Typer av transistorer och deras tillämpning

Ordet "transistor" består av två ord: överföring och motstånd. Det första ordet översätts från engelska som "transmission", det andra - "resistens." På detta sätt transistor Är en speciell typ av motstånd, som regleras av spänningen mellan basen och emittern (basström) vid bipolära transistoreroch spänningen mellan grinden och källan till fälteffekttransistorer.

Ursprungligen föreslogs flera namn för denna halvledarapparat: en halvledartriode, en kristallin triode, en lotatron, men som ett resultat fokuserade de på namnet "transistor", föreslagd av John Pierce, en amerikansk ingenjör och science fictionförfattare, vän till William Shockley.

Till att börja med ska vi kasta lite in i historien, sedan kommer vi att överväga vissa typer av transistorer från de elektroniska komponenterna som är vanliga på marknaden idag.

William Shockley, Walter Brattain och John Bardin, som arbetade som ett team i Bell Labs laboratorier, skapade den 16 december 1947 den första funktionella bipolära transistorn, som visades av forskare officiellt och offentligt den 23 december samma år. Det var en punkttransistor.

Efter nästan två och ett halvt år dök den första Germanium-korsningstransistorn upp, sedan en smält, elektrokemisk diffusion-mesa-transistor, och slutligen, 1958 släppte Texas Instruments den första kiseltransistorn, sedan 1959 skapades den första plana kiseltransistorn av Jean Ernie, Som ett resultat ersattes germanium av kisel, och plan teknik tog stolthet plats i huvudtekniken för produktion av transistorer.

I rättvisa konstaterar vi att William Shockley, John Bardin och Walter Brattain 1956 fick Nobelpriset i fysik "för studiet av halvledare och upptäckten av transistoreffekten."

När det gäller fälteffekttransistorer har de första patentansökningarna lämnats in sedan mitten av 20-talet av 1900-talet, till exempel patenterade fysikern Julius Edgar Lilienfeld i Tyskland principen om fälteffekttransistorer 1928. Emellertid patenterades den direkta fälteffekttransistorn för första gången 1934 av den tyska fysikeren Oscar Hail.

Funktionen av en fälteffekttransistor använder i princip den elektrostatiska effekten av fältet, det är fysiskt enklare, eftersom idén om fälteffekttransistorer dök upp tidigare än idén om bipolära transistorer. Den första fälteffekttransistorn tillverkades för första gången 1960. Som ett resultat, närmare 90-talet av 1900-talet, började MOS-tekniken (metalloxid-halvledare fälteffekt-transistorteknologi) dominera i många branscher, inklusive IT-sektorn.

I de flesta applikationer har transistorer ersatt vakuumrör, en verklig kiselrevolution har inträffat i skapandet av integrerade kretsar. Så idag används oftast bipolära transistorer i analog teknik och i digital teknik - främst fälteffekttransistorer.

Enheten och principen för drift av fält och bipolära transistorer - det här är ämnen för enskilda artiklar, så vi kommer inte att tänka på dessa subtiliteter, men betraktar ämnet från en rent praktisk synvinkel med specifika exempel.

Som ni redan vet är transistorer enligt tillverkningsteknik indelade i två typer: fälteffekt och bipolär. Bipolär uppdelas i sin tur med konduktivitet i n-p-n-transistorer med omvänd konduktivitet och p-n-p-transistorer med direkt konduktivitet. Fälteffekttransistorer är respektive med en n-typ- och p-typskanal. Fälteffekttransistorgrinden kan isoleras (IGBT) eller som en pn-övergång. jagGBT-transistorer kommer med en integrerad kanal eller med en inducerad kanal.

Användningsfält för transistorer bestäms av deras egenskaper och transistorer kan arbeta i två lägen: i nyckel eller i förstärkare.I det första fallet är transistorn antingen helt öppen eller helt stängd under drift, vilket gör att du kan styra strömförsörjningen till betydande laster med hjälp av en liten ström för styrning. Och i förstärkningen, eller på annat sätt - i det dynamiska läget, används transistorns egenskap för att ändra utsignalen med en liten förändring av ingång, styrsignal. Därefter överväger vi exempel på olika transistorer.

