Виды транзистор: Основные виды современных транзисторов – Club155.ru

Что такое транзистор, виды транзисторов и их обозначение

Транзисторы — полупроводниковые приборы, предназначенные для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний. Наиболее распространены так называемые биполярные транзисторы.

Их основа — пластинка монокристаллического полупроводника (чаще всего кремния или германия), в которой с помощью особых технологических приемов созданы, как минимум, три области с разной электропроводностью: эмиттер, база и коллектор.

Электропроводность эмиттера и коллектора всегда одинаковая (р или п), базы — противоположная (п или р). Иными словами, биполярный транзистор (далее просто транзистор) содержит два р-п перехода: один из них соединяет базу с эмиттером (эмиттерный переход), другой — с коллектором (коллекторный переход).

На схемах транзисторы обозначают, как показано на рис. 1,а. Здесь короткая черточка с линией-выводом от середины символизирует базу, две наклонные линии, проведенные к ней под углом 60°, — эмиттер и коллектор.

 Рис. 1. Внешний вид транзисторов, обозначение транзисторов на принципиальных схемах.

Об электропроводности базы судят по символу эмиттера: если его стрелка направлена к базе (рис. 1,а), то это означает, эмиттер имеет электропроводность типа р, а база — типа п; если же стрелка направлена в противоположную сторону (рис. 1,6), электропроводность эмиттера и базы — обратная (соответственно пир).

Поскольку, как уже отмечалось, электропроводность коллектора та же, что и эмиттера, стрелку на символе коллектора не изображают. Знать электропроводность эмиттера, базы и коллектора необходимо для того, чтобы правильно подключить транзистор к источнику питания. В справочниках эту информацию приводят в виде структурной формулы.

Транзистор, база которого имеет проводимость типа п, обозначают формулой p-n-p, а транзистор с базой, имеющей электропроводность типа P, — формулой n-p-n. В первом случае на базу и коллектор следует подавать отрицательное (по отношению к эмиттеру) напряжение, во втором — положительное.

Для наглядности условное обозначение транзистора обычно помещают в кружок, символизирующий его корпус. Корпус нередко изготовляют из металла и соединяют с одним из выводов транзистора. На схемах это показывают точкой в месте пересечения лиши-вывода с символом корпуса (у транзистора, изображенного на рис. 1,в, с корпусом соединен вывод коллектора).

Если же корпус снабжен отдельным выводом, линию-вывод допускается присоединять к кружку без точки (рис. 1,г). С целью повышения информативности схем рядом с позиционным обозначением транзистора обычно указывают его тип.

Линии-выводы, идущие от символов эмиттера и коллектора, проводят в одном из двух направлений: перпендикулярно или параллельно линии-выводу базы (рис. 1,д). Излом этой линии допускается лишь на некотором расстоянии от символа корпуса (рис. 1,е).

Транзистор может иметь несколько эмиттерных областей (эмиттеров). В этом случае символы эмиттеров обычно изображают с одной стороны символа базы, а кружок-корпус заменяют овалом (рис. 1,ж).

В некоторых случаях ГОСТ 2.730—73 допускает изображать транзисторы и без символа корпуса, например при изображении бескорпуоных транзисторов ИЛ|Ц когда на схеме необходимо показать транзисторы, входящие в так называемые транзисторные сборки или матрицы (их выпускают в тех же корпусах, что и интегральные микросхемы).

 Рис. 2. Транзисторные сборки.

Поскольку буквенный код VT предусмотрен для обозначения транзисторов, выполненных в виде самостоятельных приборов, транзисторы сборок обозначают одним из следующих способов: либо используют код VT и присваивают им порядковые номера наряду с другими транзисторами (в этом случае на поле схемы помещают такую, например, запись: VT1—VT4 К1НТ251), либо берут код аналоговых микросхем DA и указывают принадлежность транзисторов к матрице в позиционном обозначении (рис. 2,а).

У выводов таких транзисторов, как правило, приводят условные номера, присвоенные выводам корпуса, в котором выполнена сборка. Без символа корпуса изображают на схемах и транзисторы аналоговых и цифровых микросхем (для примера на рис. 1,6 показаны транзисторы структуры n-p-n с тремя и четырьмя эмиттерами).

Условные графические обозначения некоторых разновидностей биполярных транзисторов получают введением в основной символ специальных знаков. Так, чтобы изобразить лавинный транзистор, между символами эмиттера и коллектора помещают знак эффекта лавинного пробоя (рис. 3,а). При повороте условного обозначения положение этого знака должно оставаться неизменным.

 Рис. 3. Лавинный транзистор.

Иначе построено обозначение так называемого однопереходного транзистора. У него один р-п переход, но два вывода базы. Символ эмиттера в обозначении этого транзистора проводят к середине символа базы (рис. 3,6). Об электропроводности базы судят по символу эмиттера (все сказанное ранее о транзисторах с двумя р-п переходами полностью применимо и к однрпереход-ному транзистору).

На обозначение однопереходного транзистора похоже условное обозначение довольно большой группы транзисторов с р-п переходом, получивших название полевых. Основа такого транзистора — созданный в полупроводнике и снабженный двумя выводами (исток и сток) канал с электропроводностью n-или p-типа.

Сопротивлением канала управляет третий электрод — затвор, соединенный с его средней частью р-п переходом. Канал полевого транзистора изображают так же, как и базу биполярного транзистора, но помещают в средней части кружка-корпуса , символы истока и стока присоединяют к нему с одной стороны, затвора — с другой.

Чтобы не вводить каких-либо знаков для различения символов истока и стока, затвор изображают на продолжении линии истока. Электропроводность канала указывают стрелкой на символе затвора.

В условном обозначении полевого транзистора с изолированным затворам (его изображают в виде черточки, параллельной символу канала, с выводом на продолжении линии истока) электропроводность канала показывают стрелкой, помещенной между символами истока и стока: если она направлена к символу канала, то это значит, что изображен транзистор с каналом п-типа, а если в противоположную сторону, — с каналом р-типа (рис. 4,а, б).

Рис. 4. Изображение полевых транзисторов на принципиальных схемах.

Аналогично указывают тип электропроводности канала и при наличии вывода от кристалла-подложки (рис. 4,в), а также при изображении полевого транзистора с так называемым индуцированным каналом, символ которого — три короткие штриха (рис. 4,г, д). Если подложка соединена с одним из электродов (обычно с истоком), это соединение показывают внутри символа без точки (рис. 4, е).

В палевом транзисторе может быть несколько затворов. Изображают их в этом случае короткими черточками, причем линию-вывод первого затвора обязательно помещают на продолжении линии истока (рис. 4,ж).

Линии-выводы полевого транзистора допускается изгибать лишь на некотором расстоянии от символа корпуса (рис. 4,з), который может быть соединен с одним из электродов или иметь самостоятельный вывод (рис. 4,ы).

Из транзисторов, управляемых внешними факторами, в настоящее время находят применение фототранзисторы. В качестве примера на рис. 5 показаны условные обозначения фототранзжггоров с выводом базы и без него.

Наряду с другими полупроводниковыми приборами, действие которых основано на фотоэлектрическом эффекте, фототранзисторы могут входить в состав оптронов. Обозначение фототранзистора в этом случае вместе с символом излучателя света (обычно светодиода) заключают в объединяющий их символ корпуса, а знак фотоэффекта заменяют знаком оптической связи — двумя параллельными стрелками.

Рис. 5. Изображение на принципиальных схемах фототранзисторов.

Для примера на рис. 5,а изображена одна из оптопар сдвоенного оптрона К249КП1, о чем говорит позиционное обозначение U1.1. Аналогично строят условное графическое обозначение оптрона с составным транзистором (рис. 5,6).

Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

его виды, назначение и принципы работы

Что такое транзистор? Наверняка каждый человек хотя бы раз в жизни слышал это слово. Однако далеко не каждый знаком с его значением, а тем более с устройством и назначением транзистора. Это понятие подробно изучают студенты технических ВУЗов. При этом довольно часто технические знания пригождаются в жизни людям, не имеющим ничего общего с инженерной деятельностью. В этой статье мы рассмотрим в каких областях они применяются.

Принцип работы прибора

Транзистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического сигнала. Благодаря особому строению кристаллических решёток и полупроводниковым свойствам, этот прибор способен увеличивать амплитуду протекающего тока.

Полупроводники — вещества, которые способны проводить ток, а также препятствовать его прохождению. Самыми яркими их представителями являются кремний и германий. Существует два вида полупроводников:

1. Электронные.
2. Дырочные.

В полупроводниках электрический ток возникает из-за недостатка или переизбытка свободных электронов. Например, кристаллическая решётка атома состоит из трёх электронов. Однако если ввести в это вещество атом, состоящий из четырёх электронов, один будет лишним. Он является свободным электроном. Соответственно, чем больше таких электронов, тем ближе это вещество по своим свойствам к металлу. А значит, и проводимость тока больше. Такие полупроводники называются электронными.

Теперь поговорим о дырочных. Для их создания в вещество вводятся атомы другого вещества, кристаллическая решётка которого содержит больше атомов. Соответственно, в нашем полупроводнике становится меньше электронов. Образуются вакантные места для электронов. Валентные связи будут разрушаться, так как электроны будут стремиться занять эти вакантные места. Далее, мы будем называть их дырками.

Электроны постоянно стремятся занять дырку и, начиная движение, образуют новую дырку. Таким поведением обладают абсолютно все электроны. В полупроводнике происходит их движение, а значит, начинает проводиться ток. Такие полупроводники называются дырочными.

Таким образом, вводя недостаток или избыток электронов в кремний или германий, мы способствуем их движению.

Получается ток. Транзисторы состоят из соединений этих полупроводников по определённому принципу. С их помощью можно управлять протекающими токами и другими параметрами электрических сигналов.

Виды транзисторов

Существует несколько видов транзисторов. Их около четырёх. Однако основные из них это:

• Полевые.
• Биполярные.

Остальные виды собираются из полевых и биполярных. Рассмотрим более подробно каждый вид.

Полевые

Суть этого прибора заключается в управлении параметрами электрического сигнала с помощью электрического поля. Оно появляется при подаче напряжения к какому-либо из выводов:

1. Затвор нужен для регулирования параметров сигнала, благодаря подаче напряжения на него.
2. Сток — вывод, через который из канала уходят носители заряда (дырки и электроны).
3. Исток — вывод, через который в канал приходят электроны и дырки.

Такой транзистор состоит из полупроводника с определённой проводимостью и двух областей, помещённых в него с противоположной проводимостью. При подаче напряжения на затвор между этими двумя областями появляется пространство, через которое протекает ток. Это пространство называется каналом. Ширина этого канала регулируется напряжением, которое мы подаём на затвор. Соответственно, можно увеличивать и уменьшать ширину канала и управлять протекающим током.

Теперь поговорим о приборе с изолированным затвором. Разница в том, что в первом случае этот переход есть всегда, даже когда на затвор не подавалось напряжение. А при его подаче, переход и токопроводящий канал менялись в зависимости от полярности и амплитуды напряжения. Металлический затвор в таких транзисторах изолирован диэлектриком от полупроводниковой области. Их входное сопротивление гораздо больше.

Существует два вида приборов с изолированным затвором:

• Со встроенным каналом.
• С индуцированным каналом.

Встроенный канал позволяет протекать электрическому току с определённой амплитудой. При подаче напряжения с определённой амплитудой и полярностью мы можем менять ширину канала и его проводимость. Этот канал встраивается в транзисторы на производственных предприятиях.

Индуцированный канал появляется между двумя областями, о которых мы говорили выше, только при подаче напряжения определённой полярности на затвор. То есть, когда на затвор напряжение не подаётся, ток в нем не протекает.

Все виды полевых транзисторов отличаются друг от друга по следующим параметрам:

1. Входное сопротивление.
2. Амплитуда напряжения, которое необходимо подать на затвор.
3. Полярность.

Каждый из этих видов полевых транзисторов необходим для сборки определённых электрических и логических схем. Так как для реализации двух разных устройств необходимо разные электрические параметры.

Биполярные

Слово «биполярные» означает две полярности. То есть, такие приборы имеют две полярности, благодаря особенностям своего строения. Особенность их строения заключается в том, что они состоят из трёх полупроводниковых областей. Типы проводимости бывают следующими:

1. Электронная, далее n.
2. Дырочная, далее p.

Соответственно, можно сделать вывод, что существует два вида биполярных транзисторов:

Разница между ними заключается в том, что для корректной работы необходимо подавать напряжение разной полярности. К каждой из трёх полупроводниковых областей подключено по одному выводу. Всего их три:

1. База — центральный слой. Он является самым тонким. На выводе базы находится управляющий ток с небольшой амплитудой.
2. Коллектор — один из крайних слоёв. Он является самым широким. На него подаётся ток с большой амплитудой.
3. Эмиттер — вывод, на который подаётся ток с коллектора. На его выходе амплитуда тока немного больше, чем на входе.

Существует три схемы подключения биполярных транзисторов:

1. С общим эмиттером — входной сигнал подаётся на базу, а выходной снимается с коллектора.
2. С общим коллектором — входной сигнал подаётся на базу, а снимается с эмиттера.
3. С общей базой — входной сигнал подаётся на эмиттер, а снимается с коллектора.

Благодаря нескольким электронно-дырочным переходам, образующимся в биполярном транзисторе, можно управлять параметрами электрического сигнала. Полярность и амплитуда подаваемого напряжения зависят от типа биполярного транзистора.

Применение транзисторов в жизни

Транзисторы применяются в очень многих технических устройствах. Самые яркие примеры:

1. Усилительные схемы.
2. Генераторы сигналов.
3. 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.

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:

1. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера — Дэвид М.
2. Операционные системы. Разработка и реализация — Эндрю Т.
3. 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!

Виды транзисторов

Существуют десятки тысяч транзисторов. Их все можно разделить на несколько типов по характеристикам. Я расскажу какие существуют виды транзисторов и чем они друг от друга отличаются. 

Транзисторы можно разделить на виды по таким характеристикам как: 

• Физическое строение
• Принцип действия
• Мощность
• Полоса пропускания частот
• Коэффициент усиления по току
• и т. д.

Но основными являются четыре: физическая структура транзистора, принцип действия транзистора, мощность и полоса рабочих частот транзистора.

По принципу действия все транзисторы можно разделить на две большие группы: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Различаются они как принципом действия, так и физическим строением. При этом различается как структура транзистора, так и принцип их функционирования. Внешне оба вида выполняют те же функции, но внутри у полевых и биполярных транзисторов всё работает иначе. 

Посмотри на схему выше. Как ты уже заметил, и у биполярных и у полевых транзисторов есть общие характеристики: мощность и частота. Которые могут быть малыми, средними, высокими.

Рассеиваемая мощность транзистора

При это маломощными считаются транзисторы, которые в состоянии рассеять не более 0.3 Вт, транзисторы средней мощности в состоянии рассеять уже от 0.3 Вт до 1.5 Вт. Ну а мощные транзисторы рассеивают более 1. 5Вт. 

Полоса пропускания транзистора

Так называют диапазон частот, в которых транзистор сохраняет свои качества как транзистора. На выбор транзистора по частоте сильно влияет тип твоего устройства и с какими частотами сходящих сигналов оно должно уметь работать правильно.

Биполярный транзистор

Я не буду описывать строение транзистора, для этого сущесвуют другие статьи. В этот раз я хочу заострить твоё внимание на том, что в семейсве биполярных транзисторов есть два клана. Этоклан транзисторов со структурой N-P-N и клан со структурой P-N-P. Кроме физ. строения каких либо других различий между ними нет. 

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы также как и биполярные можно разделить на транзисторы P- и N-типа. Но помимо этого они делять ещё два вида: MOSFET и JFET. MOSFET — это полевой транзистор с изолированным затвором и JFET — это полевой транзистор с единственным PN-переходом.

