Tranzistoru veidi un to pielietojums

Vārds "tranzistors" ir izveidots no diviem vārdiem: pārsūtīšanas un rezistora. Pirmais vārds no angļu valodas tiek tulkots kā "transmisija", otrais - "pretestība". Tādā veidā tranzistors Ir īpaša veida pretestība, kuru regulē spriegums starp pamatni un emitētāju (bāzes strāva) pie bipolāri tranzistori, un spriegums starp vārtiem un lauka efektu tranzistoru avotu.

Sākotnēji šai pusvadītāju ierīcei tika ierosināti vairāki nosaukumi: pusvadītāju triode, kristāliska triode, lotatrons, bet rezultātā viņi koncentrējās uz vārdu "tranzistors", kuru ierosināja Džons Pierce, amerikāņu inženieris un zinātniskās fantastikas rakstnieks, Viljama Šokija draugs.

Sākumā mēs nedaudz iedziļināsimies vēsturē, pēc tam mēs apsvērsim dažus tranzistoru veidus no elektroniskajiem komponentiem, kas šodien ir izplatīti tirgū.

Viljams Šoklijs, Valters Brattains un Džons Bardins, strādājot kā komanda Bell Labs laboratorijās, 1947. gada 16. decembrī izveidoja pirmo funkcionālo bipolāro tranzistoru, kuru zinātnieki oficiāli un publiski demonstrēja tā paša gada 23. decembrī. Tas bija punktveida tranzistors.

Pēc gandrīz divarpus gadiem parādījās pirmais germānijas savienojuma tranzistors, pēc tam sakausēts, elektroķīmisks, difūzijas mesa tranzistors, un visbeidzot, 1958. gadā Texas Instruments izlaida pirmo silīcija tranzistoru, pēc tam 1959. gadā pirmo planārā silīcija tranzistoru izveidoja Žans Ernijs, tā rezultātā germānija tika aizstāta ar silīciju, un planārā tehnoloģija varēja lepoties ar galveno tranzistoru ražošanas tehnoloģiju.

Godīgi sakot, mēs atzīmējam, ka 1956. gadā Viljams Šoklijs, Džons Bardins un Valters Brattains saņēma Nobela prēmiju fizikā "par pusvadītāju izpēti un tranzistora efekta atklāšanu".

Attiecībā uz lauka efektu tranzistoriem pirmie patentu pieteikumi ir iesniegti kopš 20. gadsimta 20. gadu vidus, piemēram, fiziķis Jūlijs Edgars Lilienfelds Vācijā patentēja lauka efektu tranzistoru principu 1928. gadā. Tomēr tiešo lauka efekta tranzistoru 1934. gadā pirmo reizi patentēja vācu fiziķis Oskars Heils.

Lauka efekta tranzistora darbībā pamatā tiek izmantots lauka elektrostatiskais efekts, tas ir fiziski vienkāršāks, jo ideja par lauka efekta tranzistoriem parādījās agrāk nekā ideja par bipolāriem tranzistoriem. Pirmais lauka efekta tranzistors pirmo reizi tika ražots 1960. gadā. Tā rezultātā, tuvāk 20. gadsimta 90. gadiem, daudzās nozarēs, tostarp IT nozarē, sāka dominēt MOS tehnoloģija (metāla oksīda-pusvadītāja lauka efekta tranzistora tehnoloģija).

Lielākajā daļā lietojumprogrammu tranzistori ir aizstājuši vakuuma caurules, integrētu shēmu izveidē ir notikusi īsta silīcija revolūcija. Tātad, šodien analogās tehnoloģijas jomā biežāk tiek izmantoti bipolārie tranzistori, bet digitālajās tehnoloģijās - galvenokārt lauka efekta tranzistori.

Lauka un. Lauka ierīce un darbības princips bipolāri tranzistori - tās ir atsevišķu rakstu tēmas, tāpēc mēs neaizkavēsimies pie šiem smalkumiem, bet apskatīsim tēmu no tīri praktiska viedokļa ar konkrētiem piemēriem.

Kā jūs jau zināt, saskaņā ar ražošanas tehnoloģiju tranzistori ir sadalīti divos veidos: lauka efekts un bipolārs. Bipolārus savukārt ar vadītspēju sadala n-p-n tranzistoros ar apgrieztu vadītspēju un p-n-p tranzistoros ar tiešu vadītspēju. Lauka efektu tranzistori ir attiecīgi ar n-veida un p-veida kanālu. Lauka efekta tranzistora vārtus var izolēt (IGBT) vai kā pn krustojumu. EsGBT tranzistori nāk ar integrētu kanālu vai ar inducētu kanālu.

Tranzistoru pielietojuma laukus nosaka to raksturojums, un tranzistori var darboties divos režīmos: taustiņā vai pastiprinātājā.Pirmajā gadījumā tranzistors ir pilnībā atvērts vai pilnībā aizvērts darbības laikā, kas ļauj kontrolēt nozīmīgu slodžu jaudu, kontrolēšanai izmantojot nelielu strāvu. Un pastiprinot, vai citā veidā - dinamiskajā režīmā tranzistora īpašums tiek izmantots, lai mainītu izejas signālu ar nelielām ieejas, vadības signāla izmaiņām. Tālāk mēs apsveram dažādu tranzistoru piemērus.

