Arten von Transistoren und ihre Anwendung

Das Wort "Transistor" besteht aus zwei Wörtern: Übertragung und Widerstand. Das erste Wort wird aus dem Englischen als "Übertragung" übersetzt, das zweite - "Widerstand". Auf diese Weise, Transistor Ist eine spezielle Art von Widerstand, der durch die Spannung zwischen Basis und Emitter (Basisstrom) bei geregelt wird Bipolartransistorenund die Spannung zwischen dem Gate und der Quelle von Feldeffekttransistoren.

Ursprünglich wurden mehrere Namen für dieses Halbleiterbauelement vorgeschlagen: eine Halbleitertriode, eine kristalline Triode, ein Lotatron, aber als Ergebnis konzentrierten sie sich auf den Namen "Transistor", der von John Pierce, einem amerikanischen Ingenieur und Science-Fiction-Autor, Freund von William Shockley, vorgeschlagen wurde.

Zunächst werden wir ein wenig in die Geschichte eintauchen und dann einige Arten von Transistoren aus den heute auf dem Markt üblichen elektronischen Komponenten betrachten.

William Shockley, Walter Brattain und John Bardin, die als Team in den Labors von Bell Labs arbeiteten, schufen am 16. Dezember 1947 den ersten betriebsbereiten Bipolartransistor, der am 23. Dezember dieses Jahres von Wissenschaftlern offiziell und öffentlich demonstriert wurde. Es war ein Punkttransistor.

Nach fast zweieinhalb Jahren erschien der erste Germanium-Übergangstransistor, dann ein verschmolzener, elektrochemischer Diffusions-Mesa-Transistor, und schließlich veröffentlichte Texas Instruments 1958 den ersten Siliziumtransistor. 1959 wurde der erste planare Siliziumtransistor von Jean Ernie hergestellt. Infolgedessen wurde Germanium durch Silizium abgelöst, und die planare Technologie nahm in der Haupttechnologie für die Herstellung von Transistoren einen herausragenden Platz ein.

Fairerweise stellen wir fest, dass William Shockley, John Bardin und Walter Brattain 1956 den Nobelpreis für Physik "für das Studium von Halbleitern und die Entdeckung des Transistoreffekts" erhielten.

Bei Feldeffekttransistoren wurden seit Mitte der 20er Jahre des 20. Jahrhunderts erste Patentanmeldungen eingereicht. So patentierte beispielsweise der Physiker Julius Edgar Lilienfeld in Deutschland 1928 das Prinzip der Feldeffekttransistoren. Der direkte Feldeffekttransistor wurde jedoch 1934 erstmals vom deutschen Physiker Oscar Hail patentiert.

Der Betrieb eines Feldeffekttransistors nutzt grundsätzlich den elektrostatischen Effekt des Feldes, es ist physikalisch einfacher, da die Idee der Feldeffekttransistoren früher erschien als die Idee der Bipolartransistoren. Der erste Feldeffekttransistor wurde 1960 erstmals hergestellt. Infolgedessen dominierte die MOS-Technologie (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor-Technologie) in den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts in vielen Branchen, einschließlich des IT-Sektors.

In den meisten Anwendungen haben Transistoren Vakuumröhren ersetzt, eine echte Siliziumrevolution ist bei der Schaffung integrierter Schaltkreise aufgetreten. Daher werden heutzutage in der analogen Technologie häufiger Bipolartransistoren und in der digitalen Technologie verwendet - hauptsächlich Feldeffekttransistoren.

Das Gerät und Funktionsprinzip von Feld und Bipolartransistoren - Dies sind die Themen einzelner Artikel, daher werden wir uns nicht mit diesen Feinheiten befassen, sondern das Thema aus rein praktischer Sicht mit konkreten Beispielen betrachten.

Wie Sie bereits wissen, werden Transistoren je nach Fertigungstechnologie in zwei Typen unterteilt: Feldeffekt und Bipolar. Bipolare wiederum werden durch Leitfähigkeit in n-p-n-Transistoren mit umgekehrter Leitfähigkeit und p-n-p-Transistoren mit direkter Leitfähigkeit unterteilt. Feldeffekttransistoren weisen jeweils einen Kanal vom n-Typ und vom p-Typ auf. Das Feldeffekttransistor-Gate kann isoliert (IGBTs) oder als pn-Übergang sein. IchGBT-Transistoren kommen mit einem integrierten Kanal oder mit einem induzierten Kanal.

Anwendungsbereiche von Transistoren werden durch ihre Eigenschaften bestimmt, und Transistoren können in zwei Modi arbeiten: im Schlüssel oder im Verstärker.Im ersten Fall ist der Transistor während des Betriebs entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen, wodurch Sie die Stromversorgung erheblicher Lasten mit einem kleinen Strom zur Steuerung steuern können. Und beim Verstärken oder auf andere Weise - im dynamischen Modus - wird die Eigenschaft des Transistors verwendet, um das Ausgangssignal mit einer kleinen Änderung des Eingangssteuersignals zu ändern. Als nächstes betrachten wir Beispiele für verschiedene Transistoren.

