Tranzistorių tipai ir jų pritaikymas

Žodis „tranzistorius“ yra suformuotas iš dviejų žodžių: perdavimo ir rezistoriaus. Pirmasis žodis iš anglų kalbos išverstas kaip „perdavimas“, antrasis - „pasipriešinimas“. Tokiu būdu tranzistorius Tai ypatingas atsparumas, kurį reguliuoja įtampa tarp pagrindo ir emiterio (bazinė srovė) esant bipoliniai tranzistoriai, o įtampa tarp vartų ir lauko efekto tranzistorių šaltinio.

Iš pradžių šiam puslaidininkiniam įtaisui buvo pasiūlyti keli pavadinimai: puslaidininkių triodas, kristalinis triodas, lotatronas, tačiau dėl to jie sutelkė dėmesį į pavadinimą „tranzistorius“, kurį pasiūlė amerikiečių inžinierius ir mokslinės fantastikos rašytojas, Pierre'o draugas William'as Shockley.

Norėdami pradėti, mes šiek tiek pasinerkite į istoriją, tada mes apsvarstysime kai kuriuos tranzistorių tipus iš elektroninių komponentų, šiandien paplitusių rinkoje.

Williamas Shockley, Walteris Brattainas ir Johnas Bardinas, dirbantys „Bell Labs“ laboratorijose kaip komanda, 1947 m. Gruodžio 16 d. Sukūrė pirmąjį veikiantį bipolinį tranzistorių, kurį mokslininkai oficialiai ir viešai parodė tų metų gruodžio 23 d. Tai buvo taškinis tranzistorius.

Po beveik dvejų su puse metų pasirodė pirmasis germanio jungimosi tranzistorius, vėliau lydytasis, elektrocheminis, difuzinis mesa tranzistorius, ir galiausiai 1958 m. „Texas Instruments“ išleido pirmąjį silicio tranzistorių, tada 1959 m. Pirmąjį planinį silicio tranzistorių sukūrė Jeanas Ernie. dėl to germanis buvo pakeistas siliciu, o plokštuminė technologija užėmė didžiąją vietą pagrindinėje tranzistorių gamybos technologijoje.

Sąžiningai pažymime, kad 1956 m. Williamas Shockley, Johnas Bardinas ir Walteris Brattainas gavo Nobelio fizikos premiją „už puslaidininkių tyrimus ir tranzistoriaus efekto atradimą“.

Dėl lauko tranzistorių pirmosios patento paraiškos buvo pateiktos nuo XX amžiaus 20-ojo dešimtmečio vidurio, pavyzdžiui, fizikas Julius Edgaras Lilienfeldas Vokietijoje užpatentavo lauko efektų tranzistorių principą 1928 m. Tačiau tiesioginį lauko tranzistorių pirmą kartą užpatentavo 1934 m. Vokiečių fizikas Oskaras Hilas.

Lauko efekto tranzistoriaus veikimas iš esmės naudoja elektrostatinį lauko efektą, jis yra fiziškai paprastesnis, nes lauko efekto tranzistorių idėja atsirado anksčiau nei bipolinių tranzistorių idėja. Pirmasis lauko efekto tranzistorius pirmą kartą buvo pagamintas 1960 m. Todėl, artėjant XX a. 90-iems metams, MOS technologija (metalo oksido ir puslaidininkio lauko efekto tranzistoriaus technologija) pradėjo dominuoti daugelyje pramonės šakų, įskaitant IT sektorių.

Daugelyje programų tranzistoriai pakeitė vakuuminius vamzdelius, sukūrus integruotas grandines, įvyko tikroji silicio revoliucija. Taigi šiandien analoginėje technologijoje dažniau naudojami bipoliniai tranzistoriai, o skaitmeninėje technologijoje - daugiausia lauko efekto tranzistoriai.

Įtaisas ir lauko bei bipoliniai tranzistoriai - tai yra atskirų straipsnių temos, todėl mes nesigilinsime į šias subtilybes, o nagrinėsime temą grynai praktiniu požiūriu su konkrečiais pavyzdžiais.

Kaip jūs jau žinote, pagal gamybos technologiją tranzistoriai yra suskirstyti į du tipus: lauko efektą ir bipolius. Bipoliniai savo ruožtu padalijami laidumu į atvirkštinio laidumo n-p-n tranzistorius ir tiesioginio laidumo p-n-p tranzistorius. Lauko efekto tranzistoriai yra atitinkamai su n ir p tipo kanalais. Lauko efekto tranzistoriaus vartai gali būti izoliuoti (IGBT) arba kaip pn sankryža. AšGBT tranzistoriai ateiti su integruotu kanalu arba su indukuotu kanalu.

Tranzistorių taikymo sritys nustatomos pagal jų charakteristikas, o tranzistoriai gali veikti dviem režimais: raktu arba stiprintuvu.Pirmuoju atveju tranzistorius yra visiškai atidarytas arba visiškai uždarytas darbo metu, o tai leidžia valdyti didelių apkrovų maitinimą, naudojant mažą srovę valdymui. Ir stiprinant, arba kitu būdu - dinaminiame režime naudojama tranzistoriaus savybė, norint pakeisti išėjimo signalą, šiek tiek pakeitus įvesties, valdymo signalą. Toliau mes apsvarstysime įvairių tranzistorių pavyzdžius.