2N3055 - bipolär n-p-n-transistor i TO-3-paketet. Det är populärt som ett element i utgångssteg av högkvalitativa ljudförstärkare, där det fungerar i dynamiskt läge. Används vanligtvis i samband med den komplementära p-n-p-enheten MJ2955. Denna transistor kan också fungera i nyckelmod, till exempel i lågfrekventa omformare 12 till 220 volt 50 Hz, ett par 2n3055 styr en push-pull-omvandlare.

Det är anmärkningsvärt att kollektor-emitter-spänningen för denna transistor under drift kan nå 70 volt och den nuvarande 15 ampère. TO-3-fodralet låter dig omedelbart fixa det på en kylare vid behov. Den statiska strömöverföringskoefficienten är från 15 till 70, detta är tillräckligt för att effektivt kontrollera även kraftfulla belastningar, trots att transistorns bas tål ström upp till 7 ampère. Denna transistor kan arbeta vid frekvenser upp till 3 MHz.

KT315 - en legende bland inhemska bipolära transistorer med låg effekt. Denna n-p-n-typ transistor såg först ljuset från 1967 och är idag populär i amatörradiomiljön. Ett kompletterande par till det är KT361. Idealisk för dynamiska och nyckellägen i låg effektkretsar.

Vid den högsta tillåtna kollektorsändarspänningen på 60 volt kan denna högfrekventa transistor passera strömmen upp till 100 mA genom sig själv, och dess avstängningsfrekvens är minst 250 MHz. Den nuvarande överföringskoefficienten når 350, trots att basströmmen är begränsad till 50 mA.

Ursprungligen producerades transistorn endast i ett plasthölje KT-13, 7 mm bredt och 6 mm högt, men nyligen finns det också i TO-92-fodralet, till exempel tillverkat av Integral OJSC.

KP501 - lågeffekt fälteffekt n-kanal transistor med isolerad grind. Den har en anrikad n-kanal vars motstånd är från 10 till 15 ohm, beroende på modifieringen (A, B, C). Denna transistor är utformad, som den är placerad av tillverkaren, för användning i kommunikationsutrustning, i telefoner och annan elektronisk utrustning.

Denna transistor kan kallas en signal. Litet TO-92-paket, maximal dräneringsspänning - upp till 240 volt, maximal dräneringsström - upp till 180 mA. Slutarkapacitet mindre än 100 pF. Det är särskilt anmärkningsvärt att tröskelspänningen för slutaren är från 1 till 3 volt, vilket gör att du kan implementera styrning med mycket, mycket låga kostnader. Idealisk som signalnivåomvandlare.

irf3205 - n-kanals HEXFET fälteffekttransistor. Det är populärt som en strömnyckel för att öka högfrekvensomformare, till exempel bil. Genom parallellanslutningen av flera byggnader är det möjligt att bygga omvandlare utformade för betydande strömmar.

Den maximala strömmen för en sådan transistor når 75A (konstruktionen av TO-220-kapslingen begränsar den), och den maximala dräneringskällspänningen är 55 volt. Kanalmotståndet är bara 8 mOhm. En slutarkapacitet på 3250 pF kräver användning av en kraftfull drivrutin för styrning vid höga frekvenser, men idag är detta inte ett problem.

FGA25N120ANTD Power Isolated Gate Bipolar Transistor (IGBT) i TO-3P-paket. Tål att tåla spänningskällan 1200 volt, är den maximala dräneringsströmmen 50 ampère. En funktion för att tillverka moderna IGBT-transistorer på denna nivå tillåter oss att klassificera dem som högspännings-sådana.

Omfånget är kraftomvandlare av inverter-typ, såsom induktionsvärmare, svetsmaskiner och andra högfrekventa omvandlare, konstruerade för högspänningsförsörjning. Idealisk för högeffektbrygga och halvbronresonansomvandlare, liksom för drift under hårda kopplingsförhållanden, det finns en inbyggd höghastighetsdiod.

Vi undersökte här bara några få typer av transistorer, och detta är bara en liten bråkdel av överflödet av modeller av elektroniska komponenter på marknaden idag.

På ett eller annat sätt kan du enkelt välja lämplig transistor för dina ändamål, eftersom dokumentationen för dem finns tillgänglig idag i form av datablad, där alla egenskaper presenteras omfattande. Bostadstyper av moderna transistorer är olika och för samma modell finns ofta både SMD- och utgångsversioner.