Разница между полевым и биполярным транзисторами
Принцип работы	биполярный	полевой
	Управляются током. Для работы требуется подавать начальный ток смещения на базу	Управляются напряжением. Всё что им требуется для работы – это подача напряжения на затвор
	Обладают сравнительно малым входным сопротивлением, поэтому потребляют от больший ток, чем полярные	Обладают высоким входным сопротивлением, что означает практически отсутствующих входной ток транзистора. Позволяет меньше нагружатьисточник питания за счет меньшего потребления тока от источника
Усиление по току	Биполярные транзисторы обладают больее высоким коэфф. усиления.	Коэфф. усиления меньше, чем в биполярном транзисторе.
Размер	Имеют средний и большой размер.	Полевые транзисторы можно производить для повернохстного монтажа. А также использовать в интегральных схемах.
Популярность	Сегодня биполярне транзисторы стали уступать свои позиции перед FET	FET-транзисторы сновятся все более популярны и активно используются в коммерческом ПО.
Стоимость	Биполярные транзисторы дешевы в производстве.	FET, а особенно MOSFET значительно дороже произвести, чем биполярные транзисторы.

 

Вот и всё. Конечно за кадром остались глубокие принципы работы транзисторов. Но сделано это намеренно. О них я расскажу как-нибудь в другой раз. 

Типы транзисторов – подробная классификация полупроводника

Классификация, основанная на их структуре

 

Точечный транзистор

Это были одни из первейших германиевых транзисторов, которые работали на основе сложного и ненадёжного процесса образования электричества. По этой причине не справлялись с возложенными на них задачами довольно часто. У них был коэффициент усиления тока a с общей базой больше единицы и демонстрировал отрицательное сопротивление.

Биполярный плоскостной транзистор

Эти транзисторы имеют три вывода (эмиттер, базу и коллектор), отсюда вытекает то, что они обладают двойным соединением, а именно соединением база-эмиттер и соединением коллектор-база. Это токоуправляемые устройства, чья проводимость тока основывается одновременно на главном, и на побочном носителе заряда (поэтому транзистор и называется биполярным).

Они могут быть и (i) npn с основными носителями заряда в виде электронов или (ii) pnp. Обособленно стоят многие другие типы биполярных плоскостных транзисторов:

— Биполярный гетеротранзистор: эти транзисторы подходят для устройств с высокой частотой и у них участки эмиттера и базы сделаны из отличающихся полупроводниковых материалов.

— Транзистор Шотки или зажатые транзисторы Шотки: они используют барьер Шотки для избегания насыщения транзистора.

— Лавинные транзисторы: это по-особенному устроенные транзисторы, которые действуют в зоне лавинного сбоя (где действующее напряжение будет больше чем напряжение сбоя) и имеют очень высокие скорости переключения.

— Транзисторы Дарлингтона: эти транзисторы имеют два отдельных транзистора, которые каскадно включены таким образом, что в результате устройство обладает очень высоким коэффициентом усиления тока.

— Транзистор с множественным эмиттером: этот вид транзисторов специально сделан так, чтобы понимать логические операции.

— Транзистор с множественной базой: он использует для усиления очень низкий уровень сигнала среди шумного окружения за счёт конструктивного добавления сигнала, в отличии от случайного шума.

— Диффузионный транзистор: эти транзисторы основаны на том, что имеется диффундирующий полупроводниковый материал с необходимыми присадками.

 

Полевой транзистор

Эти транзисторы являются транзисторами, которые управляются напряжением. Эти транзисторы имеют три вывода. Один из них, вывод затвора, контролирует поток электрического тока между выводом источника и выводом стока. Их также называют монополярными устройствами, поскольку их проводимость тока является лишь следствием основных носителей заряда, согласно с чем, они могут быть одновременно N-канальными (большинство носителей заряда являются электронами) и P-канальными полевыми транзисторами.

Полевые транзисторы также могут быть подразделены на:

— Плоскостные полевые транзисторы: Они могут быть как pn, так и транзисторами с металлическим полупроводником, которые зависят от того, имеют ли они pn-соединение или соединение в виде Барьера Шотки.

— Металлические оксидные полупроводниковые полевые транзисторы или транзисторы с изолированным затвором: Эти устройства имеют изолирующий слой под их выводом затвора, который приводит к очень высокому полному сопротивлению на входе. Они могут быть как истощающими, так и усиливающими, что зависит от того, имеют ли они уже существующий канал или нет, что уже влияет на их поведение в присутствии или отсутствии напряжения на затворе.

— Металлические окисел полупроводниковые полевые транзисторы с двойным затвором: Это в частности очень полезные транзисторы в устройствах с радиочастотой. Они имеют два последовательных контроля затвора.

— Транзистор с высокой мобильностью электронов или гетероструктурный полевой транзистор: Эти транзисторы характеризуются присутствием гетеро-связей, которые заключаются между разными материалами на той и другой стороне соединения и используются в устройствах с очень высокой микроволновой частотой. Другие разновидности этих транзисторов, включая метаморфные, псевдоморфные, индуцированные, гетероструктрные изолированные и модуляционные с примесями.

— Плавниковые полевые транзисторы: Они имеют двойной затвор, ширина их эффективного канала обеспечивается тонким кремниевым “плавником”, который формирует тело транзистора.

— Вертикальный металл-окисел полупроводниковый: По конструкции схож с обычным металл-окисел полупроводниковым, но есть и различие, заключающееся в наличии V-образной канавки, которая увеличивает их сложность и стоимость.

— Металл-окисел полупроводниковый с U-образной канавкой: У них структура в виде траншей, и они почти такие же как предыдущие, только канавка у них не V-образная, а U-образная.

— Траншейный металл-окисел полупроводниковый: Имеется вертикальная структура с выводом источника и стока на вершине и дне соответственно.

— Металлический нитрид окисел полупроводниковый: Этот вид транзистора является дополнением к технологии металл окисел полупроводниковых и использует нитрид окисел как изоляционный слой.

— Полевые транзисторы с быстрым обратным или быстрым восстанавливающим эпитаксиальным диодом: Это ультра быстрые полевые транзисторы с возможностью быстрого выключения для диода, расположенного в корпусе.

— Обеднённый полевой транзистор: Эти транзисторы основаны на абсолютно истощенных субстратах.

— Туннельный полевой транзистор: Они работают на принципе квантового туннелирования и широко применяются в электронике с низкой энергией, включая цифровые схемы.

— Ионно-чувствительный полевой транзистор: Данный транзистор использует концентрацию ионов для регулирования величины потока электрического тока, проходящего через него. Эти устройства широко используются в медико-биологических исследованиях и наблюдении за окружающей средой.

— Биологически-чувствительные полевые транзисторы: В этих транзисторах биологические молекулы, привязанные к выводу затвора, изменяют распределение заряда и меняют проводимость каналов. Существует множество разновидностей этих устройств, например днк полевые транзисторы, иммунные полевые транзисторы и т.д.

— Полевые транзисторы с органической памятью за счёт наночастиц: Эти устройства имитируют поведение интернейрон сигнала и применяется в области искусственного интеллекта.

— Органические полевые транзисторы: Их структура основана на концепции тонкоплёночных транзисторов. Для их канала используются органические полупроводники. Они широко используются в электронике, разлагаемой микроорганизмами.

— Шестиугольные полевые транзисторы: Их область матрицы основана на базовых ячейках, имеющих шестиугольную форму, которые, в свою очередь, уменьшают размер матрицы, увеличивая плотность канала.

— Полевые транзисторы с углеродной нанотрубкой: Канал сделан из углеродной нанотрубки (одиночной или массива), а не из кремния.

— Полевой транзистор с нанолентой из графена: Они используют наноленты из графена как материал для их каналов.

— Полевые транзисторы с вертикальной прорезью: Эти двух-затворные устройства с вертикальной кремниевой прорезью ни что иное как узкий коридор кремния между двух более больших кремниевых участков.

— Квантовые полевые транзисторы: эти транзисторы характеризуются очень высокой скоростью действия и работой на принципе квантового туннелировнаия.

— T-инвертированные транзисторы: Часть такого устройства вертикально расширена из горизонтальной плоскости.

— Тонкоплёночный транзистор: В качестве активного полупроводника используются тонкие плёнки, изолятор и металл прокладываются по непроводящему материалу, такому как стекло.

— Баллистические транзисторы: Их используют в высокоскоростных интегрированных схемах, их работа основана на использовании электромагнитных сил.

— Электролит окисел полупроводниковые полевые транзисторы: У них металлическая часть стандартных металл-окисел полупроводниковых заменена на электролит. Их используют для обнаружения нейронной активности.

Классификация, основанная на функциях транзисторов

1. Транзисторы с маленьким сигналом: Этот тип транзисторов используется в частности для усиления сигналов с низким уровнем (редко – для переключения) и может быть как npn, так и pnp по своей конструкции.

2. Маленькие переключающие транзисторы: Широко применяются для переключения, несмотря на то, что они могут быть вовлечены в процесс усиления. Эти транзисторы доступны сразу и в виде npn, и в виде pnp.

3. Силовой транзистор: Их используют как силовые усилители в мощных устройствах. Это могут быть npn, или pnp, или транзисторы Дарлингтона.

4. Высокочастотные транзисторы: их также называют радиочастотными транзисторами. Они используются в устройствах, где есть высокоскоростное переключение, где маленькие сигналы действуют на больших частотах.

5. Фототранзистор: Это устройства с двумя выводами, которые чувствительны к свету. Они являются ни чем иным, как стандартными транзисторами, которые имеют фоточувствительную область как замещение базовой области.

6. Однопереходные транзисторы: Используются исключительно как переключатели и не подходят для усиления.

7. Транзисторы для биомедицинских исследований и для исследования окружающей среды: Их название говорит само за себя.

В дополнение к этому, существуют также биполярные транзисторы с изолированным затвором, которые сочетают в себе особенности одновременно биполярных плоскостных транзисторов и полевых транзисторов. Они используют изолированный затвор для контроля биполярного силового транзистора, выступая в роли переключателя.

Также есть устройства, которые имеют два туннельных перехода, включая участок, контролирующий затвор. Их называют одиночными электронными транзисторами. Транзисторы без переходов и с нанопроволокой не имеют перехода затвора, что приводит к более плотным и дешёвым микрочипам. Наконец, стоит отметить, что это были лишь некоторые типы транзисторов среди множества типов, которые представлены на рынке.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Виды транзисторов и область их применения. Общие сведения

Здравствуйте, дорогие читатели. В данной статье рассмотрим виды транзисторов и область их применения. И так…

Транзистор, это радиоэлектронный компонент из полупроводникового  материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи. Это позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

   Виды транзисторов

О том что такое транзистор, читайте в статье «Что означает слово транзистор? Назначение и устройство. » Здесь лишь отметим, в большинстве применений транзисторы заменили собой вакуумные лампы, свершилась настоящая кремниевая революция в создании интегральных микросхем. Так, сегодня в аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы, а в цифровой технике — преимущественно полевые.

Устройство и принцип действия полевых и биполярных транзисторов — это так же темы отдельных статей, поэтому останавливаться на данных тонкостях не будем, а рассмотрим предмет с чисто практической точки зрения на конкретных примерах.

Полевые и биполярные транзисторы

По технологии изготовления транзисторы подразделяются на два типа: полевые и биполярные. Биполярные в свою очередь делятся по проводимости на n-p-n – транзисторы обратной проводимости, и p-n-p – транзисторы прямой проводимости. Полевые транзисторы бывают, соответственно, с каналом n-типа и p-типа. Затвор полевого транзистора может быть изолированным (IGBT-транзисторы) или в виде p-n-перехода. IGBT-транзисторы бывают со встроенным каналом или с индуцированным каналом.

   Виды транзисторов, p–n–p и n–p–n проводимость

Области применения транзисторов определяются их характеристиками, а работать транзисторы могут в двух режимах: в ключевом или в усилительном. В первом случае транзистор в процессе работы или полностью открыт или полностью закрыт, что позволяет управлять питанием значительных нагрузок, используя малый ток для управления. А в усилительном, или по-другому — в динамическом режиме, используется свойство транзистора изменять выходной сигнал при малом изменении входного, управляющего сигнала. Далее рассмотрим примеры различных транзисторов.

2N3055 – биполярный n-p-n-транзистор в корпусе ТО-3

Популярен в качестве элемента выходных каскадов высококачественных звуковых усилителей, где он работает в динамическом режиме. Как правило, используется совместно с комплементарным p-n-p собратом MJ2955. Данный транзистор может работать и в ключевом режиме, например в трансформаторных НЧ инверторах 12 на 220 вольт 50 Гц, пара 2n3055 управляет двухтактным преобразователем.

Примечательно, что напряжение коллектор-эмиттер для данного транзистора в процессе работы может достигать 70 вольт, а ток 15 ампер. Корпус ТО-3 позволяет удобно закрепить его на радиатор в случае необходимости. Статический коэффициент передачи тока — от 15 до 70, этого достаточно для эффективного управления даже мощными нагрузками, при том, что база транзистора выдерживает ток до 7 ампер. Данный транзистор может работать на частотах до 3 МГц.

КТ315 — легенда среди отечественных биполярных транзисторов малой мощности

Данный транзистор n-p-n – типа впервые увидел свет 1967 году, и по сей день пользуется популярностью в радиолюбительской среде. Комплементарной парой к нему является КТ361. Идеален для динамических и ключевых режимов в схемах малой мощности.

При максимально допустимом напряжении коллектор-эмиттер 60 вольт, этот высокочастотный транзистор способен пропускать через себя ток до 100 мА, а граничная частота у него не менее 250 МГц. Коэффициент передачи тока достигает 350, при том, что ток базы ограничен 50 мА.

Изначально транзистор выпускался только в пластмассовом корпусе KT-13, 7 мм в ширину и 6 мм высотой, но в последнее время можно его встретить и в корпусе ТО-92.

КП501 — полевой n-канальный транзистор малой мощности с изолированным затвором

Имеет обогащенный n-канал, сопротивление которого составляет от 10 до 15 Ом, в зависимости от модификации (А,Б,В). Предназначен данный транзистор, как его позиционирует производитель, для использования в аппаратуре связи, в телефонных аппаратах и другой радиоэлектронной аппаратуре.

Этот транзистор можно назвать сигнальным. Небольшой корпус ТО-92, максимальное напряжение сток-исток — до 240 вольт, максимальный ток стока — до 180 мА. Емкость затвора менее 100 пф. Особенно примечательно то, что пороговое напряжение затвора составляет от 1 до 3 вольт, что позволяет реализовать управление с очень-очень малыми затратами. Идеален в качестве преобразователя уровней сигналов.

irf3205 – n-канальный полевой транзистор, изготовленный по технологии HEXFET

Популярен в качестве силового ключа для повышающих высокочастотных инверторов, например автомобильных. Посредством параллельного включения нескольких корпусов представляется возможность построения преобразователей, рассчитанных на значительные токи.

Максимальный ток для одного такого транзистора достигает 75А (ограничение вносит конструкция корпуса ТО-220), а максимальное напряжение сток-исток составляет 55 вольт. Сопротивление канала при этом всего 8 мОм. Емкость затвора в 3250 пф требует применения мощного драйвера для управления на высоких частотах, но сегодня это не является проблемой.

FGA25N120ANTD мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT-транзистор)

Способен выдержать напряжение сток-исток 1200 вольт, максимальный ток стока составляет 50 ампер. Особенность изготовления современных IGBT-транзисторов такого уровня позволяет отнести их к классу высоковольтных.

Область применения — силовые преобразователи инверторного типа, такие как индукционные нагреватели, сварочные аппараты и другие высокочастотные преобразователи, рассчитанные на питание высоким напряжением. Идеален для мощных мостовых и полумостовых резонансных преобразователей, а также для работы в условиях жесткого переключения, имеется встроенный высокоскоростной диод.

