Tipuri de tranzistoare și aplicarea lor

Cuvântul „tranzistor” este format din două cuvinte: transfer și rezistență. Primul cuvânt este tradus din engleză ca „transmisie”, al doilea - „rezistență”. În acest fel tranzistor Este un tip special de rezistență, care este reglat de tensiunea dintre bază și emițător (curent de bază) la tranzistoare bipolareși tensiunea dintre poartă și sursa tranzistoarelor cu efect de câmp.

Inițial, pentru acest dispozitiv semiconductor au fost propuse mai multe nume: un triod semiconductor, un triod cristalin, un lotatron, dar, ca urmare, s-au concentrat pe numele de "tranzistor", propus de John Pierce, un inginer american și scriitor de science-fiction, prieten cu William Shockley.

Pentru început, ne vom cufunda puțin în istorie, apoi vom lua în considerare unele tipuri de tranzistoare din componentele electronice comune astăzi pe piață.

William Shockley, Walter Brattain și John Bardin, care lucrează ca echipă în laboratoarele Bell Labs, la 16 decembrie 1947 au creat primul tranzistor bipolar operațional, care a fost demonstrat de oamenii de știință oficial și public pe 23 decembrie a acelui an. Era un tranzistor punctual.

După aproape doi ani și jumătate, a apărut primul tranzistor de joncțiune din germaniu, apoi un tranzistor cu difuzie, electrochimic, cu mesaje de difuzie, iar în final, în 1958, Texas Instruments a lansat primul tranzistor de siliciu, apoi, în 1959, a fost creat primul tranzistor plan de siliciu de Jean Ernie, ca urmare, germaniul a fost înlocuit de siliciu, iar tehnologia plană a luat mândria în principala tehnologie pentru producerea tranzistoarelor.

În echitate, remarcăm că, în 1956, William Shockley, John Bardin și Walter Brattain au primit Premiul Nobel pentru fizică „pentru studiul semiconductorilor și pentru descoperirea efectului tranzistor”.

În ceea ce privește tranzistoarele cu efect de câmp, primele cereri de brevet au fost depuse de la mijlocul anilor 20 ai secolului XX, de exemplu, fizicianul Julius Edgar Lilienfeld din Germania a brevetat principiul tranzistorilor cu efect de câmp în 1928. Cu toate acestea, tranzistorul direct cu efect de câmp a fost brevetat pentru prima dată în 1934 de fizicianul german Oscar Hail.

Funcționarea unui tranzistor cu efect de câmp folosește practic efectul electrostatic al câmpului, este mai simplă din punct de vedere fizic, deoarece ideea tranzistorilor cu efect de câmp a apărut mai devreme decât ideea tranzistoarelor bipolare. Primul tranzistor cu efect de câmp a fost fabricat pentru prima dată în 1960. Ca urmare, mai aproape de anii 90 ai secolului XX, tehnologia MOS (metal-oxid-semiconductor cu efect de câmp tranzistor) a început să domine în multe industrii, inclusiv în sectorul IT.

În majoritatea aplicațiilor, tranzistoarele au înlocuit tuburile de vid, o adevărată revoluție de siliciu a avut loc în crearea de circuite integrate. Deci, astăzi în tehnologia analogă tranzistorii bipolari sunt mai des folosiți, iar în tehnologia digitală - în principal tranzistori cu efect de câmp.

Dispozitivul și principiul funcționării câmpului și tranzistoare bipolare - acestea sunt subiectele articolelor individuale, deci nu ne vom baza pe aceste subtilități, ci vom lua în considerare subiectul dintr-un punct de vedere pur practic, cu exemple specifice.

După cum știți deja, conform tehnologiei de fabricație, tranzistoarele sunt împărțite în două tipuri: efect de câmp și bipolar. La rândul lor, bipolarii sunt împărțiți prin conductivitate în tranzistoare n-p-n de conductivitate inversă și tranzistoare p-n-p de conductivitate directă. Tranzistoarele cu efect de câmp sunt, respectiv, cu un canal de tip n și de tip p. Poarta tranzistorului cu efect de câmp poate fi izolată (IGBT) sau ca o joncțiune pn. euTranzistoare GBT veniți cu un canal integrat sau cu un canal indus.

Câmpurile de aplicare a tranzistoarelor sunt determinate de caracteristicile lor, iar tranzistoarele pot funcționa în două moduri: în cheie sau în amplificator.În primul caz, tranzistorul este fie complet deschis, fie complet închis în timpul funcționării, ceea ce vă permite să controlați puterea sarcinilor semnificative, folosind un mic curent pentru control. Și în amplificare, sau într-un alt mod - în modul dinamic, proprietatea tranzistorului este utilizată pentru a schimba semnalul de ieșire cu o mică modificare a semnalului de intrare, de control. În continuare, luăm în considerare exemple de diverse tranzistoare.

