Types de transistors et leur application

Le mot "transistor" est formé de deux mots: transfert et résistance. Le premier mot est traduit de l'anglais par «transmission», le second - «résistance». De cette façon transistor Est un type spécial de résistance, qui est régulé par la tension entre la base et l'émetteur (courant de base) à transistors bipolaireset la tension entre la grille et la source des transistors à effet de champ.

Initialement, plusieurs noms ont été proposés pour ce dispositif semi-conducteur: une triode semi-conductrice, une triode cristalline, un lotatron, mais en conséquence, ils se sont concentrés sur le nom "transistor", proposé par John Pierce, ingénieur américain et écrivain de science-fiction, ami de William Shockley.

Pour commencer, nous plongerons un peu dans l'histoire, puis nous considérerons certains types de transistors à partir des composants électroniques courants aujourd'hui sur le marché.

William Shockley, Walter Brattain et John Bardin, travaillant en équipe dans les laboratoires Bell Labs, ont créé le 16 décembre 1947 le premier transistor bipolaire fonctionnel, qui a été démontré officiellement et publiquement par des scientifiques le 23 décembre de la même année. C'était un transistor ponctuel.

Après presque deux ans et demi, le premier transistor à jonction de germanium est apparu, puis un transistor mesa à diffusion électrochimique fondu, et enfin, en 1958, Texas Instruments a publié le premier transistor en silicium, puis, en 1959, le premier transistor en silicium plan a été créé par Jean Ernie, en conséquence, le germanium a été remplacé par le silicium, et la technologie planaire a occupé une place de choix dans la technologie principale pour la production de transistors.

Pour être honnête, nous notons qu'en 1956, William Shockley, John Bardin et Walter Brattain ont reçu le prix Nobel de physique "pour l'étude des semi-conducteurs et la découverte de l'effet transistor".

Quant aux transistors à effet de champ, les premières demandes de brevet ont été déposées depuis le milieu des années 20 du 20e siècle, par exemple, le physicien Julius Edgar Lilienfeld en Allemagne a breveté le principe des transistors à effet de champ en 1928. Cependant, le transistor à effet de champ direct a été breveté pour la première fois en 1934 par le physicien allemand Oscar Hail.

Le fonctionnement d'un transistor à effet de champ utilise essentiellement l'effet électrostatique du champ, il est physiquement plus simple, car l'idée de transistors à effet de champ est apparue plus tôt que l'idée de transistors bipolaires. Le premier transistor à effet de champ a été fabriqué pour la première fois en 1960. En conséquence, plus près des années 90 du 20e siècle, la technologie MOS (technologie de transistor à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur) a commencé à dominer dans de nombreuses industries, y compris le secteur informatique.

Dans la plupart des applications, les transistors ont remplacé les tubes à vide, une véritable révolution du silicium s'est produite dans la création de circuits intégrés. Ainsi, aujourd'hui, dans la technologie analogique, les transistors bipolaires sont plus souvent utilisés, et dans la technologie numérique - principalement les transistors à effet de champ.

Le dispositif et le principe de fonctionnement du champ et transistors bipolaires - ce sont les sujets des articles individuels, donc nous ne nous attarderons pas sur ces subtilités, mais considérons le sujet d'un point de vue purement pratique avec des exemples spécifiques.

Comme vous le savez déjà, selon la technologie de fabrication, les transistors sont divisés en deux types: à effet de champ et bipolaires. Les bipolaires sont à leur tour divisés par conductivité en n-p-n transistors de conductivité inverse et p-n-p transistors de conductivité directe. Les transistors à effet de champ sont, respectivement, avec un canal de type n et de type p. La grille du transistor à effet de champ peut être isolée (IGBT) ou comme une jonction pn. JeTransistors GBT venir avec un canal intégré ou avec un canal induit.

Les domaines d'application des transistors sont déterminés par leurs caractéristiques, et les transistors peuvent fonctionner selon deux modes: en clé ou en amplificateur.Dans le premier cas, le transistor est soit complètement ouvert soit complètement fermé pendant le fonctionnement, ce qui vous permet de contrôler l'alimentation électrique de charges importantes, en utilisant un petit courant pour le contrôle. Et dans l'amplification, ou d'une autre manière - dans le mode dynamique, la propriété du transistor est utilisée pour changer le signal de sortie avec un petit changement dans le signal de commande d'entrée. Ensuite, nous considérons des exemples de différents transistors.