Рекомендации по эксплуатации транзисторов

Значения большинства параметров транзисторов зависят от реального режима работы и температуры, причем с увеличением температуры параметры транзисторов могут меняться. В справочнике приведены, как правило, типовые (усредненные) зависимости параметров транзисторов от тока, напряжения, температуры, частоты и т. п.

Для обеспечения надежной работы транзисторов необходимо принимать меры, исключающие длительные электрические нагрузки, близкие к предельно допустимым. Например заменять транзистор на аналогичный но меньшей мощности не стоит, это касается не только мощностей, но и других параметров транзистора. В некоторых случаях для увеличения мощности транзисторы можно включать параллельно, когда эмиттер соединяется с эмиттером, коллектор с коллектором и база – с базой. Перегрузки могут быть вызваны разными причинами, например от перенапряжения, для защиты от перенапряжения часто применяют быстродействующие диоды.

Что касается нагрева и перегрева транзисторов, температурный режим транзисторов не только оказывает влияние на значение параметров, но и определяет надежность их эксплуатации. Следует стремиться к тому, чтобы транзистор при работе не перегревался, в выходных каскадах усилителей транзисторы обязательно нужно ставить на большие радиаторы. Защиту транзисторов от перегрева нужно обеспечивать не только во время эксплуатации, но и во время пайки. При лужении и пайке следует принимать меры, исключающие перегрев транзистора, транзисторы во время пайки желательно держать пинцетом, для защиты от перегрева.

Мы рассмотрели здесь только несколько видов транзисторов, и это лишь мизерная часть из обилия моделей электронных компонентов, представленных на рынке сегодня.

Так или иначе, вы с легкостью сможете подобрать подходящий транзистор для своих целей. Документация на них доступна сегодня в сети в виде даташитов, в которых исчерпывающе представлены все характеристики. Типы корпусов современных транзисторов различны, и для одной и той же модели зачастую доступны как SMD исполнение, так и выводное.

Видео, виды транзисторов

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Биполярные транзисторы. Назначение, виды, характеристики

Транзисторы предназначены  для решения задач усиления  и переключения электрических сигналов. Время бурного развития транзисторов –  50 –  80 годы прошлого столетия. В настоящее время следует признать, что транзисторы как отдельные компоненты используются в схемах не так часто. Массово они применяются только внутри интегральных схем.

Различают  транзисторы  двух  видов:  биполярные  и  униполярные  (полевые).

В  биполярных транзисторах  в создании токов участвуют как электроны (отрицательно  заряженные  частицы),  так  и  дырки  (положительно  заряженные частицы). Отсюда название вида транзисторов.

Биполярные транзисторы устроены сложнее полупроводниковых диодов, они имеют два pn-перехода и три вывода,  называемых  база,  эмиттер  и  коллектор.  Различают  два  вида  БТ:  NPN и PNP.

Устройство, особенности и схемотехнику  будем рассматривать на при-мере  NPN-транзисторов  –  наиболее  используемых  в  современной  практике, для  PNP-транзисторов рассуждения аналогичны и различия заключаются толь-ко в подключении питающих напряжений.

Устройство и принцип действия биполярных транзисторов

Устройство и принцип действия  NPN-транзисторов  показаны  на  рисунке 2.19.

NPN-транзистор  имеет  три  микроэлектронные  области:  две  –  с  N-проводимостью и одну  –  с  P  –  проводимостью. Каждая область имеет вывод с указанными на рисунке названиями.

Структуру  NPN-БТ можно также представить в уже более понятных обозначениях: как два диода, соединённых анодами в области базы.

На рисунке  2.20   показан наиболее распространённый способ использования биполярных транзисторов, когда на базу и коллектор подаются положительные (+) потенциалы  по отношению  к  эмиттеру.  При  этом  положительный  потенциал  коллектора выше потенциала базы!  Другими словами, коллекторный  pn-переход  смещён в обратном направлении  (смотрите,  коллекторный диод формально  закрыт), а базовый – в прямом.

При этом если в базу задать ток, то в силу структурной особенности кристалла  биполярного транзистора,  этот  базовый  ток  Iб будет  «подсасывать»  из  коллекторной  области электроны и формировать коллекторный ток

Iк= β_*I_б ,  (2.7)

где β> 1 называется коэффициентом усиления тока базы.

Типовые паспортные значения β = 20÷500. Ток эмиттера, таким образом, в соответствии с первым законом Кирхгофа

Iэ = (β +1)_*Iб   (2.8)

Линейный режим работы биполярных транзисторов

В линейном режиме работы биполярный транзистор усиливает входные сигналы.

Простейшие транзисторные схемы, с помощью которых можно усиливать малые напряжения  показаны на рисунке 2.21.  Схемы  такой конфигурации  принято называть схемами (каскадами) с общим эмиттером (схемы ОЭ), т.к. один из выводов БТ  –  эмиттер,  используется для  формирования как входного, так и выходного сигнала  –  является общим для них.  Поясним работу такого усилителя.

Пусть  усиливаемый  сигнал  –  переменное  синусоидальное  напряжение, которое  подаётся  на  вход  схемы  общего эмиттера.  Усиленный  сигнал  снимается  с  выхода схемы ОЭ.  Усиленный сигнал имеет ту же форму синусоиды, но следует в противофазе с входным: когда входная синусоида возрастает, выходная синусоида спадает.

Основная  характеристика  усилителя  –  коэффициент  усиления  входного напряжения, который рассчитывается как

К_ус=ΔU_вых/ΔU_вх ≈ R₂/r_э,   (2.9)

где  r_э  –  сопротивление  эмиттера.  Сопротивление  эмиттера  можно  подсчитать по формуле:

r_э= ϕ_т/I_э = k_*T/q_*I_э ≈ k_*T/q_*I_к,    (2.10)

где  k – постоянная Больцмана,

Т – температура в кельвинах,

q – заряд электрона.

При температуре +25ºС (300 К) ϕт = 26 мВ.

Примечания

1. Существует графический  способ  оценки  r_э.  Для  этого  требуется  знание  входной вольт-амперной характеристики выбранного биполярного транзистора;
2. Коэффициент усиления сигнала по напряжению, как видно из формулы, зависит от температуры. В том случае, когда диапазон работы усилительной схемы широк, применяют чуть более сложные модификации схемы объединенных эмиттеров, более устойчивые к изменению температуры.

Следует иметь в виду, что выражение для  К_ус приблизительное и оно будет тем более справедливо, чем больше β, хорошо, если β >100.

Расчёт схемы ОЭ по постоянному току

На этом этапе нам необходимо рассчитать значения  R1и  R2, которые  задают  режим по постоянному току, а  R2кроме  того входит в выражение для К_ус.

Работа биполярного транзистора описывается входными и выходными характеристиками (показано  на  рисунке  2.22).  Входная  характеристика  I_б=ʄ(U_э),  как  и  следовало  ожидать,  аналогична  характеристике  п/п  диода.  Однако  у  транзистора  поведение этой  характеристики  зависит  (несильно)  ещё  и  от  напряжения  U_кэ.  Поэтому  в технических  описаниях  на  выбранный  транзистор  даются  семейства  входных характеристик, где параметром является  U_кэ. Выходная характеристика ‒ также семейство зависимостей типа I_к= ʄ (U_кэ), параметром для которых является базовый ток I_б.

Оба семейства имеют принципиально нелинейное поведение, однако, это не мешает их использовать для режима линейного усиления. Для этого надо построить  нагрузочную прямую  на выходном семействе,  рассчитать положение на ней рабочей точки (РТ) и определить из графика начальный ток базы.

Нагрузочная прямая строится, как и раньше для диода, между двумя аналогичными точками: 

I_к=  E_пит/R₂  и  U_кэ=Е_пит. В нашем расчёте  мы задались  значениями  Епит=15 В и  I_к =  E_пит/R₂  =30 мА. Тогда  R2=15/0,03 = 500 Ом. Строим прямую и выбираем положение РТ  –  это середина  линейного участка    (показано  на  рисунке  2.22). Линейным участком  будем называть участок нагрузочной прямой  между  напряжением  насыщения  и  напряжением  отсечки.  Параметры РТ в нашем примере соответствуют следующим значениям (показано  на рисунке 2.23): 

U_кэ.рт  ≈ 7 В,  I_к.рт  ≈ 16 мА,  I_б.рт ≈ 0,3 мА.

Далее: выбираем из семейства входных ту характеристику, которая соответствует найденному значению U_кэ≈ 7,0 В, задаём I_б = 0,3 мА, и определяем U_бэ≈ 0,65 В. Строим актуальный участок входной нагрузочной прямой и рассчитываем R₁= (15-0,65) В/ 0,3 мА = 45 кОм.

Примечание   –  На практике расчёт проводиться несколько сложнее.

Рассчитаем коэффициент усиления каскада при t°=25 °С.

К_ус = I_э R₂/ ϕ_т = 16 мА × 500 Ом/ 26 мВ ≈ 308.

Важно  теперь  проверить:  не  превышает  ли  мощность,  рассеиваемая  на коллекторе, номинальное паспортное значение выбранного биполярного транзистора.

Расчёт ведётся в рабочей точке:  U_кэ.рт  ×I_к.рт  = 7 В×16 мА=112 мВт. Это значение постоянно и не меняется в режиме усиления входного сигнала, когда напряжения и токи коллектора меняются в широком диапазоне. Это объясняется тем, что напряжение и ток коллектора меняются в этой схеме в  противофазе: когда ток увеличивается, напряжения уменьшается, и наоборот.

Расчёт схемы ОЭ по переменному току

Пример формирования выходных сигналов схемы с ОЭ под воздействием изменения тока базы показан на рисунке 2.23. Под воздействием синусоидально изменяющегося тока базы (синусоида, изображённая пунктиром)  РТ смещается вдоль нагрузочной прямой  сначала вверх до своего максимума, а затем вниз до своего минимума.

По рисунку видим, что при изменении тока базы в диапазоне  от  0,05  до 0,55  мА  с  амплитудой  (0,55-0,05)/2  =  250  мкА,  ток  коллектора  изменяется  в диапазоне примерно от 3 мА до 29 мА с амплитудой (29-3)/2 =  13 мА. Имеем отсюда следующее значение коэффициента усиления по току:

К_i= 13 000/250 = 52

Напряжение коллектора изменяется в диапазоне примерно от 0,5 В до 13 В с амплитудой (13-0,5)/2 = 6,25 В. Ещё раз подчеркнём, что изменение напряжения коллектора осуществляется в противофазе  с изменением входного (усиливаемого) тока: при увеличении тока базы увеличивается коллекторный ток и уменьшается коллекторное напряжение!

Пока мы ничего не говорили о конденсаторах  С1и  С2.  Это  так называемые    разделительные конденсаторы. Они не пропускают  постоянные составляющие усиливаемых напряжений  и пропускают только переменные. Их значения  должны  быть  достаточно  большими:  чем  больше  значения  ёмкостей,  тем меньше  ʄ_н –  минимальная  усиливаемая  частота.  Обычно  эти  конденсаторы имеют значения от 1 до 100 мкФ.

Ключевой режим работы биполярных транзисторов

Смотрим на выходные характеристики БТ.  При  подаче большого тока  в базу (>0,3 мА) напряжение  U_кэ уменьшается до своего минимального значения (типовое  значение  0,2  В).  Говорят  «транзистор  переходит  в  режим  насыщения».

С  другой  стороны,  если  в  базу  ток  не  подавать  (I_{б ~} 0),  то  коллекторный ток прерывается и напряжение на выходе каскада будет равно напряжению питания Е_пит ‒ биполярный транзистор будет находится в «режиме отсечки».

Собственно эти два состояния БТ и описывают  ключевой режим его работы:  ключ (транзистор) включён или выключен, нагрузка подключена к питанию или отключена. Простейшие  ключевые схемы  на БТ показаны на рисунке 2.24.  На  представленных  принципиальных  схемах  показано,  что  управление схемами осуществляется с помощью цифровых сигналов: логического нуля  («0»)и  логической единицы  («1»). В современной практике такие сигналы формируются чаще всего микроконтроллерами.

Обращаем внимание, что оба вида БТ используется в схемах с плюсовым (положительным) питанием (+Е_пит) и нагрузка  в обоих случаях расположена в коллекторной  цепи  БТ.  При  этом:  логическая  единица  в  одном  из  случаев (NPN-транзистор) замыкает ключ, а в другом (PNP-транзистор) – размыкает.

Условие замыкания ключа: I_{б  *}  β  >I_к.нас  ≈  Е_пит/R_нагр. Ток базы приближённо можно рассчитать для обоих случаев так: I_б= (Е_пит-0,6)/R₁.

Зная  напряжение  питания,  сопротивление  нагрузки  и  коэффициент  усиления тока базы β, можно рассчитать по указанным формулам R_1.

Конструктивные разновидности биполярных транзисторов

Конструктивные разновидности биполярных транзисторов показаны на рисунке 2.25.

Проверка работоспособности биполярных транзисторов

Многие  мультиметры  позволяют  измерять  коэффициент  усиления  тока базы (β; h₂₁) транзисторов  с гибкими выводами.  На рисунке  2.26    показано типовое решение этой задачи. В специальный разъём, соблюдая указанный на лицевой панели порядок, подключается транзистор.  Значение  β  высвечивается на дисплее.

Примечания 

1. NPN- и PNP-транзисторы имеют раздельные гнёзда для подключения.
2. Для обоих типов транзисторов предусмотрено по два гнезда для подключения эмиттера. Это связано с возможными конструктивными различиями в цоколёвках транзисторов.

Виды полевых транзисторов: МДП, схемы, характеристики ВАХ

Полевые транзисторы с изолированным затвором.

В транзисторах этого типа затвор отделен от полупроводника слоем диэлектрика, в качестве которого в кремниевых приборах обычно используется двуокись кремния. Эти транзисторы обозначают аббревиатурой МОП (металл-окисел-полупроводник) и МДП (металл-диэлектрик-полупроводник). В англоязычной литературе их обычно обозначают аббревиатурой MOSFET или MISFET (Metal-Oxide (Insulator) —Semiconductor FET).

В свою очередь МДП-транзисторы делят на два типа.

В так называемых транзисторах со встроенным (собственным) каналом (транзистор обедненного типа) и до подачи напряжения на затвор имеется канал, соединяющий исток и сток.

В так называемых транзисторах с индуцированным каналом (транзистор обогащенного типа) указанный выше канал отсутствует.

МДП-транзисторы характеризуются очень большим входным сопротивлением. При работе с такими транзисторами надо предпринимать особые меры защиты от статического электричества. Например, при пайке все выводы необходимо закоротить.

МДП-транзистор со встроенным каналом.

Канал может иметь проводимость как p-типа, так и n-типа. Для определенности обратимся к транзистору с каналом p -типа. Дадим схематическое изображение структуры транзистора (рис. 1.97), условное графическое обозначение транзистора с каналом p-типа (рис. 1.98, а) и с каналом n-типа (рис. 1.98, б). Стрелка, как обычно, указывает направление от слоя p к слою n.

Рассматриваемый транзистор (см. рис. 1.97) может работать в двух режимах: обеднения и обогащения.

Режиму обеднения соответствует положительное напряжение uзи. При увеличении этого напряжения концентрация дырок в канале уменьшается (так как потенциал затвора больше потенциала истока), что приводит к уменьшению тока стока.

Если напряжение uзи больше напряжения отсечки, т. е. если u зи>uзи_отс, то канал не существует и ток между истоком и стоком равен нулю.

Режиму обогащения соответствует отрицательное напряжение uзи. При этом, чем больше модуль указанного напряжения, тем больше проводимость канала и тем больше ток стока.

Приведем схему включения транзистора (рис. 1.99).

