Typen transistoren en hun toepassing

Het woord "transistor" wordt gevormd uit twee woorden: overdracht en weerstand. Het eerste woord is vertaald uit het Engels als "transmissie", het tweede - "weerstand". Op deze manier transistor Is een speciaal soort weerstand, die wordt geregeld door de spanning tussen de basis en de zender (basisstroom) bipolaire transistorenen de spanning tussen de poort en de bron van veldeffecttransistoren.

Aanvankelijk werden verschillende namen voorgesteld voor dit halfgeleiderapparaat: een halfgeleidertriode, een kristallijne triode, een lotatron, maar als gevolg daarvan concentreerden ze zich op de naam "transistor" voorgesteld door John Pierce, een Amerikaanse ingenieur en sciencefictionschrijver, vriend van William Shockley.

Om te beginnen, zullen we een beetje in de geschiedenis duiken, dan zullen we enkele soorten transistors overwegen van de elektronische componenten die tegenwoordig op de markt gebruikelijk zijn.

William Shockley, Walter Brattain en John Bardin, werkend als een team in Bell Labs-laboratoria, creëerden op 16 december 1947 de eerste operationele bipolaire transistor, die officieel en publiekelijk werd aangetoond door wetenschappers op 23 december van dat jaar. Het was een punttransistor.

Na bijna twee en een half jaar verscheen de eerste germanium-junctietransistor, vervolgens een gefuseerde, elektrochemische, diffusie-mesatransistor, en ten slotte bracht Texas Instruments in 1958 de eerste siliciumtransistor uit, en in 1959 werd de eerste vlakke siliciumtransistor gemaakt door Jean Ernie, als gevolg hiervan werd germanium vervangen door silicium en nam de vlakke technologie een prominente plaats in bij de belangrijkste technologie voor de productie van transistoren.

Eerlijk gezegd merken we op dat William Shockley, John Bardin en Walter Brattain in 1956 de Nobelprijs voor de natuurkunde ontvingen 'voor de studie van halfgeleiders en de ontdekking van het transistoreffect'.

Wat veldeffecttransistors betreft, zijn de eerste patentaanvragen ingediend sinds het midden van de jaren 20 van de 20e eeuw, bijvoorbeeld, fysicus Julius Edgar Lilienfeld in Duitsland patenteerde het principe van veldeffecttransistors in 1928. De directe veldeffecttransistor werd echter voor het eerst in 1934 gepatenteerd door de Duitse natuurkundige Oscar Hail.

De werking van een veldeffecttransistor maakt in principe gebruik van het elektrostatische effect van het veld, het is fysiek eenvoudiger, omdat het idee van veldeffecttransistoren eerder verscheen dan het idee van bipolaire transistoren. De eerste veldeffecttransistor werd in 1960 voor het eerst vervaardigd. Als gevolg hiervan begon de MOS-technologie (metaaloxide-halfgeleider veldeffecttransistortechnologie) dichter bij de jaren 90 van de 20e eeuw te domineren in veel industrieën, waaronder de IT-sector.

In de meeste toepassingen hebben transistors vacuümbuizen vervangen, een echte siliciumrevolutie heeft plaatsgevonden bij het creëren van geïntegreerde schakelingen. Dus tegenwoordig worden in analoge technologie bipolaire transistoren vaker gebruikt, en in digitale technologie - voornamelijk veldeffecttransistors.

Het apparaat en het werkingsprincipe van veld en bipolaire transistoren - Dit zijn de onderwerpen van afzonderlijke artikelen, dus we zullen niet stilstaan ​​bij deze subtiliteiten, maar het onderwerp vanuit een puur praktisch oogpunt beschouwen met specifieke voorbeelden.

Zoals u al weet, zijn volgens de productietechnologie transistoren onderverdeeld in twee typen: veldeffect en bipolair. Bipolair wordt op zijn beurt gedeeld door geleidbaarheid in n-p-n transistoren met omgekeerde geleidbaarheid en p-n-p transistoren met directe geleidbaarheid. Veldeffecttransistors hebben respectievelijk een kanaal van het n-type en het p-type. De veldeffecttransistorpoort kan worden geïsoleerd (IGBT's) of als een pn-overgang. ikGBT-transistors komen met een geïntegreerd kanaal of met een geïnduceerd kanaal.

Toepassingsgebieden van transistoren worden bepaald door hun kenmerken en transistoren kunnen in twee modi werken: in sleutel of in versterker.In het eerste geval is de transistor volledig open of volledig gesloten tijdens bedrijf, waarmee u de voeding van significante belastingen kunt regelen, met behulp van een kleine stroom voor controle. En in de versterking, of op een andere manier - in de dynamische modus, wordt de eigenschap van de transistor gebruikt om het uitgangssignaal te veranderen met een kleine verandering in het ingangssignaal. Vervolgens beschouwen we voorbeelden van verschillende transistoren.

