Druhy tranzistorov a ich použitie

Slovo „tranzistor“ sa skladá z dvoch slov: prenos a odpor. Prvé slovo je preložené z angličtiny ako „prenos“, druhé - „odpor“. Týmto spôsobom tranzistor Je to špeciálny druh odporu, ktorý je regulovaný napätím medzi základňou a emitorom (základný prúd) pri bipolárne tranzistorya napätie medzi hradlom a zdrojom tranzistorov s efektom poľa.

Spočiatku bolo pre toto polovodičové zariadenie navrhnuté niekoľko mien: polovodičová trióda, kryštalická triode, lotatron, ale v dôsledku toho sa zamerali na meno „tranzistor“, ktoré navrhol americký inžinier a spisovateľ sci-fi John Pierce, priateľ Williama Shockleyho.

Najprv sa trochu ponoríme do histórie, potom zvážime niektoré typy tranzistorov z elektronických komponentov, ktoré sú dnes na trhu bežné.

William Shockley, Walter Brattain a John Bardin, pracujúci ako tím v laboratóriách Bell Labs, 16. decembra 1947 vytvorili prvý operačný bipolárny tranzistor, ktorý vedci oficiálne a verejne demonštrovali 23. decembra toho roku. Bol to bodový tranzistor.

Po takmer dvoch a pol rokoch sa objavil prvý tranzistor germánia, potom kondenzovaný, elektrochemický, difúzny meza tranzistor a nakoniec, v roku 1958, spoločnosť Texas Instruments uvoľnila prvý kremíkový tranzistor, potom v roku 1959 prvý rovinný kremíkový tranzistor vytvoril Jean Ernie, v dôsledku toho bolo germánium nahradené kremíkom a planárna technológia sa stala pýchou miesta v hlavnej technológii výroby tranzistorov.

Poctivo si všimneme, že v roku 1956 William Shockley, John Bardin a Walter Brattain dostali Nobelovu cenu za fyziku „za štúdium polovodičov a objavenie tranzistorového efektu“.

Pokiaľ ide o tranzistory s poľným účinkom, prvé patentové prihlášky sa podávajú od polovice 20. rokov 20. storočia, napríklad fyzik Julius Edgar Lilienfeld v Nemecku patentoval zásadu tranzistorov s poľným efektom v roku 1928. Tranzistor s priamym poľným účinkom však prvýkrát patentoval nemecký fyzik Oscar Hail v roku 1934.

Prevádzka tranzistora s poľným efektom v zásade využíva elektrostatický účinok poľa, je to fyzicky jednoduchšie, pretože myšlienka tranzistorov s poľným efektom sa objavila skôr ako myšlienka bipolárnych tranzistorov. Prvý tranzistor s efektom poľa bol vyrobený prvýkrát v roku 1960. Výsledkom bolo, že v deväťdesiatych rokoch 20. storočia začala v mnohých odvetviach vrátane odvetvia IT dominovať technológia MOS (tranzistorová technológia s kovovým oxidom a polovodičom v teréne).

Vo väčšine aplikácií tranzistory nahradili vákuové trubice, pri vytváraní integrovaných obvodov došlo k skutočnej kremíkovej revolúcii. Dnes sa v analógovej technológii častejšie používajú bipolárne tranzistory av digitálnej technológii - najmä tranzistory s poľným efektom.

Zariadenie a princíp činnosti poľa a bipolárne tranzistory - to sú témy jednotlivých článkov, takže sa nebudeme venovať týmto jemnostiam, ale túto tému zvážime z čisto praktického hľadiska s konkrétnymi príkladmi.

Ako už viete, podľa výrobnej technológie sa tranzistory delia na dva typy: poľný a bipolárny. Bipolárne sa delia vodivosťou na n-p-n tranzistory s reverznou vodivosťou a p-n-p tranzistory s priamou vodivosťou. Tranzistory s poľným efektom majú kanál typu n a typ p. Tranzistorová brána s poľným efektom môže byť izolovaná (IGBT) alebo ako spojenie pn. jaTranzistory GBT prichádzajú s integrovaným kanálom alebo s indukovaným kanálom.

Oblasti použitia tranzistorov sú určené ich charakteristikami a tranzistory môžu pracovať v dvoch režimoch: v kľúči alebo v zosilňovači.V prvom prípade je tranzistor počas prevádzky úplne otvorený alebo úplne zatvorený, čo vám umožňuje ovládať napájanie významných záťaží pomocou malého prúdu na riadenie. A pri zosilňovaní alebo iným spôsobom - v dynamickom režime sa vlastnosť tranzistora používa na zmenu výstupného signálu s malou zmenou vstupného riadiaceho signálu. Ďalej uvažujeme príklady rôznych tranzistorov.