На ток стока влияет не только напряжение uзи, но и напряжение между подложкой и истоком uпи. Однако управление по затвору всегда предпочтительнее, так как при этом входные токи намного меньше. Кроме того, наличие напряжения на подложке уменьшает крутизну.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Подложка образует с истоком, стоком и каналом p-n-переход. При использовании транзистора необходимо следить за тем, чтобы напряжение на этом переходе не смещало его в прямом направлении. На практике подложку подключают к истоку (как показано на схеме) или к точке схемы, имеющей потенциал, больший потенциала истока (потенциал стока в приведенной выше схеме меньше потенциала истока).

Изобразим выходные характеристики МДП-транзистора (встроенный p-канал) типа КП201Л (рис. 1.100) и его стокозатворную характеристику (рис. 1.101).

МДП-транзистор с индуцированным (наведенным) каналом.

Канал может иметь проводимость как p-типа, так и n-типа. Для определенности обратимся к транзистору с каналом p-типа. Дадим схематическое изображение структуры транзистора (рис. 1.102), условное графическое обозначение транзистора с индуцированным каналом p -типа (рис. 1.103, а) и каналом n-типа (рис. 1.103, б).

При нулевом напряжении uзи канал отсутствует (рис. 1.102) и ток стока равен нулю. Транзистор может работать только в режиме обогащения, которому соответствует отрицательное напряжение uзи. При этом uиз > 0.Если выполняется неравенство uиз>u из порог, где u из порог — так называемое пороговое напряжение, то между истоком и стоком возникает канал p-типа, по которому может протекать ток.

Канал p-типа возникает из-за того, что концентрация дырок под затвором увеличивается, а концентрация электронов уменьшается, в результате чего концентрация дырок оказывается больше концентрации электронов.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Описанное явление изменения типа проводимости называют инверсией типа проводимости, а слой полупроводника, в котором оно имеет место (и который является каналом), — инверсным (инверсионным). Непосредственно под инверсным слоем образуется слой, обедненный подвижными носителями заряда. Инверсный слой значительно тоньше обедненного (толщина инверсного слоя 1 · 10 – 9…5 · 10– 9 м, а толщина обедненного слоя больше в 10 и более раз).

Изобразим схему включения транзистора (рис. 1.104), выходные характеристики (рис. 1.105) и стокозатворную характеристику (рис. 1.106) для МДП-транзистора с индуцированным p-каналом КП301Б.

Полезно отметить, что в пакете программ Micro-Cap II для моделирования полевых транзисторов всех типов используется одна и та же математическая модель (но, естественно, с различными параметрами).

транзисторов | Electronics Club

Транзисторы | Клуб электроники

Типы | Подключение | Пайка | Тестирование | Коды | Выбор | Радиаторы

На этой странице описаны практические вопросы, такие как меры предосторожности при пайке и идентификации выводов. Для получения информации о работе и использовании транзисторов в схемах см. страница транзисторных схем.

Транзисторы усиливают ток , например, их можно использовать для усиления небольшого выхода ток от логической ИС, чтобы он мог управлять лампой, реле или другим сильноточным устройством.Во многих схемах используется резистор для преобразования изменяющегося тока в изменяющееся напряжение, поэтому транзистор используется для усиления напряжения .

Транзистор может использоваться в качестве переключателя (либо полностью включен с максимальным током, либо полностью выключен с нет тока) и как усилитель (всегда частично включен).

Величина усиления тока называется усилением по току , символ h _FE (один из многих параметров транзисторов, каждый со своим символом).

---

Типы транзисторов

Есть два типа стандартных (биполярных) транзисторов, NPN и PNP , с разными обозначениями схем, как показано. Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN-транзисторами, потому что их проще всего сделать из кремния. Если вы новичок в электронике, лучше всего начать с изучения того, как использовать транзисторы NPN.

Выводы имеют маркировку база (B), коллектор (C) и эмиттер (E).Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но их не так много. Помогите понять, как используется транзистор, поэтому относитесь к ним как к ярлыкам.

Пара Дарлингтона – это два транзистора, соединенных вместе. чтобы дать очень высокий коэффициент усиления по току.

Помимо биполярных переходных транзисторов, существует полевых транзисторов , которые обычно обозначается как FET s. У них разные символы схем и свойства, и они не рассматриваются на этой странице.

---

Подключение

У транзисторов

три вывода, которые должны быть подключены правильно. Будьте осторожны, так как неправильно подключенный транзистор может быть немедленно поврежден при включении.

Ориентация транзистора может быть ясна из схемы разводки печатной платы или монтажной платы, в противном случае вы необходимо обратиться к каталогу поставщика или на веб-сайте, чтобы определить потенциальных клиентов.

На чертежах показаны выводы для некоторых распространенных типов корпусов транзисторов.

Обратите внимание, что схемы выводов транзисторов показывают вид с ниже с ведет к вам.Это противоположно схемам выводов IC, которые показывают вид сверху.

---

Пайка

Транзисторы могут быть повреждены нагреванием при пайке, поэтому, если вы не являетесь экспертом, это Целесообразно использовать радиатор, прикрепленный к проводу между соединением и корпусом транзистора. Можно купить специальный инструмент, но стандартный зажим «крокодил» (без пластиковой крышки). работает так же хорошо и дешевле.

Не путайте этот временный радиатор с постоянным радиатором (описанным ниже) что может потребоваться для силового транзистора, чтобы предотвратить его перегрев во время работы.

---

Тестирование транзистора

Транзисторы могут быть повреждены нагревом при пайке или неправильным использованием в цепи. Если вы подозреваете, что транзистор может быть поврежден, есть два простых способа его проверить:

1. Проверка мультиметром

Используйте мультиметр или простой тестер (аккумулятор, резистор и светодиод) чтобы проверить каждую пару проводов на проводимость. Установите цифровой мультиметр на проверку диодов и аналоговый мультиметр для диапазона низкого сопротивления.

Проверить каждую пару проводов в обе стороны (всего шесть тестов):

• Переход база-эмиттер (BE) должен вести себя как диод, а проводить только в одном направлении .
• Переход база-коллектор (BC) должен вести себя как диод, а проводить только в одну сторону .
• Коллектор-эмиттер (CE) не должен вести в любом случае .

На схеме показано, как ведут себя переходы в NPN-транзисторе. В транзисторе PNP диоды перевернуты, но можно использовать ту же процедуру тестирования.

Проверка транзистора NPN

2. Тестирование в простой схеме

Подключите транзистор в показанную простую схему.Напряжение питания не критично, подходит от 5В до 12В. Эту схему можно быстро построить, например, на макете. Позаботьтесь о включении 10k резистор в соединении с базой, иначе вы разрушите транзистор, когда будете его проверять!

Если транзистор в порядке, светодиод должен загореться при нажатии переключателя. и не загорается при отпускании переключателя.

Для проверки транзистора PNP используйте ту же схему, но поменяйте местами светодиод и напряжение питания.

Некоторые мультиметры имеют функцию проверки транзисторов, которая обеспечивает известный базовый ток и измеряет ток коллектора, чтобы отобразить Коэффициент усиления по постоянному току транзистора h _FE .

Простая схема переключения
для проверки NPN-транзистора

---

---

Коды транзисторов

В Великобритании используются три основных серии кодов транзисторов:

Коды, начинающиеся с B (или A), например BC108

Первая буква B – кремний, A – германий (сейчас используется редко). Вторая буква указывает на тип; например, C означает звуковую частоту малой мощности; D означает звуковую частоту высокой мощности; F означает низкую мощность и высокую частоту.Остальная часть кода идентифицирует конкретный транзистор. В системе нумерации нет очевидной логики. Иногда в конце добавляется буква (например, BC108C) для обозначения специальной версии. основного типа, например, с более высоким коэффициентом усиления по току или другим типом корпуса. Если в проекте указана версия с более высоким коэффициентом усиления (BC108C), ее необходимо использовать, но если указан общий код (BC108), подходит любой транзистор с этим кодом.

Коды, начинающиеся с TIP, например TIP31A

TIP относится к производителю: силовой транзистор Texas Instruments.Буква в конце обозначает версии с разным номинальным напряжением.

Коды, начинающиеся с 2N, например 2N3053

Начальная цифра «2N» определяет деталь как транзистор, а остальную часть кода. обозначает конкретный транзистор. В системе нумерации нет очевидной логики.

---

Выбор транзистора

В большинстве проектов указывается конкретный транзистор, но обычно вы можете заменить его эквивалентным транзистором. из широкого ассортимента.Наиболее важные характеристики, на которые следует обратить внимание, – это максимальный ток коллектора I _C . и текущий коэффициент усиления h _FE . Чтобы упростить выбор, большинство поставщиков группируют свои транзисторы по категориям. определяется их типичным использованием или максимальной мощностью .

Чтобы сделать окончательный выбор, вам может потребоваться обратиться к таблицам технических данных, приведенным в каталогах, книгах и в Интернете. Они содержат много полезной информации, но их может быть трудно понять, если вы не знакомы с используемые термины и сокращения.

Вот некоторые из терминов, которые вы, вероятно, увидите:

Структура – тип транзистора, NPN или PNP, заменитель должен быть того же типа.

Стиль корпуса – расположение выводов.

I _C макс. – максимальный ток коллектора.

В _CE макс. – максимальное напряжение на переходе коллектор-эмиттер, игнорируйте это для цепей низкого напряжения.

h _FE – коэффициент усиления по току (строго коэффициент усиления по постоянному току).Гарантированное минимальное значение дается потому, что фактическое значение варьируется от транзистора к транзистору – даже для транзисторов одного типа! Обратите внимание, что текущий коэффициент усиления – это просто число, поэтому у него нет единиц измерения. Коэффициент усиления часто указывается при определенном токе коллектора I _C который обычно находится в середине диапазона транзистора, например, «100 @ 20 мА» означает, что коэффициент усиления составляет не менее 100 при 20 мА. Иногда указываются минимальные и максимальные значения. Так как коэффициент усиления примерно постоянен для разных токов, но изменяется от От транзистора к транзистору эта деталь действительно интересует только специалистов.

P _до макс. – максимальная общая мощность, которая может развиваться в транзисторе, обратите внимание, что радиатор потребуется для достижения максимального рейтинга. Этот рейтинг важен для транзисторы, работающие как усилители, имеют мощность примерно I _C × V _CE . Для транзисторов, работающих как переключатели, более важен максимальный ток коллектора (I _C макс.).

Категория – типичное использование транзистора, хорошая отправная точка при поиске замены.Для разных категорий могут быть отдельные таблицы.

Возможные замены – транзисторы с аналогичными электрическими свойствами, которые будут подходящими заменители в большинстве схем. Они могут иметь другой стиль корпуса, поэтому будьте осторожны при размещении на печатной плате.

Rapid Electronics: транзисторы

---

---

Радиаторы для транзисторов

Радиаторы необходимы для транзисторов, пропускающих большие токи.

Из-за протекающего через них тока в транзисторах выделяется избыточное тепло.Если вы обнаружите, что транзистор становится слишком горячим, чтобы дотронуться до него, безусловно, потребуется радиатор! Радиатор помогает рассеивать (отводить) тепло, передавая его в окружающий воздух.

Фотография © Rapid Electronics

Скорость образования отходящего тепла называется тепловой мощностью P. Обычно базовый ток I _B слишком мал, чтобы выделять много тепла, поэтому тепловой мощность определяется током коллектора I _C и напряжением V _CE на транзисторе:

Нагрев не является проблемой, если I _C небольшой или если транзистор используется в качестве переключайтесь, потому что при “полном включении” V _CE почти равен нулю.Однако силовые транзисторы, используемые в таких схемах, как аудиоусилитель или регулятор скорости двигателя, будут частично отключены. в большинстве случаев напряжение V _CE может составлять примерно половину напряжения питания. Эти силовые транзисторы почти обязательно нужен радиатор, чтобы не допустить их перегрева.

Силовые транзисторы

обычно имеют отверстия под болты для крепления радиаторов, но также доступны прикрепляемые радиаторы. Убедитесь, что вы используете правильный тип транзистора. Многие транзисторы имеют металлические корпуса, которые подключены к одному из их выводов, поэтому может потребоваться изолировать радиатор от транзистора.Комплекты изоляционные доступны с листом слюды и пластиковой втулкой для болта. Теплопроводящая паста может использоваться для улучшения теплового потока от транзистора к радиатор, это особенно важно, если используется изоляционный комплект.

Мощность радиатора

Радиаторы имеют номинальное тепловое сопротивление (Rth) в ° C / Вт. Например, 2 ° C / Вт означает, что теплоотвод (и, следовательно, компонент, прикрепленный к нему) будет 2 ° C. горячее, чем окружающий воздух, на каждый 1 Вт тепла, которое он рассеивает.Обратите внимание, что на более низкое тепловое сопротивление означает, что на лучше радиатор .

Расчет требуемой мощности радиатора:

1. Сначала найдите рассеиваемую тепловую мощность:
   (в случае сомнений используйте наибольшее вероятное значение для I _C и предположите, что V _CE составляет половину напряжения питания).
   Пример: транзистор пропускает 1 А и подключен к источнику питания 12 В, поэтому мощность составляет около 1 × ½ × 12 = 6 Вт.
2. Найдите максимальную рабочую температуру (Tmax) для транзистора, если это возможно, в противном случае предположим, что Tmax = 100 ° C.

3. Оцените максимальную температуру окружающей среды (окружающего воздуха) (Tair). Если радиатор будет находиться вне корпуса, разумно Tair = 25 ° C, но внутри он будет выше (возможно, 40 ° C), что позволит всему прогреться в процессе работы.
4. Рассчитайте максимальное тепловое сопротивление (Rth) радиатора, используя:
   

   Rth = (Tmax – Таир) / P

   Для примеров значений, приведенных выше: Rth = (100-25) / 6 = 12,5 ° C / Вт.
5. Выберите радиатор с тепловым сопротивлением, которое на меньше , чем значение, рассчитанное выше. (помните, что меньшее значение означает лучший теплоотвод), например, 5 ° C / Вт было бы разумным выбором, чтобы обеспечить запас прочности.Радиатор 5 ° C / Вт, рассеивающий 6 Вт, будет иметь разницу температур 5 × 6 = 30 ° C. таким образом, температура транзистора повысится до 25 + 30 = 55 ° C (безопасно ниже максимального значения 100 ° C).
6. Все вышесказанное предполагает, что транзистор имеет ту же температуру, что и радиатор. Это разумное предположение, если они надежно закреплены болтами или скреплены вместе. Однако вам, возможно, придется положить между ними лист слюды или что-то подобное, чтобы обеспечить электрическую изоляцию. тогда транзистор будет горячее, чем радиатор, и расчет станет более трудным.Для типичных листов слюды следует вычесть 2 ° C / Вт из значения теплового сопротивления (Rth), рассчитанного на шаге 4 выше.

Или используйте метод проб и ошибок!

Если описанные выше шаги кажутся слишком сложными, вы можете попробовать установить радиатор умеренно большого размера и надеяться на лучшее. Осторожно следите за температурой транзистора пальцем, если он сильно нагревается, выключите немедленно и используйте радиатор большего размера.

Rapid Electronics: радиаторы

Почему термическое сопротивление?

Термин « термическое сопротивление » используется потому, что он аналогичен электрическому сопротивлению:

• Разница температур на радиаторе (между транзистором и воздухом) подобна напряжению (разности потенциалов) на резисторе.
• Тепловая мощность (скорость нагрева), протекающая через радиатор от транзистора к воздуху, подобна току, протекающему через резистор.
• Таким образом, R = V / I становится Rth = (Tmax – Tair) / P
• Точно так же, как вам нужна разница напряжений для протекания тока, вам нужна разность температур для протекания тепла.

---

Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку. У них есть широкий ассортимент транзисторов и других компонентов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.

---

Книг по комплектующим:

---

Политика конфиденциальности и файлы cookie

Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден. Рекламодателям не передается никакая личная информация.Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.

electronicsclub.info © Джон Хьюс 2021 г.