2N3055 - bipolinis n-p-n-tranzistorius, esantis TO-3 pakete. Jis yra populiarus kaip aukštos kokybės garso stiprintuvų išvesties etapų elementas, kur veikia dinaminiu režimu. Paprastai naudojamas kartu su papildomu p-n-p agregatu MJ2955. Šis tranzistorius taip pat gali veikti rakto režimu, pavyzdžiui, transformatoriuose, kurių žemo dažnio keitikliai yra nuo 12 iki 220 voltų 50 Hz, pora 2n3055 valdo stūmimo-keitiklio keitiklį.

Pažymėtina, kad šio tranzistoriaus kolektoriaus-emiterio įtampa veikimo metu gali siekti 70 voltų, o dabartinė - 15 amperų. TO-3 dėklas leidžia patogiai pritvirtinti jį prie radiatoriaus, jei reikia. Statinės srovės perdavimo koeficientas yra nuo 15 iki 70, to pakanka, kad būtų galima efektyviai valdyti net galingas apkrovas, nepaisant to, kad tranzistoriaus pagrindas gali atlaikyti iki 7 amperų srovę. Šis tranzistorius gali veikti dažniais iki 3 MHz.

KT315 - legenda tarp mažo galingumo bipolinių tranzistorių. Šis n-p-n tipo tranzistorius pirmą kartą išvydo 1967 m. Šviesą ir iki šiol yra populiarus mėgėjų radijo aplinkoje. Papildoma pora yra KT361. Idealiai tinka dinaminiams ir pagrindiniams režimams, naudojant mažos galios grandines.

Esant didžiausiai leistinai 60 voltų kolektoriaus-emiterio įtampai, šis aukšto dažnio tranzistorius sugeba perduoti iki 100 mA srovę per save, o jo išjungimo dažnis yra mažiausiai 250 MHz. Srovės perdavimo koeficientas siekia 350, nepaisant to, kad bazinė srovė yra apribota iki 50 mA.

Iš pradžių tranzistorius buvo gaminamas tik plastikiniame dėkle KT-13, 7 mm pločio ir 6 mm aukščio, tačiau pastaruoju metu jį galima rasti ir TO-92 byloje, pavyzdžiui, pagamintame „Integral OJSC“.

KP501 - mažos galios lauko kanalo tranzistorius su izoliuotais vartais. Jis turi praturtintą n-kanalą, kurio varža yra nuo 10 iki 15 omų, atsižvelgiant į modifikaciją (A, B, C). Šis tranzistorius yra suprojektuotas naudoti kaip ryšių įrangoje, telefonuose ir kitoje elektroninėje įrangoje, kaip jį nurodo gamintojas.

Šis tranzistorius gali būti vadinamas signalu. Mažas TO-92 paketas, maksimali nutekėjimo šaltinio įtampa - iki 240 voltų, maksimali išleidimo srovė - iki 180 mA. Užrakto talpa mažesnė kaip 100 pF. Ypač pažymėtina, kad žaliuzės slenkstinė įtampa yra nuo 1 iki 3 voltų, o tai leidžia valdymą įgyvendinti su labai, labai mažomis sąnaudomis. Idealiai tinka kaip signalo lygio keitiklis.

irf3205 - n-kanalo HEXFET lauko tranzistorius. Jis yra populiarus kaip galios klavišas padidinant aukšto dažnio keitiklius, pavyzdžiui, automobilinius. Per lygiagrečią kelių pastatų jungtį galima pastatyti keitiklius, skirtus didelėms srovėms.

Maksimali vieno tokio tranzistoriaus srovė siekia 75A (TO-220 gaubto konstrukcija jį riboja), o maksimali nutekėjimo šaltinio įtampa yra 55 voltai. Kanalo varža yra tik 8 mOhm. Kad užrakto talpa būtų 3250 pF, valdyti aukštais dažniais reikia naudoti galingą tvarkyklę, tačiau šiandien tai nėra problema.

FGA25N120ANTD bipolinis tranzistorius su elektros energija izoliuotu vartu (IGBT) TO-3P pakete. Gali atlaikyti 1200 voltų kanalizacijos šaltinį, maksimali išleidimo srovė yra 50 amperų. Šio lygio šiuolaikinių IGBT tranzistorių gamybos ypatybė leidžia juos klasifikuoti kaip aukštos įtampos.

Taikymo sritis apima keitiklio tipo galios keitiklius, tokius kaip indukciniai šildytuvai, suvirinimo aparatai ir kiti aukšto dažnio keitikliai, skirti aukštos įtampos tiekimui. Idealiai tinka didelės galios tiltiniams ir pusiau tiltiniams rezonansiniams keitikliams, taip pat darbui sunkiomis perjungimo sąlygomis, yra įmontuotas greitaeigis diodas.

Mes ištyrėme tik kelis tranzistorių tipus, ir tai tik maža dalis elektroninių komponentų modelių gausos šiandien rinkoje.

Vienaip ar kitaip, jūs galite lengvai pasirinkti savo reikmėms tinkamą tranzistorių, nes jų dokumentacija šiandien prieinama duomenų lapuose, kuriuose visos charakteristikos yra išsamiai pateiktos. Šiuolaikinių tranzistorių būsto tipai yra skirtingi, o tam pačiam modeliui dažnai yra tiek SMD, tiek išvesties versijos.