2N3055 - bipolárny n-p-n-tranzistor v balíku TO-3, Je obľúbený ako prvok výstupných fáz vysokokvalitných zosilňovačov zvuku, kde pracuje v dynamickom režime. Zvyčajne sa používa v spojení s doplnkovou zostavou p-n-p MJ2955. Tento tranzistor môže tiež pracovať v kľúčovom režime, napríklad v nízkofrekvenčných meničoch transformátora 12 až 220 voltov 50 Hz, pár 2n3055 riadi push-pull prevodník.

Je pozoruhodné, že napätie kolektor-emitor pre tento tranzistor počas prevádzky môže dosiahnuť 70 voltov a prúd 15 ampérov. Puzdro TO-3 vám v prípade potreby umožňuje pohodlne ho pripevniť na chladič. Koeficient statického prenosu prúdu je od 15 do 70, čo je dostatočné na efektívne riadenie dokonca aj silných záťaží, a to napriek skutočnosti, že základňa tranzistora vydrží prúd až do 7 ampérov. Tento tranzistor môže pracovať pri frekvenciách do 3 MHz.

KT315 - legenda medzi domácimi nízko výkonovými bipolárnymi tranzistormi, Tento tranzistor typu n-p-n prvýkrát videl svetlo roku 1967 a dodnes je obľúbený v amatérskom rádiovom prostredí. Doplnkovým párom je KT361. Ideálne pre dynamické a kľúčové režimy v obvodoch s nízkym výkonom.

Pri maximálnom povolenom napätí kolektor-emitor 60 voltov je tento vysokofrekvenčný tranzistor schopný prechádzať cez neho prúd až do 100 mA a jeho medzná frekvencia je najmenej 250 MHz. Koeficient prenosu prúdu dosahuje 350, napriek tomu, že základný prúd je obmedzený na 50 mA.

Tranzistor sa pôvodne vyrábal iba v plastovom puzdre KT-13, šírke 7 mm a výške 6 mm, ale v poslednom čase ho možno nájsť aj v prípade TO-92, napríklad od spoločnosti Integral OJSC.

KP501 - n-kanálový tranzistor n-kanálový s nízkym výkonom s izolovaným hradlom, Má obohatený n-kanál, ktorého odpor je v závislosti od modifikácie (A, B, C) od 10 do 15 Ohmov. Tento tranzistor je navrhnutý tak, ako je umiestnený výrobcom, na použitie v komunikačných zariadeniach, telefónoch a iných elektronických zariadeniach.

Tento tranzistor sa môže nazývať signál. Malý balík TO-92, maximálne napätie zdroja - až 240 voltov, maximálny prietok - až 180 mA. Kapacita uzávierky menej ako 100 pF. Je pozoruhodné, že prahové napätie uzávierky je od 1 do 3 voltov, čo vám umožňuje implementovať ovládanie s veľmi, veľmi nízkymi nákladmi. Ideálne ako prevodník úrovne signálu.

irf3205 - n-kanálový tranzistor s efektom poľa HEXFET, Je obľúbený ako vypínač napájania vysokofrekvenčných meničov, napríklad automobilových. Vďaka paralelnému prepojeniu viacerých budov je možné zostaviť meniče určené pre významné prúdy.

Maximálny prúd pre jeden taký tranzistor dosahuje 75 A (konštrukcia krytu TO-220 ho obmedzuje) a maximálne napätie zdroja je 55 voltov. Odpor kanálu je iba 8 mOhm. Kapacita uzávierky 3250 pF vyžaduje použitie výkonného ovládača na riadenie pri vysokých frekvenciách, ale dnes to nie je problém.

FGA25N120ANTD Bipolárny tranzistor izolovaný hradlom (IGBT) v balíku TO-3P, Maximálny vypúštací prúd, ktorý je schopný odolať zdroju napätia 1200 V, je 50 ampérov. Funkcia výroby moderných IGBT tranzistorov tejto úrovne nám umožňuje klasifikovať ich ako vysokonapäťové.

Rozsah pôsobnosti sú invertorové meniče výkonu, ako sú indukčné ohrievače, zváracie stroje a iné vysokofrekvenčné meniče, určené na napájanie vysokým napätím. Ideálna pre vysokovýkonné mostíkové a polo mostíkové rezonančné meniče, ako aj pre prevádzku v podmienkach s tvrdým spínaním je zabudovaná vysokorýchlostná dióda.

Preskúmali sme tu iba niekoľko typov tranzistorov, čo je len nepatrný zlomok množstva modelov elektronických súčiastok na súčasnom trhu.

Tak či onak, môžete si ľahko vybrať vhodný tranzistor pre svoje účely, pretože dokumentácia k nim je dnes k dispozícii vo forme technických listov, v ktorých sú všetky charakteristiky komplexne prezentované. Typy puzdier moderných tranzistorov sú rôzne a pre ten istý model sú často dostupné verzie SMD aj verzie.