Типы транзисторов – переходные транзисторы и полевые транзисторы

Транзистор стал важным компонентом современной электроники, и мы не можем представить мир без транзисторов.В этом руководстве мы узнаем о классификации и различных типах транзисторов. Мы узнаем о BJT (NPN и PNP), JFET (N-Channel и P-Channel), MOSFET (Enhancement and Depletion), а также о транзисторах на основе их приложений (слабый сигнал, быстрое переключение, мощность и т. Д.).

Введение

Транзистор – это полупроводниковое устройство, которое используется либо для усиления сигналов, либо в качестве переключателя с электрическим управлением. Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, и небольшой ток / напряжение на одном выводе (или выводе) будет управлять большим потоком тока между двумя другими выводами (выводами).

С давних пор электронные лампы заменяются транзисторами, потому что транзисторы имеют больше преимуществ перед электронными лампами. Транзисторы малы по размеру и требуют для работы небольшого количества энергии, а также имеют низкую рассеиваемую мощность. Транзистор является одним из важных активных компонентов (устройство, которое может производить выходной сигнал большей мощности, чем входной).

Транзистор является важным компонентом почти каждой электронной схемы, такой как усилители, переключатели, генераторы, регуляторы напряжения, источники питания и, что наиболее важно, микросхемы цифровой логики.

Со времени изобретения первого транзистора до наших дней транзисторы подразделяются на различные типы в зависимости от их конструкции или работы. Следующая древовидная диаграмма объясняет базовую классификацию различных типов транзисторов.

Древовидная диаграмма транзисторов

Классификацию транзисторов можно легко понять, просмотрев приведенную выше древовидную диаграмму. Транзисторы в основном делятся на два типа. Это: биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET).BJT снова подразделяются на транзисторы NPN и PNP. Полевые транзисторы подразделяются на JFET и MOSFET.

Junction FET транзисторы подразделяются на JFET с N-каналом и P-канальный JFET в зависимости от их конструкции. МОП-транзисторы подразделяются на режим истощения и режим улучшения. Опять же, транзисторы режима обеднения и улучшения дополнительно классифицируются на соответствующие N-канал и P-канал.

Типы транзисторов

Как упоминалось ранее, в более широком смысле, основные семейства транзисторов – это биполярные и полевые транзисторы.Независимо от того, к какому семейству они принадлежат, все транзисторы имеют правильное / специфическое расположение различных полупроводниковых материалов. Обычно используемые полупроводниковые материалы для изготовления транзисторов – это кремний, германий и арсенид галлия.

В основном транзисторы классифицируются в зависимости от их конструкции. У каждого типа транзисторов есть свои особенности, достоинства и недостатки.

Говоря физически и структурно, разница между BJT и FET заключается в том, что в BJT для работы требуются как основные, так и неосновные носители заряда, тогда как в случае полевых транзисторов требуются только основные носители заряда.

Исходя из своих свойств и характеристик, некоторые транзисторы в основном используются для целей переключения (MOSFET), а с другой стороны, некоторые транзисторы используются для целей усиления (BJT). Некоторые транзисторы предназначены как для усиления, так и для переключения.

Переходные транзисторы

Переходные транзисторы обычно называют биполярными переходными транзисторами (BJT). Термин «биполярный» означает, что для проведения тока требуются и электроны, и дырки, а термин «переход» означает, что он содержит PN-переход (фактически, два перехода).

BJT имеют три терминала с именами эмиттер (E), база (B) и коллектор (C). Транзисторы BJT подразделяются на транзисторы NPN и PNP в зависимости от конструкции.

BJT – это, по сути, устройства с управлением по току. Если через базу BJT-транзистора протекает небольшой ток, это вызывает протекание большого тока от эмиттера к коллектору. Биполярные переходные транзисторы имеют низкий входной импеданс, что приводит к протеканию через транзистор большого тока.

Биполярные переходные транзисторы включаются только входным током, который подается на клемму базы. БЮТ могут работать в трех регионах. Это:

• Область отсечки: здесь транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ», т.е. ток, протекающий через транзистор, равен нулю. По сути, это открытый переключатель.
• Активная область: здесь транзистор действует как усилитель.
• Область насыщения: здесь транзистор находится в полностью «ВКЛЮЧЕННОМ» состоянии, а также работает как замкнутый переключатель.

NPN-транзистор

NPN – это один из двух типов биполярных переходных транзисторов (BJT). Транзистор NPN состоит из двух полупроводниковых материалов n-типа, разделенных тонким слоем полупроводника p-типа. Здесь основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда являются дырки. Поток электронов от эмиттера к коллектору контролируется током в клемме базы.

Небольшой ток на выводе базы вызывает протекание большого тока от эмиттера к коллектору.В настоящее время наиболее часто используемым биполярным транзистором является транзистор NPN, поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок. Стандартное уравнение для токов, протекающих в транзисторе:

I _E = I _B + I _C

Символы и структура для транзисторов NPN приведены ниже.

Транзистор PNP

PNP – это еще один тип биполярных переходных транзисторов (BJT). Транзисторы PNP содержат два полупроводниковых материала p-типа и разделены тонким слоем полупроводника n-типа.Основными носителями заряда в транзисторах PNP являются дырки, а электроны – неосновные носители заряда. Стрелка на выводе эмиттера транзистора указывает протекание обычного тока. В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору.

Транзистор PNP включен, когда клемма базы подтягивается к НИЗКОМУ по отношению к эмиттеру. Символ и структура транзистора PNP показаны ниже.

FET (Полевой транзистор)

Полевой транзистор (FET) – еще один основной тип транзисторов.По сути, у полевого транзистора также есть три терминала (как у BJT). Три терминала: ворота (G), слив (D) и источник (S). Полевые транзисторы подразделяются на полевые транзисторы с переходным эффектом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IG-FET) или полевые транзисторы с металлооксидным полупроводником (MOSFET).

Для соединений в цепи мы также рассматриваем четвертую клемму под названием Base или Substrate. Полевые транзисторы контролируют размер и форму канала между источником и стоком, который создается напряжением, приложенным к затвору.

Полевые транзисторы являются однополярными устройствами, поскольку для их работы требуется только большинство носителей заряда (в отличие от BJT, которые являются биполярными транзисторами).

JFET (Соединительный полевой транзистор)

Соединительный полевой транзистор (JFET) – это самый ранний и простой тип полевого транзистора. Полевые транзисторы JFET используются в качестве переключателей, усилителей и резисторов. Этот транзистор представляет собой устройство, управляемое напряжением. Ему не нужен ток смещения.

Напряжение, приложенное между затвором и истоком, управляет потоком электрического тока между истоком и стоком транзистора.Транзисторы JFET доступны как в N-канальном, так и в P-канальном исполнении.

Полевой транзистор с N-каналом

В полевом транзисторе с N-каналом протекание тока происходит за счет электронов. Когда между затвором и истоком подается напряжение, между истоком и стоком образуется канал для протекания тока. Этот канал называется N – Channel. В настоящее время JFET с N-каналом являются более предпочтительным типом, чем JFET с P-каналом. Обозначения для N-канального JFET-транзистора приведены ниже.

P – Channel JFET

В этом типе JFET ток протекает из-за дыр.Канал между истоком и стоком называется P-каналом. Обозначения для полевых транзисторов с P-каналом приведены ниже. Здесь стрелки указывают направление тока.

MOSFET

Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET) является наиболее часто используемым и самым популярным типом среди всех транзисторов. Название «Оксид металла» указывает на то, что область затвора и канал разделены тонким слоем оксида металла (обычно SiO ₂ ).

Следовательно, полевой МОП-транзистор также известен как полевой транзистор с изолированным затвором, поскольку область затвора полностью изолирована от области истока-стока.Существует дополнительный вывод, известный как подложка или тело, который является основным полупроводником (кремнием), в котором изготовлен полевой транзистор. Итак, полевой МОП-транзистор имеет четыре вывода: сток, исток, затвор и корпус или подложку.

MOSFET имеет много преимуществ перед BJT и JFET, в основном он предлагает высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс. Он используется в коммутационных и силовых цепях и является основным компонентом технологий проектирования интегральных схем.

MOSFET-транзисторы доступны в версиях с истощением и расширением.Кроме того, типы истощения и улучшения подразделяются на типы с N-каналом и P-каналом.

N-канальный MOSFET

MOSFET, имеющий N-канальную область между истоком и стоком, называется N-канальным MOSFET. Здесь выводы истока и затвора сильно легированы материалами n-типа, расположенными в сильно легированном полупроводниковом материале p-типа (подложке).

Ток между истоком и стоком возникает из-за электронов. Напряжение затвора контролирует ток в цепи.MOSFET с N-каналом используется чаще, чем MOSFET с P-каналом, поскольку подвижность электронов выше, чем подвижность дырок.

Символы и структуры для N-канальных MOSFET-транзисторов приведены ниже (как в режиме улучшения, так и в режиме истощения).

MOSFET с P-каналом

MOSFET, имеющий область P-канала между истоком и стоком, называется MOSFET с P-каналом. Здесь выводы истока и стока сильно легированы материалом P-типа, а подложка легирована материалом N-типа.Ток между истоком и стоком обусловлен концентрацией дырок. Приложенное напряжение на затворе будет управлять потоком тока через область канала.

Символы и структуры для P-канальных MOSFET-транзисторов приведены ниже (как в режиме улучшения, так и в режиме истощения).

Транзисторы в зависимости от функции

Транзисторы также классифицируются в зависимости от выполняемых ими функций (операций или приложений). Ниже описаны различные типы транзисторов в зависимости от их функции.

Малосигнальные транзисторы

Основная функция слабосигнальных транзисторов – усиление слабых сигналов, но иногда эти транзисторы также используются для переключения. Малосигнальные транзисторы доступны на рынке в виде транзисторов NPN и PNP. Обычно мы можем увидеть какое-то значение, напечатанное на корпусе малосигнального транзистора, которое указывает на hFE транзистора.

В зависимости от этого значения hFE мы можем понять способность транзистора усиливать сигнал.Обычно доступные значения hFE находятся в диапазоне от 10 до 500. Значение тока коллектора этих транзисторов составляет от 80 до 600 мА. Этот тип транзисторов работает в диапазоне частот от 1 до 300 МГц. Само название транзистора указывает на то, что эти транзисторы усиливают слабые сигналы, которые используют небольшие напряжения и токи, такие как несколько милливольт и миллиампер тока.

Малосигнальные транзисторы используются почти во всех типах электронного оборудования, а также эти транзисторы используются в нескольких приложениях, некоторые из них являются переключателями ВКЛ или ВЫКЛ для общего использования, драйвером светодиодного диода, драйвером реле, функцией отключения звука, таймером схемы, инфракрасный диодный усилитель, цепи питания смещения и т. д.

Малые переключающие транзисторы

Малые переключающие транзисторы – это те транзисторы, которые в основном используются для переключения, а иногда и для усиления. Как и малосигнальные транзисторы, небольшие переключающие транзисторы также доступны в форме NPN и PNP, и эти типы транзисторов также имеют значения hFE.

Диапазон значений hFE для этих транзисторов составляет от 10 до 200. При значении hFE 200 транзисторы не являются хорошими усилителями, но они действуют как лучшие переключатели.Диапазон значений тока коллектора от 10 до 1000 мА. Эти транзисторы используются в основном в коммутационных устройствах.

Силовые транзисторы

Транзисторы, которые используются в мощных усилителях и источниках питания, называются силовыми транзисторами. Коллекторный вывод этого транзистора подключен к основанию металлического устройства, и эта структура действует как теплоотвод, который рассеивает избыточную мощность для приложений.

Эти типы транзисторов доступны в виде транзисторов NPN, PNP и Дарлингтона.Здесь значения тока коллектора находятся в диапазоне от 1 до 100 А. Диапазон рабочих частот от 1 до 100 МГц. Значения мощности этих транзисторов находятся в диапазоне от 10 до 300 Вт. Само название транзистора указывает на то, что силовые транзисторы используются в приложениях, где требуются высокая мощность, высокое напряжение и большой ток.

Высокочастотные транзисторы

Высокочастотные транзисторы используются для небольших сигналов, которые работают на высоких частотах, и они используются в приложениях для высокоскоростной коммутации.Высокочастотные транзисторы также называют РЧ-транзисторами.

Эти транзисторы имеют максимальные значения частоты около 2000 МГц. Значение тока коллектора (I _C ) колеблется от 10 до 600 мА. Эти типы транзисторов также доступны в форме NPN и PNP. Они в основном используются в приложениях с высокочастотными сигналами, а также эти транзисторы должны быть включены или выключены только на высоких скоростях. Эти транзисторы используются в схемах генераторов и усилителей HF, VHF, UHF, CATV и MATV.

Фототранзистор

Фототранзисторы – это транзисторы, которые работают в зависимости от света, то есть эти транзисторы светочувствительны. Простой фототранзистор – это не что иное, как биполярный транзистор, который содержит светочувствительную область вместо клеммы базы.

Фототранзисторы имеют только 2 вывода вместо 3 (в BJT). Когда светочувствительная область темная, тогда в транзисторе не течет ток, то есть транзистор находится в состоянии ВЫКЛ.

Когда светочувствительная область подвергается воздействию света, на выводе базы генерируется небольшой ток, который вызывает протекание большого тока от коллектора к эмиттеру. Фототранзисторы доступны как в типах транзисторов BJT, так и FET. Они называются фото-BJT и фото-FET.

В отличие от фото-BJT, фото-полевые транзисторы генерируют напряжение затвора с помощью света, который контролирует ток между выводами стока и истока. Фото-полевые транзисторы более чувствительны к свету, чем фото-полевые транзисторы.Символы фото-BJT и фото-полевых транзисторов показаны выше.

Однопереходные транзисторы (UJT)

Однопереходные транзисторы (UJT) используются только в качестве переключателей с электрическим управлением. Эти транзисторы не имеют усилительных характеристик из-за своей конструкции. Обычно это трехпроводные транзисторы, в которых два называются базовыми клеммами, а третий – эмиттером.

Теперь посмотрим на работу однопереходного транзистора.Если нет разницы потенциалов между эмиттером и любым из выводов базы (B1 или B2), то между B1 и B2 протекает небольшой ток.

Если на вывод эмиттера подается достаточное напряжение, то на выводе эмиттера генерируется большой ток, который добавляется к небольшому току между B1 и B2, что затем вызывает протекание большого тока в транзисторе.

Здесь ток эмиттера является основным источником тока для управления полным током в транзисторе.Ток между выводами B1 и B2 очень мал, и по этой причине эти транзисторы не подходят для целей усиления.

Типы транзисторов: работа и их применение

Транзистор является активным компонентом, который используется во всех электронных схемах. Они используются как усилители и коммутационные аппараты. В качестве усилителей они используются в каскадах высокого и низкого уровня, частотных каскадах, генераторах, модуляторах, детекторах и в любой цепи, которая должна выполнять определенную функцию.В цифровых схемах они используются как переключатели. Во всем мире существует огромное количество производителей, которые производят полупроводники (транзисторы являются членами этого семейства устройств), поэтому существует ровно тысячи различных типов. Существуют транзисторы малой, средней и большой мощности, для работы с высокими и низкими частотами, для работы с очень высоким током и / или высоким напряжением. В этой статье дается обзор того, что такое транзистор, различных типов транзисторов и их применения.

Что такое транзистор

Транзистор – это электронное оборудование. Он сделан через полупроводник p- и n-типа. Когда полупроводник помещается в центр между полупроводниками одного типа, такое устройство называется транзисторами. Можно сказать, что транзистор – это комбинация двух диодов, это соединение спина к спине. Транзистор – это устройство, которое регулирует ток или напряжение и действует как кнопка или затвор для электронных сигналов.

