPN-транзистор.
В символе PNP-транзистора стрелка, указывающая внутрь, представляет направление тока, протекающего внутри эмиттера к базе и коллектору. Таким образом, общий ток I C равен току эмиттера минус ток базы
I C = I E – I B
- Что такое PNP-транзистор? Строительство, работа и применение
Полевой транзистор — FET
FET или полевой транзистор — это тип транзистора, который использует электрическое поле или напряжение для управления протеканием тока.
Он униполярный, то есть ток течет только за счет основных носителей заряда, то есть электронов или дырок.
Три клеммы полевого транзистора: сток (D), затвор (G) и исток (S). По своей конструкции полевой транзистор имеет канал между стоком и истоком. Канал относится к пути для потока тока. Сток и исток изготовлены из одного и того же полупроводникового материала. Однако клемма стока имеет более положительное напряжение. Поэтому выводы стока и истока взаимозаменяемы.
Ширина канала регулируется напряжением на его затворе. Применение прямого затвора к напряжению истока V GS увеличивает ширину канала и, следовательно, ток стока I D . Такой режим называется режимом улучшения. При подаче реверса V GS уменьшает длину канала и ток I D . Такой режим работы называется режимом истощения. Следовательно, это устройство, управляемое напряжением.
Поскольку вход (затвор) смещен в обратном направлении, входное сопротивление полевого транзистора очень велико в диапазоне 100 МОм, поэтому входной ток или ток затвора отсутствуют.
Следовательно, он имеет очень низкое энергопотребление и высокую эффективность. И выходное сопротивление низкое. Поэтому FET имеет меньший коэффициент усиления, чем BJT.
Поскольку в полевых транзисторах используется только один тип носителей заряда — электроны или дырки, время восстановления очень быстрое. Поэтому его скорость переключения очень высока, и его можно использовать для очень высокочастотных приложений.
Существует два типа полевых транзисторов: JFET (Junction FET) и MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET).
Связанный пост:
- Разница между BJT и FET транзисторами
- Разница между транзисторами NPN и PNP
JFET или полевой транзистор с переходом представляет собой тип полевого транзистора с одним PN-переходом между затвором и каналом. Он имеет три терминала Gate (G), Drain (D) и Source (S).
Канал окружен областью ворот. Канал и затвор выполнены из чередующегося слоя полупроводника. Два конца канала называются стоком и истоком.
Канал встраивается при изготовлении. Следовательно, JFET может проводить ток, когда на его затворе нет напряжения. Приложение обратного напряжения к затвору создает обедненную область вокруг канала, которая сжимает и уменьшает ширину канала. Поток тока уменьшается и в конце концов прекращается, когда область истощения полностью перекрывает канал. Такой режим работы также известен как режим истощения, и JFET работает только в этом режиме.0007
Канал может быть изготовлен из полупроводникового материала P-типа или N-типа. Таким образом, JFET можно разделить на
- N-канальный JFET
- P-канал JFET
Канал N-канального JFET изготовлен из полупроводникового материала N-типа, отсюда и название. Носителями заряда, ответственными за протекание тока, являются электроны.
Время восстановления электронов быстрое, поэтому N-канальный JFET имеет высокую скорость переключения.
При нулевом напряжении на затворе он будет проводить ток между истоком и стоком, так как есть канал. Применение отрицательного V GS создает обедненную область, которая уменьшает ширину канала. Таким образом, уменьшая текущий поток.
P-канальный JFETКанал в P-канальном JFET изготовлен из материала P-типа, а отверстия являются носителями заряда, ответственными за протекание тока. Дырки относительно тяжелее и имеют меньшую скорость, чем электроны. Следовательно, P-канальный JFET имеет более низкую скорость, чем N-канальный JFET.
P-канальный JFET работает, даже если на его затворе нет напряжения. Приложение положительного напряжения затвора уменьшает ширину канала и уменьшает ток.
Похожие сообщения:
- Транзистор с биполярным переходом (BJT) – формулы и уравнения
- Транзистор, MOSFET и IGFET Символы
МОП-транзистор или металлооксидно-полупроводниковый полевой транзистор — это тип полевого транзистора, клемма затвора которого электрически изолирована от его канала.
Поэтому он также известен как IGFET (полевой транзистор с изолированным затвором). Он имеет четыре терминала; сток, ворота, исток и корпус. Клемма корпуса часто замыкается на источник, образуя три клеммы.
