Vrste tranzistora i njihova primjena

Riječ "tranzistor" nastaje iz dvije riječi: prijenos i otpornik. Prva riječ se s engleskog prevodi kao "prijenos", druga - "otpor". Na ovaj način tranzistor Posebna je vrsta otpora koji se regulira naponom između baze i emittera (bazne struje) na bipolarni tranzistori, i napon između vrata i izvora tranzistora s efektom polja.

U početku je za ovaj poluvodički uređaj predloženo nekoliko imena: poluvodički triod, kristalni triod, lotatron, ali kao rezultat toga usredotočili su se na naziv "tranzistor", koji je predložio John Pierce, američki inženjer i pisac znanstvene fantastike, prijatelj Williama Shockleyja.

Za početak, zavirit ćemo malo u povijest, a zatim ćemo razmotriti neke vrste tranzistora iz elektroničkih komponenti koje su danas na tržištu uobičajene.

William Shockley, Walter Brattain i John Bardin, radeći kao tim u laboratorijama Bell Labs, 16. prosinca 1947. stvorili su prvi operativni bipolarni tranzistor, što su znanstvenici i službeno i javno demonstrirali 23. prosinca iste godine. Bio je točkasti tranzistor.

Nakon gotovo dvije i pol godine pojavio se prvi tranzistor s spojnicom za germanij, zatim fuzionirani, elektrokemijski, difuzioni tranzistor mesa, i napokon, 1958. Texas Instruments izdao je prvi silikonski tranzistor, a zatim, 1959., prvi planarni silicijski tranzistor stvorio je Jean Ernie, Kao rezultat toga, germanij je zamijenjen silicijom, a planarna tehnologija zauzela je mjesto u glavnoj tehnologiji za proizvodnju tranzistora.

Pošteno, napominjemo da su 1956. William Shockley, John Bardin i Walter Brattain dobili Nobelovu nagradu za fiziku "za proučavanje poluvodiča i otkriće tranzistorskog učinka".

Što se tiče tranzistora s efektom na terenu, prve patentne prijave podnose se od sredine 20-ih godina 20. stoljeća, na primjer, fizičar Julius Edgar Lilienfeld u Njemačkoj je patentirao princip poljskih tranzistora 1928. godine. Međutim, izravni poljski tranzistor prvi put je patentirao njemački fizičar Oscar Hail 1934. godine.

Rad tranzistora s efektom polja u osnovi koristi elektrostatički učinak polja, fizički je jednostavniji, jer se ideja tranzistora polja polja pojavila ranije nego ideja bipolarnih tranzistora. Prvi tranzistor s efektom polja prvi put je proizveden 1960. godine. Kao rezultat toga, bliže 90-ima 20. stoljeća, MOS tehnologija (tranzistorska tehnologija s metalnim oksidom i poluvodičem s poljskim učinkom) počela je prevladavati u mnogim industrijama, uključujući IT sektor.

U većini primjena tranzistori su zamijenili vakuumske cijevi, došlo je do prave revolucije silicija u stvaranju integriranih krugova. Dakle, danas se u analognoj tehnologiji češće koriste bipolarni tranzistori, a u digitalnoj tehnologiji - uglavnom poljski tranzistori.

Uređaj i princip rada polja i bipolarni tranzistori - to su teme pojedinih članaka, pa se nećemo zadržavati na ovim suptilnostima, već ćemo razmatrati predmet s čisto praktičnog stajališta s konkretnim primjerima.

Kao što već znate, prema tehnologiji izrade, tranzistori su podijeljeni u dvije vrste: terenski i bipolarni. Bipolarni se zauzvrat dijele po vodljivosti u n-p-n tranzistore reverzne vodljivosti i p-n-p tranzistore izravne vodljivosti. Poljski tranzistori s efektom su n-tipa i p-tipa kanala. Vrata tranzistora s efektom polja mogu se izolirati (IGBTs) ili kao pn spoj. jaGBT tranzistori dolaze s integriranim kanalom ili s induciranim kanalom.

Polja primjene tranzistora određena je njihovim karakteristikama, a tranzistori mogu raditi u dva načina: u ključu ili u pojačalu.U prvom slučaju, tranzistor je ili potpuno otvoren ili potpuno zatvoren tijekom rada, što vam omogućuje kontrolu napajanja značajnih opterećenja, koristeći malu struju za kontrolu. I u pojačavajućem, ili na drugi način - u dinamičkom načinu rada, svojstvo tranzistora koristi se za promjenu izlaznog signala uz malu promjenu ulaznog, upravljačkog signala. Zatim ćemo razmotriti primjere raznih tranzistora.