Типы транзисторов

Транзисторы состоят из трех слоев полупроводникового устройства, каждый из которых может перемещать ток.Полупроводник – это такой материал, как германий и кремний, который проводит электричество «полуэнтузиазмом». Это где-то между настоящим проводником, таким как медь, и изолятором (похожим на провода в пластиковой оболочке).

Символ транзистора

Показана схематическая форма транзисторов n-p-n и p-n-p. Внутрисхемная форма соединения используется. Символ стрелки определяет ток эмиттера. В соединении n-p-n мы идентифицируем поток электронов в эмиттер.Это означает, что из эмиттера течет консервативный ток, как показано исходящей стрелкой. Точно так же можно видеть, что для соединения p-n-p консервативный ток течет в эмиттер, как показано направленной внутрь стрелкой на рисунке.

Транзисторы PNP и NPN

Существует так много типов транзисторов, каждый из которых различается по своим характеристикам, и каждый имеет свои преимущества и недостатки. Некоторые типы транзисторов используются в основном для коммутации. Другие могут использоваться как для переключения, так и для усиления.Тем не менее, другие транзисторы относятся к особой группе, например фототранзисторы, которые реагируют на количество падающего на них света, создавая ток, протекающий через них. Ниже приведен список различных типов транзисторов; мы рассмотрим их характеристики.

Каковы два основных типа транзисторов?

Транзисторы подразделяются на два типа, такие как BJT и полевые транзисторы.

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Биполярный переходный транзистор – это транзисторы, состоящие из трех областей: базы, коллектора и эмиттера.Транзисторы с биполярным соединением, различные полевые транзисторы, являются устройствами с регулируемым током. Небольшой ток, поступающий в базовую область транзистора, вызывает гораздо больший ток, протекающий от эмиттера к области коллектора. Биполярные переходные транзисторы бывают двух основных типов: NPN и PNP. NPN-транзистор – это транзистор, в котором большинство носителей тока – электроны.

Электроны, протекающие от эмиттера к коллектору, составляют основу большей части тока, протекающего через транзистор.Остальные типы зарядов, дырки, составляют меньшинство. Транзисторы PNP – наоборот. В транзисторах PNP большинство дырок носителей тока. Биполярные транзисторы доступны двух типов, а именно: PNP и NPN.

Контакты биполярного переходного транзистора.

PNP-транзистор

. Этот транзистор представляет собой еще один вид биполярных переходных транзисторов, и он содержит два полупроводниковых материала p-типа. Эти материалы разделены тонким полупроводниковым слоем n-типа. В этих транзисторах основными носителями заряда являются дырки, а неосновными носителями заряда являются электроны.

В этом транзисторе стрелка указывает на обычный ток. Направление тока в этом транзисторе – от вывода эмиттера к выводу коллектора. Этот транзистор будет включен, когда клемма базы переместится в низкий уровень по сравнению с клеммой эмиттера. Транзистор PNP с символом показан ниже.

NPN-транзистор

NPN также является одним из видов BJT (биполярных переходных транзисторов) и включает в себя два полупроводниковых материала n-типа, разделенных тонким полупроводниковым слоем p-типа.В транзисторе NPN основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда – дырки. Электроны, протекающие от вывода эмиттера к выводу коллектора, будут формировать ток в выводе базы транзистора.

В транзисторе меньшая величина тока, подаваемого на вывод базы, может вызвать подачу большого количества тока от вывода эмиттера к коллектору. В настоящее время обычно используются BJT-транзисторы, так как подвижность электронов выше, чем подвижность дырок.Ниже показан NPN-транзистор с символом.

Полевой транзистор

Полевой транзистор состоит из 3 областей: затвора, истока и стока. Различные биполярные транзисторы, полевые транзисторы – это устройства, управляемые напряжением. Напряжение, подаваемое на затвор, управляет током, протекающим от истока к стоку транзистора. Полевые транзисторы имеют очень высокий входной импеданс, от нескольких мегаомов (МОм) до гораздо больших значений.

Из-за высокого входного импеданса через них проходит очень небольшой ток.(Согласно закону Ома, на ток обратно пропорционально влияет значение импеданса цепи. Если импеданс высокий, ток очень низкий.) Таким образом, оба полевых транзистора потребляют очень небольшой ток от источника питания схемы.

Полевые транзисторы

Таким образом, это идеальный вариант, поскольку они не нарушают работу силовых элементов исходной схемы, к которым они подключены. Они не приведут к перегрузке источника питания. Недостатком полевых транзисторов является то, что они не обеспечивают такое усиление, которое можно получить от биполярных транзисторов.

Биполярные транзисторы лучше в том, что они обеспечивают большее усиление, хотя полевые транзисторы лучше в том, что они вызывают меньшую нагрузку, дешевле и проще в производстве. Полевые транзисторы бывают двух основных типов: полевые транзисторы JFET и полевые МОП-транзисторы. JFET и MOSFET очень похожи, но MOSFET имеют даже более высокие значения входного импеданса, чем JFET. Это вызывает еще меньшую нагрузку в цепи. Полевые транзисторы подразделяются на два типа, а именно JFET и MOSFET.

JFET

JFET расшифровывается как Junction-Field-Effect Transistor.Это простой, а также первый тип полевых транзисторов, которые используются как резисторы, усилители, переключатели и т. Д. Это устройство, управляемое напряжением, и в нем не используется ток смещения. Как только напряжение приложено между выводами затвора и истока, оно управляет током между истоком и стоком транзистора JFET.

Переходный полевой транзистор (JUGFET или JFET) не имеет PN-переходов, но вместо него имеет узкую часть из полупроводникового материала с высоким удельным сопротивлением, образующую «канал» кремния N-типа или P-типа для основных носителей заряда. протекает через два омических электрических соединения на обоих концах, обычно называемых стоком и источником соответственно.

Соединительные полевые транзисторы

Существуют две основные конфигурации соединительных полевых транзисторов: N-канальный JFET и P-канальный JFET. Канал N-канального JFET легирован донорными примесями, что означает, что ток через канал отрицательный (отсюда и термин N-канал) в форме электронов. Эти транзисторы доступны как в P-канальном, так и в N-канальном исполнении.

MOSFET

MOSFET или полевой транзистор металл-оксид-полупроводник наиболее часто используется среди всех типов транзисторов.Как следует из названия, он включает в себя вывод металлических ворот. Этот транзистор включает в себя четыре вывода, таких как исток, сток, затвор и подложка или корпус.

MOSFET

По сравнению с BJT и JFET, полевые МОП-транзисторы имеют ряд преимуществ, так как они обеспечивают высокий импеданс i / p, а также низкий импеданс o / p. МОП-транзисторы в основном используются в схемах малой мощности, особенно при разработке микросхем. Эти транзисторы доступны в двух типах, таких как истощение и усиление. Кроме того, эти типы подразделяются на типы с P-каналом и N-каналом.

Основные характеристики полевого транзистора включают следующее.

• Он униполярен, потому что за передачу ответственны носители заряда, такие как электроны или дырки.
• В полевом транзисторе входной ток будет протекать из-за обратного смещения. Следовательно, входной импеданс этого транзистора высокий.
• Когда напряжение o / p полевого транзистора регулируется через входное напряжение затвора, тогда этот транзистор называется устройством, управляемым напряжением.
• В проводящей полосе переходов нет. Таким образом, полевые транзисторы имеют меньше шума по сравнению с биполярными транзисторами.
• Определение коэффициента усиления может быть выполнено с помощью крутизны, потому что это отношение тока изменения o / p к изменению входного напряжения.
• Сопротивление o / p полевого транзистора низкое.

Преимущества полевого транзистора

Преимущества полевого транзистора по сравнению с BJT заключаются в следующем.

• FET – это униполярное устройство, тогда как BJT – биполярное устройство.
• FET – это устройство, управляемое напряжением, тогда как BJT – это устройство, управляемое током.
• Уровень шума полевого транзистора низкий по сравнению с BJT.
• У полевого транзистора термическая стабильность высокая, тогда как у полевого транзистора низкая.
• Характеристика усиления полевого транзистора может быть выполнена через крутизну, тогда как в BJT с усилением по напряжению

Применение полевого транзистора

Применение полевого транзистора включает следующее.

• Эти транзисторы используются в различных схемах для уменьшения эффекта нагрузки.
• Они используются в нескольких схемах, например, в генераторах фазового сдвига, вольтметрах и буферных усилителях.

Клеммы полевого транзистора

Полевой транзистор имеет три клеммы, такие как исток, затвор и сток, которые не похожи на клеммы BJT.В FET терминал источника аналогичен терминалу эмиттера BJT, тогда как терминал ворот аналогичен базовому терминалу, а терминал стока – терминалу коллектора.

Терминал источника

• В FET терминал источника – это тот, через который носители заряда входят в канал.
• Это похоже на вывод эмиттера BJT
• Терминал источника может быть обозначен буквой «S».
• Поток тока через канал на выводе источника можно указать как IS.
  Вывод затвора
• В полевом транзисторе вывод затвора играет важную роль в управлении потоком тока по каналу.
• Поток тока можно контролировать через клемму затвора, подав на нее внешнее напряжение.
• Вывод затвора представляет собой смесь двух выводов, которые связаны внутри и сильно легированы. Проводимость канала можно модулировать через терминал Gate.
• Это похоже на базовый терминал BJT
• Терминал затвора может быть обозначен буквой «G».
• Поток тока через канал на выводе ворот можно указать как IG.

Дренажный терминал

• В полевом транзисторе дренажный терминал – это тот терминал, через который носители покидают канал.
• Это аналог клеммы коллектора в биполярном переходном транзисторе.
• Напряжение сток-источник обозначено как VDS.
• Дренажный терминал может быть обозначен как D.
• Поток тока, движущийся от канала на дренажном терминале, можно указать как ID.

Различные типы транзисторов

Существуют различные типы транзисторов в зависимости от их функции, такие как малосигнальный, малый коммутационный, силовой, высокочастотный, фототранзистор, UJT. Некоторые виды транзисторов в основном используются для усиления, в противном случае – для переключения.

Типы транзисторов с малым сигналом

Транзисторы с малым сигналом используются в основном для усиления сигналов низкого уровня, но также могут хорошо работать в качестве переключателей. Эти транзисторы доступны через значение hFE, которое указывает, как транзистор усиливает входные сигналы.Диапазон типичных значений hFE составляет от 10 до 500, включая диапазон максимального тока коллектора (Ic) от 80 мА до 600 мА.

Эти транзисторы доступны в двух формах, например, PNP и NPN. Наибольшие рабочие частоты этого транзистора имеют от 1 до 300 МГц. Эти транзисторы используются при усилении небольших сигналов, таких как несколько вольт, и просто, когда используется ток миллиампер. Силовой транзистор применим, когда используется большое напряжение, а также ток.

Типы транзисторов с малой коммутацией

Транзисторы с малой коммутацией используются как переключатели, так и усилители.Типичные значения hFE для этих транзисторов находятся в диапазоне от 10 до 200, включая наименьший номинальный ток коллектора, который находится в диапазоне от 10 мА до 1000 мА. Эти транзисторы доступны в двух формах, таких как PNP и NPN

. Эти транзисторы не способны к усилению слабого сигнала транзисторов, которое может включать до 500 усилений. Таким образом, это сделает транзисторы более удобными для переключения, хотя их можно использовать в качестве усилителей для обеспечения усиления. Если вам потребуется дополнительное усиление, эти транзисторы будут лучше работать как усилители.

Силовые транзисторы

Эти транзисторы применимы там, где используется большая мощность. Вывод коллектора этого транзистора соединен с металлическим выводом базы, поэтому он работает как теплоотвод для отвода избыточной энергии. Диапазон типичных номинальных мощностей в основном колеблется от примерно 10 Вт до 300 Вт, включая номинальные частоты от 1 МГц до 100 МГц.

Силовой транзистор

Значения наивысшего тока коллектора будут находиться в диапазоне от 1А до 100 А. Силовые транзисторы доступны в формах PNP и NPN, тогда как транзисторы Дарлингтона доступны в формах PNP или NPN.

Высокочастотные типы транзисторов

Высокочастотные транзисторы используются особенно для небольших сигналов, которые работают на высоких частотах и ​​используются в приложениях для высокоскоростной коммутации. Эти транзисторы применимы в высокочастотных сигналах и должны иметь возможность включения / выключения на чрезвычайно высоких скоростях.

Применения высокочастотных транзисторов в основном включают усилители HF, UHF, VHF, MATV и CATV, а также генераторы. Диапазон максимальной номинальной частоты составляет около 2000 МГц, а максимальный ток коллектора находится в диапазоне от 10 мА до 600 мА.Их можно получить как в формах PNP, так и в NPN.

Фототранзистор

Эти транзисторы светочувствительны, и общий тип этого транзистора выглядит как биполярный транзистор, в котором вывод базы этого транзистора удален, а также заменен через светочувствительную область. Вот почему фототранзистор включает просто две клеммы вместо трех. Как только внешняя область остается в тени, устройство будет выключено.

Фототранзистор

В основном нет протекания тока от областей коллектора к эмиттеру.Но всякий раз, когда светочувствительная область подвергается воздействию дневного света, может создаваться небольшое количество базового тока, чтобы контролировать гораздо больший ток коллектора к эмиттеру.

Подобно обычным транзисторам, это могут быть как полевые транзисторы, так и биполярные транзисторы. Полевые транзисторы – это светочувствительные транзисторы, в отличие от фотобиполярных транзисторов. В фотобиполярных транзисторах свет используется для создания напряжения затвора, которое в основном используется для управления током сток-исток. Они очень чувствительны к изменениям света, а также более деликатны по сравнению с биполярными фототранзисторами.

Типы однопереходных транзисторов

Однопереходные транзисторы (UJT) включают в себя три вывода, которые работают полностью как электрические переключатели, поэтому они не используются как усилители. Как правило, транзисторы работают как коммутатор, а также как усилитель. Однако UJT не дает никакого усиления из-за своей конструкции. Таким образом, он не предназначен для обеспечения достаточного напряжения в противном случае тока.

Выводы этих транзисторов: B1, B2 и вывод эмиттера. Работа этого транзистора проста.Когда напряжение существует между его эмиттерным или базовым выводом, будет небольшой ток от B2 к B1.

Однопереходный транзистор

Управляющие провода в других типах транзисторов будут обеспечивать небольшой дополнительный ток, тогда как в UJT все наоборот. Первичным источником транзистора является его эмиттерный ток. Прохождение тока от B2 к B1 – это просто небольшая часть всего комбинированного тока, что означает, что UJT не подходят для усиления, но они подходят для переключения.

Биполярный транзистор с гетеропереходом (HBT)

Биполярные транзисторы с гетеропереходом AlgaAs / GaAs (HBT) используются для цифровых и аналоговых микроволновых приложений с частотами вплоть до Ku-диапазона. HBT могут обеспечивать более высокую скорость переключения, чем кремниевые биполярные транзисторы, в основном из-за пониженного сопротивления базы и емкости между коллектором и подложкой. Обработка HBT требует менее сложной литографии, чем полевые транзисторы GaAs, поэтому производство HBT бесценно и может обеспечить лучший литографический выход.

Эта технология также может обеспечить более высокое напряжение пробоя и более простое согласование широкополосного импеданса, чем полевые транзисторы на основе GaAs. При оценке Si-транзисторов с биполярным переходом (BJT), HBT демонстрируют лучшее представление с точки зрения эффективности инжекции эмиттера, сопротивления базы, емкости база-эмиттер и частоты среза. Они также обладают хорошей линейностью, низким фазовым шумом и высоким КПД. HBT используются как в прибыльных, так и в высоконадежных приложениях, таких как усилители мощности в мобильных телефонах и лазерные драйверы.

Транзистор Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона, который иногда называют «парой Дарлингтона», представляет собой схему транзистора, состоящую из двух транзисторов. Его изобрел Сидни Дарлингтон. Он похож на транзистор, но имеет гораздо более высокую способность к увеличению тока. Схема может состоять из двух дискретных транзисторов или находиться внутри интегральной схемы.