MOSFET имеет изолирующий слой из диоксида кремния между затвором и каналом. Он увеличивает входное сопротивление в диапазоне мегаом и снижает ток утечки.
МОП-транзистор работает так же, как и любой другой полевой транзистор. Напряжение на его затворе используется для изменения ширины канала и тока через него. Он может уменьшить или увеличить ширину канала. Таким образом, MOSFET работает в двух режимах, то есть в режиме истощения и в режиме улучшения.
Недостатком изолирующего слоя является то, что он создает емкость между затвором и каналом, что делает его уязвимым для накопления статического заряда.
- Связанная запись: МОП-транзистор — работа, типы, работа, преимущества и применение
МОП-транзистор с истощением или D-MOSFET — это тип МОП-транзистора, в котором канал изготавливается во время производства.
Это нормально включенный полевой МОП-транзистор, который проводит ток при отсутствии входного напряжения или напряжения затвор-исток. Применение вперед V GS переводит D-MOSFET в режим улучшения, при котором ток увеличивается. при подаче реверса V GS переводит его в режим истощения, при котором ток уменьшается и он отключается.
В зависимости от канала D-MOSFET можно разделить на N-канальный и P-канальный D-MOSFET.
D-MOSFET может работать как в режиме истощения, так и в режиме расширения. В то время как улучшение MOSFET не может работать в режиме истощения.
Related Posts:
- Типы компьютерной памяти и их применение
- Типы защелок – защелки SR и D
- Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения
В N-канальном D-MOSFET канал изготовлен из материала N-типа, а ток течет за счет электронов. Положительное напряжение затвор-исток V GS увеличивает ширину канала, тем самым увеличивая ток.
В то время как отрицательный V GS истощает канал носителей заряда и снижает ток до полного выключения.
P-канальный D-MOSFET канал выполнен из материала P-типа с отверстиями в качестве носителей заряда. Положительное значение V GS уменьшает ширину канала и ток, в то время как отрицательное значение V GS увеличивает ток в P-канальном D-MOSFET.
Enhancement MOSFETEnhancement MOSFET или E-MOSFET — это «нормально выключенный» MOSFET, который не проводит ток при отсутствии входного сигнала. У него нет канала. Канал индуцируется приложением прямого напряжения V GS между воротами и источником. Напряжение увеличивает ширину канала и ток, отсюда и название.
E-MOSFET также подразделяются на N-канальные и P-канальные E-MOSFET.
N-Channel E-MOSFET Канал индуцируется за счет приложения положительного V GS , который накапливает слой отрицательных зарядов от P-подложки под затвором, который формирует N-канал.
Увеличение напряжения увеличивает его ширину и проводимость по току.
Канал индуцируется путем подачи отрицательного напряжения V GS , что увеличивает ширину канала для увеличения протекающего тока. Канал создается путем накопления дырок из N-подложки под электродом затвора.
Похожие сообщения:
- Разница между диодом и транзистором
- Разница между транзистором и тиристором (SCR)?
Биполярный транзистор с изолированным затвором IGBT
IGBT или биполярный транзистор с изолированным затвором представляет собой тип транзистора, который сочетает в себе лучшие черты биполярного транзистора и полевого МОП-транзистора. Он имеет входные характеристики MOSFET (изолирующий затвор), которые представляют собой высокий входной импеданс и быструю скорость переключения, и выходные характеристики BJT, которые обеспечивают большие возможности обработки выходного тока.
Имеет три терминала: ворота (G), коллектор (C) и эмиттер (E). Затвор представляет собой часть MOSFET, а коллектор и эмиттер представляют собой часть BJT. Это устройство, управляемое напряжением, такое как MOSFET, не имеющее входного тока. Таким образом, он не имеет входных потерь. Однако он однонаправленный, в отличие от полевого МОП-транзистора, который является двунаправленным. Он пропускает ток только от коллектора к эмиттеру.
Он состоит из комбинации MOSFET и BJT с использованием конфигурации пары Дарлингтона, как показано выше, N-канального MOSFET с транзистором PNP. Положительное напряжение затвор-эмиттер V GE включает полевой МОП-транзистор, который запускает базовый ток на PNP. PNP включается и проводит огромный ток.
