Tipos de transistores y su aplicación.

La palabra "transistor" se forma a partir de dos palabras: transferencia y resistencia. La primera palabra se traduce del inglés como "transmisión", la segunda - "resistencia". De esta manera transistor Es un tipo especial de resistencia, que está regulada por el voltaje entre la base y el emisor (corriente base) en transistores bipolares, y el voltaje entre la puerta y la fuente de los transistores de efecto de campo.

Inicialmente, se propusieron varios nombres para este dispositivo semiconductor: un triodo semiconductor, un triodo cristalino, un lotatron, pero como resultado, se centraron en el nombre "transistor", propuesto por John Pierce, un ingeniero estadounidense y escritor de ciencia ficción, amigo de William Shockley.

Para comenzar, nos sumergiremos un poco en la historia, luego consideraremos algunos tipos de transistores de los componentes electrónicos comunes hoy en día en el mercado.

William Shockley, Walter Brattain y John Bardin, trabajando en equipo en los laboratorios Bell Labs, el 16 de diciembre de 1947 crearon el primer transistor bipolar funcional, que fue demostrado por científicos oficial y públicamente el 23 de diciembre de ese año. Fue un punto transistor.

Después de casi dos años y medio, apareció el primer transistor de unión de germanio, luego un transistor de mesa de difusión electroquímico fusionado, y finalmente, en 1958, Texas Instruments lanzó el primer transistor de silicio, luego, en 1959, Jean Ernie creó el primer transistor de silicio plano. Como resultado, el germanio fue reemplazado por silicio, y la tecnología plana ocupó un lugar destacado en la tecnología principal para la producción de transistores.

Para ser justos, observamos que en 1956, William Shockley, John Bardin y Walter Brattain recibieron el Premio Nobel de Física "por el estudio de los semiconductores y el descubrimiento del efecto del transistor".

En cuanto a los transistores de efecto de campo, las primeras solicitudes de patentes se han presentado desde mediados de los años 20 del siglo XX, por ejemplo, el físico Julius Edgar Lilienfeld en Alemania patentó el principio de los transistores de efecto de campo en 1928. Sin embargo, el transistor de efecto de campo directo fue patentado por primera vez en 1934 por el físico alemán Oscar Hail.

La operación de un transistor de efecto de campo básicamente utiliza el efecto electrostático del campo, es físicamente más simple, porque la idea de los transistores de efecto de campo apareció antes que la idea de los transistores bipolares. El primer transistor de efecto de campo se fabricó por primera vez en 1960. Como resultado, más cerca de los años 90 del siglo XX, la tecnología MOS (tecnología de transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal) comenzó a dominar en muchas industrias, incluido el sector de TI.

En la mayoría de las aplicaciones, los transistores han reemplazado los tubos de vacío, se ha producido una verdadera revolución de silicio en la creación de circuitos integrados. Por lo tanto, hoy en día en la tecnología analógica, los transistores bipolares se usan con mayor frecuencia y en la tecnología digital, principalmente los transistores de efecto de campo.

El dispositivo y el principio de funcionamiento del campo y transistores bipolares - Estos son los temas de artículos individuales, por lo que no nos detendremos en estas sutilezas, sino que consideraremos el tema desde un punto de vista puramente práctico con ejemplos específicos.

Como ya sabe, según la tecnología de fabricación, los transistores se dividen en dos tipos: efecto de campo y bipolar. A su vez, los bipolares se dividen por conductividad en transistores n-p-n de conductividad inversa y transistores p-n-p de conductividad directa. Los transistores de efecto de campo son, respectivamente, con un canal tipo n y tipo p. La puerta del transistor de efecto de campo puede aislarse (IGBT) o como una unión pn. YoTransistores GBT vienen con un canal integrado o con un canal inducido.

Los campos de aplicación de los transistores están determinados por sus características, y los transistores pueden funcionar en dos modos: en clave o en amplificador.En el primer caso, el transistor está completamente abierto o completamente cerrado durante la operación, lo que le permite controlar la fuente de alimentación de cargas significativas, utilizando una pequeña corriente para el control. Y en la amplificación, o de otra manera, en el modo dinámico, la propiedad del transistor se usa para cambiar la señal de salida con un pequeño cambio en la entrada, señal de control. A continuación, consideramos ejemplos de varios transistores.