2N3055 - tranzistor n-p-n bipolar în pachetul TO-3. Este popular ca element al etapelor de ieșire a amplificatoarelor de sunet de înaltă calitate, unde funcționează în modul dinamic. De obicei utilizat împreună cu ansamblul complementar p-n-p MJ2955. Acest tranzistor poate funcționa, de asemenea, în modul cheie, de exemplu, în transformatoarele de frecvență joasă de la 12 la 220 volți 50 Hz, o pereche de 2n3055 controlează un convertor push-pull.

Este de remarcat faptul că tensiunea colector-emițător pentru acest tranzistor în timpul funcționării poate atinge 70 de volți, iar curentul de 15 amperi. Carcasa TO-3 vă permite să o fixați în mod convenabil pe un calorifer, dacă este necesar. Coeficientul de transfer de curent static este de la 15 la 70, acest lucru este suficient pentru a controla eficient chiar și sarcini puternice, în ciuda faptului că baza tranzistorului poate rezista curentului până la 7 amperi. Acest tranzistor poate funcționa la frecvențe de până la 3 MHz.

KT315 - o legendă printre tranzistorii bipolari domestici de mică putere. Acest tranzistor n-p-n a văzut pentru prima dată lumina anului 1967 și până în prezent este popular în mediul radio amator. O pereche complementară este KT361. Ideal pentru modurile dinamice și cheie în circuitele cu putere mică.

La tensiunea maximă admisă a colectorului-emițător de 60 de volți, acest tranzistor de înaltă frecvență este capabil să treacă prin el însuși un curent de până la 100 mA, iar frecvența de întrerupere este de cel puțin 250 MHz. Coeficientul de transfer curent atinge 350, în ciuda faptului că curentul de bază este limitat la 50 mA.

Inițial, tranzistorul a fost produs doar într-o cutie de plastic KT-13, 7 mm lățime și 6 mm înălțime, dar recent poate fi găsit și în cazul TO-92, de exemplu, fabricat de Integrale OJSC.

KP501 - tranzistor cu canal n cu efect de câmp cu putere mică, cu poartă izolată. Are un canal n îmbogățit, a cărui rezistență este de la 10 la 15 ohmi, în funcție de modificare (A, B, C). Acest tranzistor este proiectat, deoarece este poziționat de producător, pentru utilizare în echipamente de comunicații, telefoane și alte echipamente electronice.

Acest tranzistor poate fi numit semnal. Pachet mic TO-92, tensiune maximă a sursei de scurgere - până la 240 volți, curent maxim de scurgere - până la 180 mA. Capacitate obturator mai mică de 100 pF. Este de remarcat mai ales că tensiunea de prag a obturatorului este de la 1 la 3 volți, ceea ce vă permite să implementați controlul cu costuri foarte, foarte mici. Ideal ca convertor de nivel de semnal.

irf3205 - tranzistor cu efect de câmp HEXFET cu n-canal. Este popular ca cheie de alimentare pentru stimularea invertoarelor de înaltă frecvență, de exemplu cele auto. Prin conexiunea paralelă a mai multor clădiri, este posibil să se construiască convertoare proiectate pentru curenți semnificativi.

Curentul maxim pentru un astfel de tranzistor atinge 75A (construcția incintei TO-220 îl restricționează), iar tensiunea maximă a sursei de scurgere este de 55 de volți. Rezistența canalului este de numai 8 mOhm. O capacitate de declanșare de 3250 pF necesită utilizarea unui driver puternic pentru controlul la frecvențe înalte, dar astăzi aceasta nu este o problemă.

Tranzistor bipolar (IGBT) cu porțiune izolată cu putere FGA25N120ANTD în pachetul TO-3P. Capabil să reziste la tensiunea de scurgere-sursă de 1200 volți, curentul maxim de scurgere este de 50 amperi. O caracteristică a fabricării tranzistoarelor moderne IGBT de acest nivel ne permite să le clasificăm ca fiind de înaltă tensiune.

Domeniul de aplicare este convertizoarele de tip invertor, cum ar fi încălzitoarele cu inducție, mașinile de sudare și alte convertoare de înaltă frecvență, proiectate pentru alimentarea de înaltă tensiune. Ideal pentru convertoare rezonante cu punte mare și jumătate de pod, precum și pentru funcționarea în condiții de comutare hard, există o diodă de mare viteză încorporată.

Am examinat aici doar câteva tipuri de tranzistoare, iar aceasta este doar o mică parte din abundența modelelor de componente electronice de pe piață.

Într-un fel sau altul, puteți alege cu ușurință tranzistorul potrivit pentru scopurile dvs., deoarece documentația pentru acestea este disponibilă astăzi sub formă de fișe tehnice, în care toate caracteristicile sunt prezentate în mod cuprinzător. Tipurile de carcase ale tranzistoarelor moderne sunt diferite, iar pentru același model sunt disponibile adesea versiuni SMD și de ieșire.