2N3055 - bipolārs n-p-n-tranzistors TO-3 paketē. Tas ir populārs kā augstas kvalitātes skaņas pastiprinātāju izejas posmu elements, kur tas darbojas dinamiskā režīmā. Parasti izmanto kopā ar papildinošo p-n-p komplektu MJ2955. Šis tranzistors var darboties arī taustiņu režīmā, piemēram, transformatoru zemfrekvences pārveidotājos no 12 līdz 220 voltiem 50 Hz, pāris 2n3055 kontrolē push-pull pārveidotāju.

Ievērības cienīgs ir fakts, ka šī tranzistora kolektora-emitētāja spriegums darbības laikā var sasniegt 70 voltus, bet pašreizējais - 15 ampēros. TO-3 korpuss ļauj ērti to piestiprināt pie radiatora, ja nepieciešams. Statiskās strāvas pārneses koeficients ir no 15 līdz 70, tas ir pietiekami, lai efektīvi kontrolētu pat jaudīgas slodzes, neskatoties uz to, ka tranzistora pamatne var izturēt strāvu līdz 7 ampēriem. Šis tranzistors var darboties frekvencēs līdz 3 MHz.

KT315 - leģenda starp vietējiem mazjaudas bipolāriem tranzistoriem. Šis n-p-n tipa tranzistors pirmo reizi ieraudzīja 1967. gada gaismu, un līdz pat šai dienai ir populārs radioamatieru vidē. Papildu pāris tam ir KT361. Ideāli piemērots dinamiskiem un galvenajiem režīmiem mazjaudas ķēdēs.

Pie maksimālā pieļaujamā kolektora-emitētāja sprieguma 60 volti šis augstfrekvences tranzistors spēj caur sevi izvadīt strāvu līdz 100 mA, un tā izslēgšanas frekvence ir vismaz 250 MHz. Pašreizējais pārvades koeficients sasniedz 350, neskatoties uz to, ka bāzes strāva ir ierobežota līdz 50 mA.

Sākotnēji tranzistors tika ražots tikai plastmasas apvalkā KT-13, 7 mm platumā un 6 mm augstumā, bet nesen tas atrodams arī TO-92 gadījumā, piemēram, ražots Integral OJSC.

KP501 - mazjaudas lauka efekta n-kanālu tranzistors ar izolētiem vārtiem. Tam ir bagātināts n-kanāls, kura pretestība ir no 10 līdz 15 omiem, atkarībā no modifikācijas (A, B, C). Šis tranzistors, kā to ir uzstādījis ražotājs, ir paredzēts izmantošanai sakaru iekārtās, telefonos un citās elektroniskās iekārtās.

Šo tranzistoru var saukt par signālu. Neliela pakete TO-92, maksimālais kanalizācijas avota spriegums - līdz 240 voltiem, maksimālā kanalizācijas strāva - līdz 180 mA. Slēdža jauda ir mazāka par 100 pF. Īpaši jāatzīmē, ka slēģa sliekšņa spriegums ir no 1 līdz 3 voltiem, kas ļauj veikt kontroli ar ļoti, ļoti zemām izmaksām. Ideāli piemērots signāla līmeņa pārveidotājam.

irf3205 - n-kanālu HEXFET lauka efekts tranzistors. Tas ir populārs kā strāvas atslēga, lai palielinātu augstfrekvences pārveidotājus, piemēram, automašīnu. Paralēli vairāku ēku savienojumam ir iespējams būvēt pārveidotājus, kas paredzēti ievērojamām straumēm.

Viena šāda tranzistora maksimālā strāva sasniedz 75A (korpusa TO-220 konstrukcija to ierobežo), un maksimālais notekas avota spriegums ir 55 volti. Kanāla pretestība ir tikai 8 mOhm. Slēdža jaudai 3250 pF ir nepieciešams jaudīgs draiveris, lai kontrolētu augstās frekvencēs, taču šodien tā nav problēma.

FGA25N120ANTD bipolārais tranzistors ar elektriski izolētu vārtu (IGBT) TO-3P paketē. Spēj izturēt sprieguma kanalizācijas avotu 1200 voltu, maksimālā kanalizācijas strāva ir 50 ampēri. Šī līmeņa modernu IGBT tranzistoru ražošanas īpašība ļauj mums tos klasificēt kā augstsprieguma.

Darbības joma ir invertora tipa enerģijas pārveidotāji, piemēram, indukcijas sildītāji, metināšanas iekārtas un citi augstfrekvences pārveidotāji, kas paredzēti augstsprieguma padevei. Ideāli piemērots lieljaudas tilta un pus tilta rezonanses pārveidotājiem, kā arī darbībai cietā pārslēgšanās apstākļos, ir iebūvēta ātrgaitas diode.

Šeit mēs apskatījām tikai dažus tranzistoru veidus, un tā ir tikai neliela daļa no mūsdienu tirgū pieejamo elektronisko komponentu modeļu pārpilnības.

Vienā vai otrā veidā jūs varat viegli izvēlēties savām vajadzībām piemērotu tranzistoru, jo to dokumentācija šodien ir pieejama datu lapu veidā, kurās visi raksturlielumi ir vispusīgi parādīti. Mūsdienu tranzistoru korpusi ir atšķirīgi, un vienam un tam pašam modelim bieži ir pieejamas gan SMD, gan izejas versijas.