2N3055 - bipolarni n-p-n-tranzistor u paketu TO-3, Popularno je kao element izlazne faze visokokvalitetnih pojačala zvuka, gdje radi u dinamičnom načinu rada. Obično se koristi zajedno s komplementarnim sklopom p-n-p MJ2955. Ovaj tranzistor također može raditi u ključnom načinu rada, na primjer, u pretvaračima niske frekvencije transformatora 12 do 220 volta 50 Hz, par 2n3055 upravlja pretvaračem s push-pull.

Važno je napomenuti da napon kolektora i emitora za ovaj tranzistor tijekom rada može doseći 70 volti, a trenutni 15 ampera. Kućište TO-3 omogućava vam da ga po potrebi položite na radijator. Koeficijent prijenosa statičke struje je od 15 do 70, to je dovoljno za učinkovitu kontrolu čak i moćnih opterećenja, unatoč činjenici da baza tranzistora može izdržati struju do 7 ampera. Ovaj tranzistor može raditi na frekvencijama do 3 MHz.

KT315 - legenda među domaćim bipolarnim tranzistorima male snage, Ovaj tranzistor n-p-n tipa prvi je put ugledao svjetlo 1967. godine i do danas je popularan u amaterskom radio okruženju. Komplementarni par mu je KT361. Idealno za dinamičke i ključne načine rada u krugovima male snage.

Ovaj maksimalnofrekventni tranzistor može s maksimalnim dopuštenim naponom kolektora i emitora od 60 volti prolaziti struju do 100 mA kroz sebe, a njegova isključiva frekvencija je najmanje 250 MHz. Koeficijent prijenosa struje doseže 350, unatoč činjenici da je osnovna struja ograničena na 50 mA.

U početku je tranzistor proizveden samo u plastičnom kućištu KT-13, širine 7 mm i visine 6 mm, no odnedavno se može naći i u slučaju TO-92, na primjer, proizvedenom od strane Integral OJSC.

KP501 - n-kanalni tranzistor s malim naponom s izoliranom kapom, Ima obogaćeni n-kanal, čiji je otpor od 10 do 15 Ohma, ovisno o modifikaciji (A, B, C). Ovaj tranzistor je dizajniran, kao što je i proizvođač, za uporabu u komunikacijskoj opremi, telefonima i drugoj elektroničkoj opremi.

Ovaj tranzistor možemo nazvati signalom. Mali paket TO-92, maksimalni napon ispusnog izvora - do 240 volti, maksimalna struja odvoda - do 180 mA. Kapacitet zatvarača manji od 100 pF. Posebno je važno da je naponski prag zatvarača od 1 do 3 volta, što vam omogućuje provedbu upravljanja s vrlo, vrlo niskim troškovima. Idealan kao pretvarač razine signala.

irf3205 - n-kanalni HEXFET tranzistor s efektom polja, Popularna je tipka za napajanje za pojačavanje visokofrekventnih pretvarača, primjerice automobilskih. Paralelnim povezivanjem nekoliko zgrada moguće je graditi pretvarače dizajnirane za značajne struje.

Maksimalna struja za jedan takav tranzistor doseže 75A (konstrukcija kućišta TO-220 ga ograničava), a maksimalni napon odvodnog izvora je 55 volti. Otpornost kanala je samo 8 mOhm. Kapacitet zatvarača od 3250 pF zahtijeva uporabu snažnog pokretača za kontrolu na visokim frekvencijama, ali to danas nije problem.

FGA25N120ANTD Bipolarni tranzistor s ulaznim izolacijom (IGBT) u izolaciji TO-3P, U stanju je izdržati napon odvoda od 1200 volti, maksimalna struja odvoda je 50 ampera. Značajke proizvodnje modernih IGBT tranzistora ove razine omogućuju nam njihovo klasificiranje kao visokonaponske.

Područje su inverterski pretvarači, kao što su indukcijski grijači, zavarivački strojevi i drugi visokofrekventni pretvarači, dizajnirani za napajanje visokim naponom. Idealan za mostovne i polu-mostovne rezonantne pretvarače, kao i za rad u teškim uvjetima prebacivanja, postoji ugrađena dioda velike brzine.

Ovdje smo ispitali samo nekoliko vrsta tranzistora, a to je samo mali dio obilja modela elektroničkih komponenti na tržištu danas.

Na ovaj ili onaj način, lako možete odabrati odgovarajući tranzistor za svoje potrebe, jer je dokumentacija za njih danas dostupna u obliku podataka, u kojoj su sve karakteristike sveobuhvatno predstavljene. Vrste kućišta modernih tranzistora su različite, a za isti model često su dostupne i SMD i izlazne verzije.