Параметр hfe для транзистора Дарлингтона – это взаимное умножение hfe каждого транзистора. Схема полезна в усилителях звука или в датчике, который измеряет очень небольшой ток, который проходит через воду.Он настолько чувствителен, что может улавливать ток через кожу. Если вы подключите его к куску металла, вы можете построить сенсорную кнопку.

Транзистор Дарлингтона

Транзистор Шоттки

Транзистор Шоттки представляет собой комбинацию транзистора и диода Шоттки, которая предотвращает насыщение транзистора за счет отклонения крайнего входного тока. Его также называют транзистором с зажимом Шоттки.

Транзистор с несколькими эмиттерами

Транзистор с несколькими эмиттерами – это специализированный биполярный транзистор, часто используемый в качестве входов логических элементов транзисторной логики (TTL) NAND.Входные сигналы подаются на излучатели. Ток коллектора перестает течь просто, если все эмиттеры управляются логическим высоким напряжением, таким образом выполняя логический процесс NAND с использованием одного транзистора. Транзисторы с несколькими эмиттерами заменяют диоды DTL и позволяют сократить время переключения и рассеиваемую мощность.

МОП-транзистор с двойным затвором

Одной из форм МОП-транзистора, который особенно популярен в нескольких ВЧ-приложениях, является МОП-транзистор с двойным затвором. МОП-транзистор с двойным затвором используется во многих ВЧ и других приложениях, где требуются два управляющих затвора последовательно.МОП-транзистор с двумя затворами по сути является формой МОП-транзистора, в котором два затвора построены по длине канала один за другим.

Таким образом, оба затвора влияют на уровень тока, протекающего между истоком и стоком. Фактически, работу двухзатворного полевого МОП-транзистора можно рассматривать как то же самое, что и двух последовательно соединенных полевых МОП-транзисторов. Оба затвора влияют на общую работу полевого МОП-транзистора и, следовательно, на выходной сигнал. МОП-транзистор с двойным затвором может использоваться во многих приложениях, включая ВЧ-смесители / умножители, ВЧ-усилители, усилители с регулировкой усиления и т.п.

Лавинный транзистор

Лавинный транзистор – это транзистор с биполярным переходом, предназначенный для обработки в области характеристик напряжения коллектор-ток / коллектор-эмиттер за пределами напряжения пробоя коллектор-эмиттер, называемой областью лавинного пробоя. Эта область характеризуется лавинным пробоем, подобным разряду Таунсенда для газов, и отрицательным дифференциальным сопротивлением. Работа в области лавинного пробоя называется лавинной работой: она дает лавинным транзисторам возможность коммутировать очень высокие токи с временем нарастания и спада менее наносекунд (время перехода).

Транзисторы, специально не предназначенные для этой цели, могут иметь достаточно стабильные лавинные свойства; Например, 82% образцов высокоскоростного переключателя 2N2369 на 15 В, изготовленных за 12-летний период, были способны генерировать импульсы лавинного пробоя с временем нарастания 350 пс или меньше, используя источник питания 90 В, как пишет Джим Уильямс. .

Диффузионный транзистор

Диффузионный транзистор – это биполярный переходной транзистор (BJT), образованный диффузией легирующих примесей в полупроводниковую подложку.Процесс диффузии был реализован позже, чем процессы соединения сплава и выращивания соединения для изготовления BJT. Bell Labs разработала первый прототип диффузионных транзисторов в 1954 году. Первоначальные диффузионные транзисторы были транзисторами с диффузной базой.

У этих транзисторов все еще были эмиттеры из сплава, а иногда и коллекторы из сплава, как в более ранних транзисторах с переходом из сплава. В подложку распылялась только основа. Иногда коллектор производился из подложки, но в транзисторах, таких как диффузионные транзисторы из микролегированного сплава Philco, подложка составляла основную часть.

Применение типов транзисторов

Соответствующее применение силовых полупроводников требует понимания их максимальных номинальных и электрических характеристик, информация, которая представлена ​​в техническом описании устройства. Хорошая практика проектирования использует пределы таблицы, а не информацию, полученную из небольших партий образцов. Рейтинг – это максимальное или минимальное значение, ограничивающее возможности устройства. Действия с превышением номинального значения могут привести к необратимой деградации или отказу устройства.Максимальные рейтинги означают экстремальные возможности устройства. Их нельзя использовать в качестве конструктивных обстоятельств.

Характеристика – это мера производительности устройства в отдельных условиях эксплуатации, выраженная минимальными, характеристическими и / или максимальными значениями или отображаемая графически.

Таким образом, это все о том, что такое транзистор, а также о различных типах транзисторов и их применениях. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или реализуете проекты в области электротехники и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какова основная функция транзистора?

Поставщики средств беспроводной связи и ресурсы

О мире беспроводной связи RF

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

---

RF Беспроводные статьи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

---

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

---

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

---

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

---

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий указатель ссылок >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

---

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются обучающие материалы по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, WLAN, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>

---

Учебное пособие по 5G – В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G Частотные диапазоны руководство по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

---

В этом руководстве GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

---

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования DUT на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE.УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест на соответствие устройства WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебник по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

---

Поставщики беспроводных радиочастотных устройств, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители радиокомпонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здравоохранении *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь
3. ЛИЦО: Не трогай его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

---

RF Беспроводные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Схемы транзисторов

и типы схем »Электроника

Существует множество различных транзисторных схем, начиная от типов, таких как общий эмиттер и эмиттерный повторитель, до таких конструкций, как токовое зеркало, Дарлингтона, пара Шиклая, токовое зеркало, пара с длинным хвостом, источник тока и многие другие.

---

Типы транзисторных цепей включают:
Типы транзисторных цепей Общий эмиттер Эмиттер-повторитель Общая база Пара Дарлингтона Пара Шиклай Текущее зеркало Длиннохвостая пара Источник постоянного тока Множитель емкости Двухтранзисторный усилитель Фильтр высоких частот

См. Также: Конструкция транзисторной схемы

---

Транзистор позволяет разрабатывать множество схем с множеством различных функций.От усилителей до буферов и фильтров до генераторов, источников тока, длинно-хвостовых пар и многого, многого другого.

Какой бы ни была схема, основные условия смещения подчиняются одним и тем же основным правилам, но топология схемы позволяет использовать транзистор различными способами для обеспечения множества различных функций схемы.

Транзисторные схемы

Существует много различных типов транзисторных схем. Каждый тип имеет свою топологию и выполняет разные функции.

Выбор различных типов транзисторных схем приведен ниже:

• Схема транзисторного усилителя с общим эмиттером: Усилитель с общим эмиттером является одним из наиболее широко используемых типов транзисторных схем. Он используется во многих приложениях, где допустимы средние уровни ввода / вывода и требуется среднее усиление по напряжению. . . . . Подробнее об усилителе на транзисторах с общим эмиттером
• Транзисторная схема эмиттерного повторителя: Этот тип транзисторной схемы часто используется там, где требуется высокое входное сопротивление и низкое выходное сопротивление.Он действует как буферная схема. Его также называют общей коллекторной схемой. . . . . Узнайте больше о транзисторном усилителе с общим коллектором / эмиттерным повторителем .
• Транзисторная схема с общей базой: Транзисторная схема с общей базой не так широко используется, как типы с общим эмиттером и эмиттерным повторителем. Он действительно находит применение в некоторых микрофонных усилителях, а также в усилителях VHF / UHF RF. . . .. Подробнее об транзисторном усилителе с общей базой .
• Пара Дарлингтона: Пара Дарлингтона представляет собой форму конфигурации схемы транзистора, которая используется для обеспечения очень высоких уровней усиления. Когда эмиттер первого транзистора подключен к базе второго, это эффективно дает бета-умножение. Эта транзисторная схема типа f может использоваться по-разному и может дать отличные характеристики. . . . . Узнайте больше о паре Darlington.
• Пара Sziklai: Пара Sziklai имеет много общего с Darlington, но, используя немного другую конфигурацию, ее можно использовать с Darlington в выходных каскадах транзисторных усилителей. . . . . Узнайте больше о паре Sziklai.
• Схема токового зеркала: Этот тип транзисторной схемы широко используется в интегральных схемах. У него два плеча, и ток, протекающий в одном плече, отражается в другом.. . . . Подробнее о схеме зеркала тока .
• Длиннохвостая пара: Транзисторная длиннохвостая пара представляет собой базовую форму дифференциального усилителя, который составляет основу многих схем операционных усилителей. . . . . Подробнее об усилителе с длинными хвостовиками.
• Источник постоянного тока: . . . . Подробнее об активном источнике постоянного тока .
• Умножитель емкости: Схема умножителя емкости транзистора имеет эффект умножения эффективной емкости конденсатора на значение β транзистора. . . . . Узнайте больше о умножителе емкости .
• Двухтранзисторный усилитель: Полезная небольшая схема, использующая транзисторы PNP и NPN, обеспечивающие определенный уровень усиления с возможностью большего усиления, чем обеспечивается одним транзистором.. . . . Подробнее о Двухтранзисторный усилитель
• Фильтр верхних частот: Несмотря на то, что операционные усилители могут обеспечивать очень хорошие фильтры верхних частот, иногда возникает необходимость в простой транзисторной схеме для обеспечения той же функции. . . . . Узнайте больше о фильтре верхних частот .

Это дает общее представление о некоторых различных типах транзисторных схем. Существует огромное количество различных типов схем, каждая со своими функциями и параметрами.Используя их, можно построить гораздо более крупные схемы, обеспечивающие более сложную общую функцию.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Схема транзистора «Классификация» | Основы электроники

Классифицируется по форме.

Размер и форма транзистора определяются потребляемой мощностью и способом монтажа. Транзисторы можно разделить на выводы с выводами и на поверхность.

Типовые формы транзисторов

(На рисунках показаны виды в разрезе)

Миниатюрный транзистор поверхностного монтажа Транзистор вставного типа

Классификация в соответствии с конструкцией

Транзисторы

обычно делятся на два основных типа в зависимости от их конструкции.Эти два типа представляют собой транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).

Биполярные транзисторы

Слово «биполярный» состоит из двух корневых слов. Би (что означает «два») и полярный (что означает «противоположности»). Биполярный транзистор – это транзистор, в котором ток через транзистор передается через отверстия (положительная полярность) и электроны (отрицательная полярность). Транзисторы с биполярным переходом были первым типом транзисторов, которые начали массово производиться в 1947 году в виде транзисторов с точечным контактом (Bell Labs).Они представляют собой комбинацию двух переходных диодов и сформированы либо из тонкого слоя полупроводника p-типа, зажатого между двумя полупроводниками n-типа (транзистор n – p – n), либо из тонкого слоя полупроводника n-типа, зажатого между два полупроводника p-типа (транзистор ap – n – p).

полевые транзисторы

Полевые транзисторы (полевые транзисторы) обычно можно разделить на три различных типа; полевые транзисторы переходного типа, полевые транзисторы типа MOS (металл-оксид-полупроводник) и полевые транзисторы типа MES (металл-полупроводник). Полевые транзисторы переходного типа в основном используются в аналоговых схемах, например, в звуковом оборудовании, а полевые транзисторы типа МОП используются в основном в цифровых ИС, таких как те, которые используются в микрокомпьютерах.Полевые транзисторы типа MES используются для усиления микроволн, например, в приемопередатчиках спутникового вещания.

Классификация по допустимой мощности

Существует две широких классификации транзисторов в зависимости от их допустимой мощности: малосигнальные транзисторы и силовые транзисторы. Эти классификации основаны, прежде всего, на максимальном номинальном значении рассеиваемой мощности коллектора Pc.

Малосигнальные транзисторы

Это транзисторы, у которых максимальный ток коллектора (IC (max)) составляет около 500 мА или меньше, а максимальная рассеиваемая мощность коллектора (Pc (max)) меньше 1 Вт.Эти транзисторы называются малосигнальными транзисторами, чтобы отличать их от силовых транзисторов, и имеют то свойство, что они, как правило, изготовлены из эпоксидной смолы.

Силовые транзисторы

Если Pc транзистора составляет 1 Вт или более, его обычно классифицируют как силовой транзистор. По сравнению с малосигнальными транзисторами силовые транзисторы имеют больший максимальный ток коллектора, максимальную рассеиваемую мощность коллектора, а также имеют больший размер для удовлетворения тепловыделения. Обычно они экранированы металлом или имеют конструкцию с теплоизлучающими ребрами.

В Японии транзистор называют «камнем». Слово «транзистор» – это комбинация передачи и резистора. Поскольку транзистор сделан из кремния, который является основным элементом всех горных пород и камней на Земле, многие японские дизайнеры называют транзистор камнем.

Классификация по типу интеграции

Помимо транзисторов дискретного типа, ROHM также производит композитные транзисторы. Они объединяют несколько транзисторов вместе, чтобы удовлетворить различные потребности пользователей.К ним относятся цифровые транзисторы со встроенными резисторами, массивы транзисторов, состоящие из нескольких транзисторов в одном корпусе, и транзисторные блоки со встроенными простыми схемами.

Дискретные транзисторы

Это транзисторы в индивидуальной упаковке. Они становятся менее распространенными, поскольку подавляющее большинство транзисторов в настоящее время производится в интегральных схемах вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными компонентами для создания законченных электронных схем.

Композитные транзисторы

Составной транзистор (иногда известный как транзистор Дарлингтона) представляет собой комбинацию двух или более транзисторов (обычно транзисторов с биполярным переходом) с целью увеличения коэффициента усиления по току.

* Цифровые транзисторы

Цифровой транзистор – это биполярный транзистор со встроенными резисторами. Это стандартные транзисторы, которые используются в схемотехнике.

Транзистор

Какие методы тестирования и типы транзисторов?

Транзистор – это полупроводниковое устройство, которое обычно используется в усилителях или переключателях с электронным управлением.Это основной строительный блок, который регулирует работу компьютеров, сотовых телефонов и всех других современных электронных схем. Благодаря быстрому времени отклика и высокой точности транзисторы могут использоваться для множества цифровых и аналоговых функций, включая усиление, переключение, регулировку напряжения, модуляцию сигнала и генераторы. Строго говоря, под транзистором понимаются все отдельные компоненты на основе полупроводниковых материалов, включая диоды (два вывода), транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры (последние три имеют три вывода).

Абстракция

Транзистор – это полупроводниковое устройство, которое обычно используется в усилителях или переключателях с электронным управлением. Это основной строительный блок, который регулирует работу компьютеров, сотовых телефонов и всех других современных электронных схем. Благодаря быстрому времени отклика и высокой точности транзисторы могут использоваться для множества цифровых и аналоговых функций, включая усиление, переключение, регулировку напряжения, модуляцию сигнала и генераторы.

Строго говоря, под транзистором понимаются все отдельные компоненты на основе полупроводниковых материалов, включая диоды (два вывода), транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры (последние три имеют три вывода).

Трехполюсные транзисторы в основном делятся на две категории: биполярные транзисторы (BJT), и полевые транзисторы (, FET, , ), . Три вывода биполярного транзистора – это эмиттер, база и коллектор, состоящие из полупроводников N-типа и P-типа; Три вывода полевого транзистора – это исток, затвор и сток.

Транзисторы – Введение, история, типы, уравнения

Каталог

I Метод классификации транзисторов

Транзисторы можно классифицировать по:

● Материал

Транзисторы можно разделить на кремниевые транзисторы и германиевые транзисторы на основе полупроводниковых материалов. В зависимости от полярности, два типа транзисторов можно разделить на германиевый транзистор типа NPN, германиевый транзистор PNP, кремниевый транзистор типа NPN и кремниевый транзистор типа PNP.

● Производственный процесс

Существуют транзисторы диффузного типа, транзисторы из сплава и транзисторы планарного типа в зависимости от процесса изготовления транзисторов.