2N3055 - Transistor bipolaire n-p-n dans le boîtier TO-3. Il est populaire comme élément d'étages de sortie d'amplificateurs sonores de haute qualité, où il fonctionne en mode dynamique. Généralement utilisé en conjonction avec l'assemblage complémentaire p-n-p MJ2955. Ce transistor peut également fonctionner en mode clé, par exemple, dans les onduleurs basse fréquence de transformateur 12 à 220 volts 50 Hz, une paire de 2n3055 contrôle un convertisseur push-pull.

Il est à noter que la tension collecteur-émetteur de ce transistor en fonctionnement peut atteindre 70 volts, et le courant 15 ampères. Le boîtier TO-3 vous permet de le fixer facilement sur un radiateur si nécessaire. Le coefficient de transfert de courant statique est de 15 à 70, ce qui est suffisant pour contrôler efficacement des charges même puissantes, malgré le fait que la base du transistor peut supporter un courant jusqu'à 7 ampères. Ce transistor peut fonctionner à des fréquences allant jusqu'à 3 MHz.

KT315 - une légende parmi les transistors bipolaires domestiques de faible puissance. Ce transistor de type n-p-n a vu le jour en 1967 et est à ce jour populaire dans l'environnement radio amateur. Une paire complémentaire est KT361. Idéal pour les modes dynamiques et clés dans les circuits à faible puissance.

À la tension maximale autorisée collecteur-émetteur de 60 volts, ce transistor haute fréquence est capable de faire passer un courant jusqu'à 100 mA à travers lui-même, et sa fréquence de coupure est d'au moins 250 MHz. Le coefficient de transfert de courant atteint 350, malgré le fait que le courant de base est limité à 50 mA.

Initialement, le transistor a été produit uniquement dans un boîtier en plastique KT-13, 7 mm de large et 6 mm de haut, mais récemment, il peut également être trouvé dans le boîtier TO-92, par exemple, fabriqué par Integral OJSC.

KP501 - Transistor à canal N à effet de champ à faible puissance avec grille isolée. Il possède un canal n enrichi dont la résistance est de 10 à 15 Ohms, selon la modification (A, B, C). Ce transistor est conçu, tel qu'il est positionné par le fabricant, pour une utilisation dans les équipements de communication, les téléphones et autres équipements électroniques.

Ce transistor peut être appelé un signal. Petit boîtier TO-92, tension de drain-source maximale - jusqu'à 240 volts, courant de drain maximum - jusqu'à 180 mA. Capacité d'obturation inférieure à 100 pF. Il est particulièrement remarquable que la tension de seuil de l'obturateur soit de 1 à 3 volts, ce qui vous permet de mettre en œuvre le contrôle à des coûts très, très bas. Idéal comme convertisseur de niveau de signal.

irf3205 - Transistor à effet de champ HEXFET à canal n. Il est populaire comme touche d'alimentation pour augmenter les onduleurs haute fréquence, par exemple ceux des automobiles. Grâce à la connexion parallèle de plusieurs bâtiments, il est possible de construire des convertisseurs conçus pour des courants importants.

Le courant maximum pour un tel transistor atteint 75A (la construction de l'enceinte TO-220 le restreint) et la tension drain-source maximale est de 55 volts. La résistance du canal n'est que de 8 mOhm. Une capacité d'obturation de 3250 pF nécessite l'utilisation d'un pilote puissant pour le contrôle à hautes fréquences, mais aujourd'hui ce n'est pas un problème.

FGA25N120ANTD Transistor bipolaire à grille à alimentation isolée (IGBT) en boîtier TO-3P. Capable de résister à la tension drain-source de 1200 volts, le courant de drain maximum est de 50 ampères. Une caractéristique de la fabrication de transistors IGBT modernes de ce niveau nous permet de les classer comme ceux à haute tension.

Le champ d'application est les convertisseurs de puissance de type onduleur, tels que les radiateurs à induction, les machines à souder et autres convertisseurs haute fréquence, conçus pour une alimentation haute tension. Idéal pour les convertisseurs résonnants à pont et demi-pont haute puissance, ainsi que pour un fonctionnement dans des conditions de commutation difficiles, il y a une diode haute vitesse intégrée.

Nous n'avons examiné ici que quelques types de transistors, et ce n'est qu'une infime fraction de l'abondance de modèles de composants électroniques sur le marché aujourd'hui.

D'une manière ou d'une autre, vous pouvez facilement choisir le transistor adapté à vos besoins, car la documentation pour eux est disponible aujourd'hui sous forme de fiches techniques, dans lesquelles toutes les caractéristiques sont présentées de manière complète. Les types de boîtier des transistors modernes sont différents, et pour le même modèle, les versions SMD et de sortie sont souvent disponibles.