Эта комбинация улучшает общее номинальное напряжение и ток, снижает входные потери и обеспечивает приличную скорость переключения. Это намного проще в эксплуатации.
Похожие сообщения:
- Тиристорный и кремниевый выпрямитель (SCR) – типы и работа
- Что такое ДИАК? Строительство и работа
- Что такое ТРИК? Строительство и эксплуатация
Проход через IGBT имеет буферный слой N+.
Он имеет возможности блокировки асимметричного напряжения, т.е. прямое и обратное напряжения пробоя различны. Обратное напряжение пробоя меньше, чем прямое напряжение пробоя. Они не выдерживают обратного напряжения. Они используются в цепях постоянного тока, поскольку они являются однонаправленными, такими как инверторы и прерыватели. Имеет более высокую скорость переключения
Без сквозного IGBT не имеет буферного слоя N+. Они имеют симметричное напряжение пробоя, т. е. прямое и обратное напряжения пробоя равны. Они используются в цепях переменного тока, таких как выпрямители.
- Связанный пост: Как проверить транзистор мультиметром (DMM+AVO) — NPN и PNP — 4 способа
Существуют различные виды транзисторов, предназначенных для специальных целей. Вот некоторые из этих транзисторов, приведенные ниже.
Пара транзисторов Дарлингтона Транзистор Дарлингтона или пара Дарлингтона представляют собой комбинацию двух транзисторов NPN или PNP в такой конфигурации, что их общий коэффициент усиления равен произведению их индивидуального коэффициента усиления.
Он обеспечивает очень высокий коэффициент усиления по току. Ток, усиленный первым биполярным транзистором, усиливается вторым биполярным транзистором. Он используется в чувствительных схемах и занимает меньше места, чем отдельные транзисторы.
Эмиттер первого транзистора соединен с базой второго транзистора и их коллекторы общие. У него может быть высокий коэффициент усиления, но он также имеет двойные падения база-эмиттер. Он доступен в виде одного транзистора с тремя выводами, т. е. базой, эмиттером и коллектором.
Related Posts:
- Различные типы датчиков с приложениями
- Типы фильтров и их применение
- Типы электронных счетчиков
Пара Шиклаи, как и пара Дарлингтона, представляет собой комбинацию двух биполярных транзисторов для улучшения коэффициента усиления по току. Но он объединяет два разных биполярных транзистора с одним транзистором. Преимущество этой конфигурации по сравнению с парой Дарлингтона состоит в том, что она имеет единое падение напряжения база-эмиттер.
он имеет немного меньший коэффициент усиления по току, чем пара Дарлингтона.
Коллектор первого биполярного транзистора соединен с базой второго биполярного транзистора. Эмиттер первого и коллектор второго соединены вместе. Общий транзистор Шиклаи действует как первый или входной транзистор. Например, если первый транзистор является NPN, весь транзистор будет работать как NPN-транзистор с высоким коэффициентом усиления.
ФототранзисторФототранзистор, как следует из названия, зависит от интенсивности света. Это простой транзистор, но вместо базовой клеммы имеется светочувствительная область. Следовательно, у него всего два терминала. Фоточувствительная область преобразует энергию света в электрическую энергию, которая используется для управления выходным током.
Они могут быть изготовлены из BJT или FET. Фототранзистор BJT преобразует энергию света в ток базы, а фототранзистор FET преобразует свет в напряжение для управления большим током.
Остается выключенным, когда он находится в тени или в его светочувствительной области нет света. Он включается, когда свет падает на его соединение, что создает базовый ток или напряжение на затворе, пропорциональное интенсивности света. Он, в свою очередь, управляет большим током коллектора или стока
Транзисторы для слабых сигналовКак следует из названия, такие транзисторы используются для усиления и коммутации очень слабых сигналов. У них очень высокий коэффициент усиления около 500, а номинальный ток коллектора измеряется в миллиамперах. Это очень чувствительные транзисторы, и их следует использовать только для слабых сигналов.
Related Posts:
- Типы микропроцессоров и их применение
- Типы микроконтроллеров и их применение
Эти транзисторы в основном используются для переключения слабых сигналов. Их можно использовать для усиления; однако их усиление по току намного меньше, чем у транзистора с малым сигналом в диапазоне 200.
Оба транзистора изготовлены из биполярных транзисторов, таких как NPN и PNP.