2N3055 - Bipolarer n-p-n-Transistor im TO-3-Gehäuse. Es ist als Element von Ausgangsstufen hochwertiger Klangverstärker beliebt, wo es im dynamischen Modus arbeitet. Wird normalerweise in Verbindung mit der komplementären p-n-p-Baugruppe MJ2955 verwendet. Dieser Transistor kann auch im Schlüsselmodus arbeiten, beispielsweise in Transformator-Niederfrequenzwechselrichtern mit 12 bis 220 Volt und 50 Hz. Ein Paar 2n3055 steuert einen Gegentaktwandler.

Es ist bemerkenswert, dass die Kollektor-Emitter-Spannung für diesen Transistor während des Betriebs 70 Volt und der Strom 15 Ampere erreichen kann. Mit dem TO-3-Gehäuse können Sie es bei Bedarf bequem an einem Kühler befestigen. Der statische Stromübertragungskoeffizient liegt zwischen 15 und 70. Dies reicht aus, um auch starke Lasten effektiv zu steuern, obwohl die Basis des Transistors einem Strom von bis zu 7 Ampere standhalten kann. Dieser Transistor kann bei Frequenzen bis zu 3 MHz arbeiten.

KT315 - eine Legende unter den inländischen Bipolartransistoren mit geringer Leistung. Dieser Transistor vom Typ n-p-n erblickte erstmals das Licht von 1967 und ist bis heute in der Amateurfunkumgebung beliebt. Ein komplementäres Paar dazu ist KT361. Ideal für dynamische und Tastenmodi in Stromkreisen mit geringem Stromverbrauch.

Bei der maximal zulässigen Kollektor-Emitter-Spannung von 60 Volt kann dieser Hochfrequenztransistor einen Strom von bis zu 100 mA durch sich selbst leiten, und seine Grenzfrequenz beträgt mindestens 250 MHz. Der Stromübertragungskoeffizient erreicht 350, obwohl der Basisstrom auf 50 mA begrenzt ist.

Ursprünglich wurde der Transistor nur in einem 7 mm breiten und 6 mm hohen Kunststoffgehäuse KT-13 hergestellt. In letzter Zeit ist er jedoch auch im TO-92-Gehäuse zu finden, das beispielsweise von Integral OJSC hergestellt wird.

KP501 - Niedrigleistungs-Feldeffekt-N-Kanal-Transistor mit isoliertem Gate. Es hat einen angereicherten n-Kanal, dessen Widerstand je nach Modifikation (A, B, C) zwischen 10 und 15 Ohm liegt. Dieser Transistor ist, wie vom Hersteller positioniert, für die Verwendung in Kommunikationsgeräten, in Telefonen und anderen elektronischen Geräten ausgelegt.

Dieser Transistor kann als Signal bezeichnet werden. Kleines TO-92-Gehäuse, maximale Drain-Source-Spannung - bis zu 240 Volt, maximaler Drain-Strom - bis zu 180 mA. Verschlusszeit unter 100 pF. Es ist besonders bemerkenswert, dass die Schwellenspannung des Verschlusses zwischen 1 und 3 Volt liegt, was es Ihnen ermöglicht, die Steuerung mit sehr, sehr geringen Kosten zu implementieren. Ideal als Signalpegelwandler.

irf3205 - n-Kanal-HEXFET-Feldeffekttransistor. Es ist beliebt als Power-Key zur Verstärkung von Hochfrequenz-Wechselrichtern, beispielsweise von Automobil-Wechselrichtern. Durch die Parallelschaltung mehrerer Gebäude können Wandler gebaut werden, die für erhebliche Ströme ausgelegt sind.

Der maximale Strom für einen solchen Transistor erreicht 75 A (der Aufbau des TO-220-Gehäuses schränkt ihn ein), und die maximale Drain-Source-Spannung beträgt 55 Volt. Der Kanalwiderstand beträgt nur 8 mOhm. Eine Verschlusskapazität von 3250 pF erfordert die Verwendung eines leistungsstarken Treibers zur Steuerung bei hohen Frequenzen, aber heute ist dies kein Problem.

FGA25N120ANTD Bipolartransistor mit Leistungsisolierter Gate (IGBT) im TO-3P-Gehäuse. Der maximale Drainstrom kann der Spannungsentleerungsquelle 1200 Volt standhalten und beträgt 50 Ampere. Ein Merkmal der Herstellung moderner IGBT-Transistoren dieser Stufe ermöglicht es uns, sie als Hochspannungs-Transistoren zu klassifizieren.

Der Anwendungsbereich umfasst Wechselrichter-Stromrichter wie Induktionsheizgeräte, Schweißgeräte und andere Hochfrequenzwandler, die für die Hochspannungsversorgung ausgelegt sind. Ideal für Hochleistungsbrücken- und Halbbrückenresonanzwandler sowie für den Betrieb unter harten Schaltbedingungen ist eine Hochgeschwindigkeitsdiode eingebaut.

Wir haben hier nur einige Arten von Transistoren untersucht, und dies ist nur ein winziger Bruchteil der Fülle von Modellen elektronischer Komponenten, die derzeit auf dem Markt sind.

Auf die eine oder andere Weise können Sie ganz einfach den geeigneten Transistor für Ihre Zwecke auswählen, da die Dokumentation dafür heute in Form von Datenblättern verfügbar ist, in denen alle Eigenschaften umfassend dargestellt werden. Die Gehäusetypen moderner Transistoren sind unterschiedlich, und für dasselbe Modell sind häufig sowohl SMD- als auch Ausgangsversionen verfügbar.