2N3055 - bipolaire n-p-n-transistor in het TO-3-pakket. Het is populair als een element van uitgangstrappen van hoogwaardige geluidsversterkers, waar het in dynamische modus werkt. Meestal gebruikt in combinatie met het complementaire p-n-p-samenstel MJ2955. Deze transistor kan ook in sleutelmodus werken, bijvoorbeeld in laagfrequente omvormers van transformator 12 tot 220 volt 50 Hz bestuurt een paar 2n3055 een push-pull-omzetter.

Het is opmerkelijk dat de collector-emitterspanning voor deze transistor tijdens bedrijf 70 volt kan bereiken en de stroom 15 ampère. Met de TO-3-behuizing kunt u deze indien nodig gemakkelijk op een radiator bevestigen. De statische stroomoverdrachtscoëfficiënt is van 15 tot 70, dit is voldoende om zelfs krachtige belastingen effectief te regelen, ondanks het feit dat de basis van de transistor stroom kan weerstaan ​​tot 7 ampère. Deze transistor kan werken bij frequenties tot 3 MHz.

KT315 - een legende onder binnenlandse bipolaire transistors met laag vermogen. Deze n-p-n-type transistor zag voor het eerst het licht van 1967 en is tot op de dag van vandaag populair in de amateurradioomgeving. Een complementair paar is KT361. Ideaal voor dynamische en belangrijke modi in circuits met laag vermogen.

Bij de maximaal toelaatbare collector-emitterspanning van 60 volt kan deze hoogfrequente transistor een stroom van maximaal 100 mA door zichzelf doorgeven en de afsnijfrequentie is ten minste 250 MHz. De stroomoverdrachtscoëfficiënt bereikt 350, ondanks het feit dat de basisstroom beperkt is tot 50 mA.

Aanvankelijk werd de transistor alleen geproduceerd in een plastic behuizing KT-13, 7 mm breed en 6 mm hoog, maar recentelijk kan deze ook worden gevonden in de TO-92-behuizing, bijvoorbeeld vervaardigd door Integral OJSC.

KP501 - laagvermogen veldeffect n-kanaaltransistor met geïsoleerde poort. Het heeft een verrijkt n-kanaal, waarvan de weerstand 10 tot 15 Ohm is, afhankelijk van de aanpassing (A, B, C). Deze transistor is ontworpen zoals deze door de fabrikant is geplaatst voor gebruik in communicatieapparatuur, telefoons en andere elektronische apparatuur.

Deze transistor kan een signaal worden genoemd. Klein TO-92-pakket, maximale afvoerbronspanning - tot 240 volt, maximale afvoerstroom - tot 180 mA. Sluitercapaciteit minder dan 100 pF. Het is vooral opmerkelijk dat de drempelspanning van de sluiter van 1 tot 3 volt is, waardoor u controle kunt uitvoeren met zeer, zeer lage kosten. Ideaal als signaalniveau-omzetter.

irf3205 - n-kanaal HEXFET veldeffecttransistor. Het is populair als een voedingssleutel voor het stimuleren van hoogfrequente omvormers, bijvoorbeeld auto-omvormers. Door de parallelle verbinding van verschillende gevallen, is het mogelijk om converters te bouwen die zijn ontworpen voor aanzienlijke stromen.

De maximale stroom voor een dergelijke transistor bereikt 75A (de constructie van de TO-220-behuizing beperkt dit), en de maximale afvoerbronspanning is 55 volt. De kanaalweerstand is slechts 8 mOhm. Een sluitercapaciteit van 3250 pF vereist het gebruik van een krachtige driver voor bediening op hoge frequenties, maar vandaag is dit geen probleem.

FGA25N120ANTD Power Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) in TO-3P-pakket. In staat om de spanningsafvoerbron 1200 volt te weerstaan, is de maximale afvoerstroom 50 ampère. Dankzij de productiefunctie van moderne IGBT-transistoren van dit niveau kunnen we ze classificeren als hoogspannings-transistors.

De scope bestaat uit omvormers van het omvormertype, zoals inductieverhitters, lasmachines en andere hoogfrequente omvormers, ontworpen voor hoogspanningsvoeding. Ideaal voor krachtige bruggen en halfbrug-resonante converters, evenals voor gebruik in harde schakelomstandigheden, is er een ingebouwde hogesnelheiddiode.

We hebben hier slechts een paar soorten transistors onderzocht, en dit is slechts een kleine fractie van de overvloed aan modellen van elektronische componenten die momenteel op de markt zijn.

Op de een of andere manier kunt u eenvoudig de geschikte transistor voor uw doeleinden kiezen, omdat de documentatie daarvoor vandaag beschikbaar is in de vorm van gegevensbladen, waarin alle kenmerken volledig worden gepresenteerd. De typen behuizingen van moderne transistoren zijn verschillend en voor hetzelfde model zijn vaak zowel SMD- als uitgangsversies beschikbaar.