Как следует из названия, эти транзисторы используются в приложениях большой мощности. Они могут работать с очень высоким током коллектора и напряжением. Они крупнее по размеру, чем любой обычный транзистор. Каждая область спроектирована большего размера с единственной целью – справиться с большим током. Они имеют высокое напряжение пробоя. Однако они также имеют высокое падение напряжения во включенном состоянии. Силовой транзистор доступен во всех типах транзисторов, таких как силовой BJT, силовой MOSFET и силовой IGBT.
Высокочастотные транзисторы Эти транзисторы используются для очень высокочастотных и высокоскоростных переключений. Они также известны как РЧ (радиочастотные) транзисторы. Они могут включать и выключать слабые сигналы на очень высокой скорости в диапазоне 2000 МГц. Они используются как для переключения, так и для усиления на такой высокой частоте.
Лавинные транзисторы представляют собой биполярные транзисторы, разработанные специально для работы за пределами напряжения пробоя, называемого областью лавинного пробоя. Это область отрицательного сопротивления, где ток значительно возрастает. Эти транзисторы работают в этой области, известной как работа в лавинном режиме. В этом режиме они способны коммутировать очень большой ток на очень высокой скорости.
МОП-транзистор с двойным затвором МОП-транзистор с двойным затвором — это особый тип полевого МОП-транзистора, специально разработанный для радиочастотных приложений. Он имеет два электрода затвора, изготовленных по одному каналу по всей его длине, на проводимость которого влияют оба затвора. Следовательно, его можно использовать для микширования двух входных сигналов. Он работает как два MOSFET последовательно, но с одним каналом. Они используются в радиочастотных смесителях и усилителях.
Related Posts:
- Типы резисторов – фиксированные, переменные, линейные и нелинейные
- Типы катушек индуктивности и их применение
- Типы конденсаторов | Фиксированный, переменный, полярный и неполярный
Транзистор с несколькими эмиттерами — это биполярный транзистор с несколькими эмиттерами. Он используется в качестве входа для логического элемента И-НЕ в схемах ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика). BJT — это просто два диода, соединенных встречно-параллельно. Низкий логический уровень на любом эмиттере переводит базу в низкое напряжение, тем самым останавливая ток коллектора, в то время как высокий логический уровень на обоих эмиттерах позволяет току коллектора, который используется для управления логической схемой. Они помогают сократить время переключения, если используются вместо диодов в DTL (диодно-транзисторная логика).
Транзистор Шоттки Транзистор Шоттки представляет собой биполярный транзистор с диодом Шоттки, подключенным между его базой и коллектором.
Диод Шоттки имеет меньшее падение напряжения, а также высокую скорость переключения. Из-за меньшего падения напряжения, чем падение база-эмиттер, он будет отводить ток от базы, чтобы транзистор не насыщался.
Однопереходный транзистор или UJT представляет собой диод только с одним PN-переходом, но тремя выводами; эмиттер (E), base_1 (B1) и base_2 (B2). Как и диод, он используется только для переключения, но обеспечивает электрически управляемое переключение. В отличие от транзисторов, он не может усиливать какой-либо сигнал. Вход на эмиттере используется для управления током, протекающим между B1 и B2. Он включается в проводимость при подаче положительного импульса и выключается при подаче отрицательного импульса.
Биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT) Как следует из названия, HBT — это тип BJT, основа и эмиттер которого изготовлены из различных полупроводниковых материалов для формирования гетероперехода.
Преимущество гетероперехода состоит в том, что он имеет более низкое базовое сопротивление и работает на очень высоких частотах.
Related Posts:
- Типы диодов и их применение — 24 типа диодов
- Типы выпрямителей и их работа
- Типы реле, их конструкция, работа и применение
- Типы реле SSR – конструкция и эксплуатация
- Типы двоичных множителей – Калькулятор двоичного умножения
- Типы двоичных кодировщиков — конструкция, работа и применение
- Типы двоичных декодеров — конструкция, работа и применение
- Типы двоичных сумматоров и вычитателей — конструкция, работа и приложения
- Типы микросхем таймеров 555 – конструкция, работа и применение
- Типы инверторов и их применение
- Типы цифровых логических вентилей
О NPSL Запрещенные материалы Выбор деталей Содержание
| Типы транзисторов ПРИМЕЧАНИЕ.  |