2N3055 - transistor bipolar n-p-n en el paquete TO-3. Es popular como elemento de etapas de salida de amplificadores de sonido de alta calidad, donde funciona en modo dinámico. Normalmente se usa junto con el conjunto complementario p-n-p MJ2955. Este transistor también puede funcionar en modo clave, por ejemplo, en inversores de baja frecuencia de transformador de 12 a 220 voltios 50 Hz, un par de 2n3055 controla un convertidor push-pull.

Es de destacar que el voltaje colector-emisor para este transistor durante la operación puede alcanzar 70 voltios, y la corriente de 15 amperios. El estuche TO-3 le permite fijarlo cómodamente en un radiador si es necesario. El coeficiente de transferencia de corriente estática es de 15 a 70, esto es suficiente para controlar efectivamente incluso cargas potentes, a pesar de que la base del transistor puede soportar corrientes de hasta 7 amperios. Este transistor puede operar a frecuencias de hasta 3 MHz.

KT315: una leyenda entre los transistores bipolares domésticos de baja potencia. Este transistor de tipo n-p-n vio por primera vez la luz de 1967, y hasta el día de hoy es popular en el entorno de la radioafición. Un par complementario es KT361. Ideal para modos dinámicos y clave en circuitos de baja potencia.

Con el voltaje máximo admisible del colector-emisor de 60 voltios, este transistor de alta frecuencia es capaz de pasar una corriente de hasta 100 mA a través de sí mismo, y su frecuencia de corte es de al menos 250 MHz. El coeficiente de transferencia de corriente alcanza 350, a pesar del hecho de que la corriente base está limitada a 50 mA.

Inicialmente, el transistor se produjo solo en una caja de plástico KT-13, de 7 mm de ancho y 6 mm de alto, pero recientemente también se puede encontrar en la caja TO-92, por ejemplo, fabricada por Integral OJSC.

KP501 - transistor de canal n de efecto de campo de baja potencia con puerta aislada. Tiene un canal n enriquecido, cuya resistencia es de 10 a 15 ohmios, dependiendo de la modificación (A, B, C). Este transistor está diseñado, tal como lo coloca el fabricante, para su uso en equipos de comunicación, teléfonos y otros equipos electrónicos.

Este transistor se puede llamar una señal. Pequeño paquete TO-92, voltaje máximo de la fuente de drenaje - hasta 240 voltios, corriente máxima de drenaje - hasta 180 mA. Capacidad de obturación inferior a 100 pF. Es especialmente notable que el voltaje de umbral del obturador sea de 1 a 3 voltios, lo que le permite implementar el control con costos muy, muy bajos. Ideal como convertidor de nivel de señal.

irf3205 - transistor de efecto de campo HEXFET de canal n. Es popular como una tecla de encendido para impulsar los inversores de alta frecuencia, por ejemplo, los automóviles. A través de la conexión paralela de varios edificios, es posible construir convertidores diseñados para corrientes significativas.

La corriente máxima para uno de estos transistores alcanza los 75 A (la construcción del gabinete TO-220 lo restringe), y el voltaje máximo de la fuente de drenaje es de 55 voltios. La resistencia del canal es de solo 8 mOhm. Una capacidad de obturación de 3250 pF requiere el uso de un controlador potente para controlar a altas frecuencias, pero hoy esto no es un problema.

FGA25N120ANTD Transistor bipolar de puerta con aislamiento de energía (IGBT) en paquete TO-3P. Capaz de soportar el voltaje de la fuente de drenaje de 1200 voltios, la corriente de drenaje máxima es de 50 amperios. Una característica de la fabricación de transistores IGBT modernos de este nivel nos permite clasificarlos como de alta tensión.

El alcance son convertidores de potencia de tipo inversor, como calentadores de inducción, máquinas de soldar y otros convertidores de alta frecuencia, diseñados para el suministro de alto voltaje. Ideal para convertidores resonantes de puente y medio puente de alta potencia, así como para operar en condiciones de conmutación dura, hay un diodo incorporado de alta velocidad.

Examinamos aquí solo unos pocos tipos de transistores, y esto es solo una pequeña fracción de la abundancia de modelos de componentes electrónicos en el mercado actual.

De una forma u otra, puede elegir fácilmente el transistor apropiado para sus propósitos, ya que la documentación para ellos está disponible hoy en forma de hojas de datos, en las que todas las características se presentan de manera exhaustiva. Los tipos de casos de transistores modernos son diferentes, y para el mismo modelo, a menudo están disponibles tanto las versiones SMD como las de salida.