● Текущая мощность

Транзисторы

можно разделить на три группы: транзисторы малой мощности, транзисторы средней мощности и транзисторы большой мощности в зависимости от их текущей емкости.

● Рабочая частота

По рабочей частоте бывают низкочастотные транзисторы, высокочастотные транзисторы и сверхвысокочастотные транзисторы.

● Структура пакета

В свете структуры корпуса транзисторы можно разделить на транзисторы в металлической упаковке, транзисторы в пластиковой упаковке, транзисторы в стеклянной упаковке, транзисторы для поверхностного монтажа и транзисторы в керамической упаковке.

● Функционирование и использование Транзисторы

можно разделить на малошумящие транзисторы усилителя, средние и высокочастотные транзисторы усилителя, транзисторы усилителя низкой частоты, переключающие транзисторы, транзисторы Дарлингтона, высоковольтные транзисторы, полосовые транзисторы, демпфирующие транзисторы, СВЧ транзисторы, фототранзисторы, и магнитные транзисторы.

II Типичные типы транзисторов

Полупроводниковый транзистор – это полупроводниковое устройство, которое обычно содержит два PN-перехода внутри и три извлекающих электрода снаружи. Строго говоря, под транзистором понимаются все отдельные компоненты на основе полупроводниковых материалов, включая диоды (два вывода), транзисторы, полевые транзисторы, тиристоры (последние три имеют три вывода).

Трехполюсные транзисторы в основном делятся на две категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).Три вывода биполярного транзистора – это эмиттер, база и коллектор, состоящие из полупроводников N-типа и P-типа; Три вывода полевого транзистора – это исток, затвор и сток. Ниже в основном обсуждаются биполярные транзисторы, полевые транзисторы и некоторые другие типичные типы транзисторов.

1. Транзисторы с биполярным переходом (БЮТ)

Bipolar Junction Transistor (BJT) – это устройство, которое объединяет два PN перехода посредством определенного процесса.Здесь «биполярный» означает, что и электронов , и дырок участвуют в движении одновременно, когда они работают. Есть две комбинированные структуры: PNP и NPN. Снаружи выведены три полюса: коллектор, эмиттер и база. Коллектор выводится из области коллектора, эмиттер выводится из области эмиттера, а база выводится из области базы (в середине.

Условное обозначение PNP (a) , расположение (b), Условное обозначение NPN (c) , расположение (d)

Эффект усиления BJT в основном зависит от передачи эмиттерного тока из области базы в область коллектора.Для обеспечения этого процесса передачи должны быть выполнены два условия:

● Внутренние условия

Концентрация примеси в эмиттерной области должна быть намного больше, чем в базовой области, а толщина базовой области должна быть небольшой.

● Внешние условия

Эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный переход – в обратном.

2. Полевые транзисторы

Полевые транзисторы – это транзисторы, которые работают по принципу полевого эффекта полупроводников.Существует два основных типа полевых транзисторов: Junction FET (JFET) и Metal-Oxide Semiconductor FET (MOSFET) .

Обозначение соединительной цепи полевого транзистора

Эффект поля используется для изменения направления или величины приложенного электрического поля, перпендикулярного поверхности полупроводника, для управления плотностью или типом основных носителей в проводящем слое (канале) полупроводника.Ток в канале модулируется напряжением, а рабочие токи исходят от основных носителей заряда в полупроводнике.

В отличие от BJT, только один вид носителей (основные носители) полевого транзистора участвует в процессе проводимости, поэтому его также называют униполярным транзистором.

Преимущества полевых транзисторов:

○ высокое входное сопротивление

○ низкий уровень шума

○ верхний предел частоты

○ низкое энергопотребление

○ простой производственный процесс

○ хорошие температурные характеристики

Эти особенности делают их широко используемыми в различных схемах усилителей, цифровых схемах, схемах СВЧ и т. Д.Полевые транзисторы на основе кремния металл-оксид-полупроводник (MOSFET) и полевые транзисторы на основе металл-полупроводник (MESFET) на основе GaAs являются двумя наиболее важными полевыми транзисторами, которые, соответственно, являются основными устройствами крупномасштабных МОП-транзисторов. интегральные схемы и сверхбыстрые интегральные схемы MES.

3. Другие типичные типы транзисторов

● Гигантские транзисторы (GTR)

Гигантский транзистор – это своего рода биполярный транзистор, который может выдерживать высокое напряжение и большой ток, поэтому его также можно назвать power BJT .

Его характеристики:

○ высокое сопротивление

○ большой ток

○ хорошие коммутационные характеристики

○ сложная приводная схема и большая приводная мощность

Принцип работы GTR такой же, как и у обычных биполярных транзисторов.

● Фототранзисторы

Фототранзистор – это тип фотоэлектрического устройства, состоящего из трехконтактного устройства, такого как биполярный транзистор или полевой транзистор.Свет поглощается в активной области устройства, производя фотогенерируемые носители, которые усиливаются внутренним механизмом и генерируют усиление фототока. Поскольку фототранзистор работает с тремя выводами, легко добиться электрического управления или синхронизации.

Схема и чертеж фототранзистора

Есть в основном два типа фототранзисторов: биполярные фототранзисторы и полевые фототранзисторы .Биполярные фототранзисторы обычно имеют высокий коэффициент усиления, но скорость невысока. Для биполярных фототранзисторов GaAs-GaAlAs его коэффициент усиления может быть больше 1000, а время отклика больше наносекунд. Фототранзисторы такого типа часто используются для оптических детекторов или оптических усилителей. Фототранзистор с полевым эффектом имеет быструю скорость отклика (около 50 пикосекунд), но его светочувствительная площадь и коэффициент усиления невелики, что часто используется в качестве высокоскоростного фотодетектора.

Время отклика планарных оптоэлектронных устройств составляет десятки пикосекунд, что делает их пригодными для оптоэлектронной интеграции.

● Транзисторы статической индукции

Транзистор статической индукции (SIT) на самом деле является переходным полевым транзистором. Для маломощного SIT, используемого для обработки информации, если мы изменим его горизонтальную проводящую структуру на вертикальную проводящую структуру, он может быть преобразован в устройство SIT высокой мощности.

Рабочая частота SIT эквивалентна или даже выше, чем у силовых полевых МОП-транзисторов, а его мощность больше, чем у силовых полевых МОП-транзисторов.Поэтому он подходит для высокочастотных и мощных приложений, таких как радиолокационное оборудование связи, ультразвуковое усиление мощности, усиление импульсной мощности и высокочастотный индукционный нагрев.

Однако SIT включается, когда на затвор не подается сигнал, и выключается, когда затвор применяется с отрицательным смещением, что неудобно в использовании. Кроме того, большое сопротивление SIT в открытом состоянии увеличивает потери, поэтому он не получил широкого распространения в большинстве силового электронного оборудования.

● Одноэлектронные транзисторы

Одноэлектронные транзисторы могут записывать сигналы с одним или несколькими электронами.

С развитием техники травления полупроводников уровень интеграции крупномасштабных интегральных схем становится все выше и выше. В настоящее время каждая ячейка памяти общей памяти содержит 200000 электронов, в то время как каждая ячейка памяти одноэлектронного транзистора содержит только один или небольшое количество электронов, что может значительно снизить энергопотребление и повысить уровень интеграции интегральных схем.

Принципиальная схема одноэлектронного транзистора

В 1989 году J.H. Ф. Скотт Томас и его партнеры обнаружили в ходе эксперимента кулоновскую блокаду . На испытании они попытались сделать металлический электрод с небольшой площадью на двумерном электронном газе на границе раздела гетероперехода с модуляцией, чтобы можно было сформировать квантовую точку с малой емкостью (10 ~ 15 фарас). в электронном газе.При подаче напряжения через устройство не будет протекать ток, пока напряжение не станет достаточно большим, чтобы вызвать изменение заряда электрона. Следовательно, соотношение тока и напряжения не линейное, а ступенчатое. В этом эксперименте впервые в истории вручную контролировалось движение электрона, что обеспечило экспериментальную основу для производства одноэлектронных транзисторов.

Чтобы повысить рабочую температуру одноэлектронного транзистора, размер квантовой точки должен быть менее 10 нанометров, что является актуальной проблемой для лабораторий во всем мире.

III Как тестировать транзисторы

Транзисторы в схеме в основном включают кристаллические диоды, кварцевые транзисторы, тиристоры и полевые транзисторы, среди которых чаще всего используются кристаллические транзисторы и диоды. Так как же правильно судить о качестве диодов и транзисторов?

1. Обнаружение кристаллических диодов

● Производительность: хорошо или плохо

Во-первых, следует судить о том, что материал кристаллического диода – кремний или германий.Используйте один мультиметр, чтобы измерить его прямое сопротивление, и другой мультиметр, чтобы измерить падение напряжения. Обычно прямое падение напряжения германиевой трубки составляет 0,1-0,3 В, а кремниевой трубки – 0,6-0,7 В.

Кроме того, разница между прямым и обратным сопротивлением диодов должна быть как можно большей. Если прямое сопротивление кристаллического диода составляет от сотен до тысяч Ом, а обратное сопротивление составляет десятки тысяч Ом или более, то его можно рассматривать как хороший диод.

● Электрод: положительный или отрицательный

Также можно определять положительный и отрицательный электроды диода одновременно. Когда измеренное сопротивление составляет несколько сотен или несколько тысяч Ом, его следует определять как прямое сопротивление диода. В это время отрицательный измерительный провод подключается к отрицательному электроду, а положительный измерительный провод подключается к положительному электроду.Кроме того, если прямое и обратное сопротивление бесконечно, это означает внутреннее отключение; если прямое и обратное сопротивление равны нулю, что указывает на короткое замыкание.

2. Метод испытания кристаллических транзисторов

● Тестирование способности к усилению

Кристаллический транзистор в основном используется для усиления, так как же нам судить о его способности усиления?

Сначала установите шестеренку мультиметра на R × 100 или R × 1K .Когда мы измеряем трубку NPN, положительный измерительный провод подключается к эмиттеру, а отрицательный измерительный провод подключается к коллектору. Измеренное сопротивление обычно должно быть больше нескольких тысяч Ом.

Затем последовательно подключите резистор 100 кОм между базой и коллектором. В это время значение сопротивления, измеренное мультиметром, должно быть значительно уменьшено. Чем больше изменение, тем сильнее усилительная способность транзистора. Если изменение небольшое или даже отсутствует, это означает, что транзистор имеет слабую способность усиления или ее отсутствие.

● Оценочные электроды

○ Найдите базу

Сначала подключите красный измерительный провод к любому из контактов и используйте черную измерительную ручку, чтобы соответственно измерить два других контакта.

Чтобы проверить, можно ли измерить два малых сопротивления , в противном случае подключите черный тестовый провод к одному контакту и соедините красный тестовый провод с другими контактами для измерения, пока не будут получены два небольших сопротивления.

Когда обнаружены два малых сопротивления, фиксированный измерительный провод, используемый в этот момент, является базой. Если фиксированная контрольная ручка черного цвета, это транзистор NPN-типа; если фиксированный измерительный провод красный, трубка представляет собой транзистор типа PNP.

Примечание. Измерение германиевой трубки составляет R × 100, а для кремниевой трубки – R × 1k.

○ Определить эмиттер и коллектор

Используйте мультиметр для измерения сопротивления двух полюсов, кроме основного электрода.Замените измерительный провод и снова измерьте его.

Если это германиевая трубка, для оценки используется меньшее сопротивление. Когда достигается меньшее сопротивление, для транзистора PNP черный измерительный провод подключается к эмиттеру, а красный – к коллектору. Если это тип NPN, черный измерительный провод подключается к коллектору, а красный измерительный провод подключается к эмиттеру.

Если это кремниевый транзистор, используется большее сопротивление. Для типа PNP черный провод подключается к эмиттеру, а красный измерительный провод подключается к коллектору.Что касается транзистора NPN, черный и красный щупы подключены соответственно к коллектору и эмиттеру.

Кроме того, мы также могли измерить прямое сопротивление двух PN-переходов по отдельности. Один с большим прямым сопротивлением – эмиттер, а другой – коллектор.

IV Darlington T ransistor Метод испытаний

1. Обнаружение обычного транзистора Дарлингтона

Во внутренней структуре обычного транзистора Дарлингтона два или более коллектора транзисторов соединены вместе, и между базой и эмиттером имеется несколько эмиттерных переходов.

● Тестирование прямого и обратного сопротивления

Для измерения используется мультиметр R × 1 кОм или R × 10 кОм.

Обычно прямое сопротивление между коллектором и базой аналогично значению коллектора обычных кремниевых транзисторов, которое составляет 3-10 кОм, а значение обратного сопротивления бесконечно. Значение прямого сопротивления между эмиттером и базой в 2–3 раза больше, чем между коллектором и базой, а значение обратного сопротивления также бесконечно.

Теоретически положительное и отрицательное сопротивление между коллектором и эмиттером должно быть близко к бесконечности . Если значение положительного и обратного сопротивления между коллектором и эмиттером транзистора Дарлингтона близко к нулю или значение между базой и эмиттером или между базой и коллектором равно нулю, это указывает на то, что лампа сломалась. И если прямое и обратное сопротивление между базой и эмиттером или между базой и коллектором измерено как бесконечное, это означает, что имеется разомкнутая цепь.

Примечание : когда мы измеряем трубку NPN, черный измерительный провод подключается к основанию; при обнаружении трубки PNP черный измерительный провод подключается к коллектору.

Базовая конфигурация транзистора Дарлингтона

2. Обнаружение мощного транзистора Дарлингтона

На основе обычных транзисторов Дарлингтона высокомощный Дарлингтон имеет схему защиты, состоящую из диода свободного хода и резистора утечки, которые могут влиять на данные измерения.

● Метод обнаружения 1

Используйте диапазон мультиметра R × 1 кОм или R × 10 кОм для измерения прямого и обратного сопротивления коллекторного перехода Дарлингтона (между коллектором и базой). В нормальных условиях, когда основание трубки NPN подсоединено к черному испытательному проводу, значение прямого сопротивления должно быть небольшим, в пределах от 1 до 10 кОм, а обратное сопротивление должно быть близким к бесконечности. Если измеренные значения прямого и обратного сопротивления очень малы или бесконечны, это означает, что трубка была замкнута накоротко или повреждена обрывом цепи.

● Метод обнаружения 2

Используйте шестерню мультиметра R × 100 Ом для измерения прямого и обратного сопротивления между эмиттером и базой. Нормальные значения составляют от нескольких сотен до нескольких тысяч Ом. если измеренное сопротивление равно 0 или бесконечно, тестируемая трубка повреждена.

● Метод обнаружения 3

R × l кОм или R × 10 кОм мультиметра используется для измерения прямого и обратного сопротивления между эмиттером и коллектором.Обычно значение прямого сопротивления должно составлять 5-15 кОм, а значение обратного сопротивления должно быть бесконечным, в противном случае коллектор и эмиттер (или диоды) сломаны или имеется разрыв цепи.

Примечание : когда мы измеряем трубку NPN, черный измерительный провод подключается к эмиттеру, а красный измерительный провод подключается к коллектору; когда мы измеряем трубку PNP, черный измерительный провод подключается к коллектору, а красный измерительный провод подключается к эмиттеру.

Заключение

В этом отрывке, во-первых, мы узнали об общем методе классификации и основных типичных типах из транзисторов .Затем был представлен метод тестирования для кристаллических диодов и кварцевых транзисторов, который включает средства для оценки характеристик и определения электродов. И напоследок обсудим методы обнаружения обыкновенного и мощного транзистора Дарлингтона s . Надеюсь, эта статья будет вам полезна!

Рекомендовано Артикулов:

Знакомство с TFT-дисплеями

Обзор биполярных транзисторов

Устройство и принцип работы полевых транзисторов

.