Транзистор является активным компонентом и используется во всех электронных схемах. Они используются как усилители и коммутационные аппараты. В качестве усилителей они используются в каскадах высокого и низкого уровня, частотных каскадах, генераторах, модуляторах, детекторах и в любой цепи, которая должна выполнять определенную функцию. В цифровых схемах они используются как переключатели. В мире существует огромное количество производителей, которые производят полупроводники (транзисторы являются членами этого семейства устройств), поэтому существует ровно тысячи различных типов. Существуют транзисторы малой, средней и большой мощности, для работы с высокими и низкими частотами, для работы с очень большим током или высоким напряжением. В этой статье дается обзор того, что такое транзистор, различные типы транзисторов и их применение.

Что такое транзистор

Транзистор - электронное оборудование. Это сделано через полупроводник p- и n-типа. Когда полупроводник помещается в центр между полупроводниками одного типа, такое устройство называется транзисторами. Можно сказать, что транзистор - это комбинация двух диодов, это соединение спина к спине. Транзистор - это устройство, которое регулирует ток или напряжение и действует как кнопка или затвор для электронных сигналов.

Типы транзисторов

Транзисторы состоят из трех слоев полупроводниковый прибор , каждый из которых способен перемещать ток. Полупроводник - это такой материал, как германий и кремний, который проводит электричество «полуинтузиазмом». Это где-то между настоящим проводником, таким как медь, и изолятором (похожим на провода в пластиковой оболочке).

Символ транзистора

Показан схематический вид транзисторов n-p-n и p-n-p. Внутрисхемная форма соединения используется. Символ стрелки определяет ток эмиттера. В соединении n-p-n мы идентифицируем поток электронов в эмиттер. Это означает, что из эмиттера течет консервативный ток, как показано исходящей стрелкой. Точно так же можно видеть, что для соединения p-n-p консервативный ток течет в эмиттер, как показано направленной внутрь стрелкой на рисунке.

Транзисторы PNP и NPN

Существует так много типов транзисторов, каждый из которых различается по своим характеристикам, и у каждого есть свои преимущества и недостатки. Некоторые типы транзисторов используются в основном для коммутации. Остальные могут использоваться как для переключения, так и для усиления. Тем не менее, другие транзисторы находятся в отдельной группе, например, фототранзисторы , которые реагируют на количество падающего на него света, создавая ток через него. Ниже приведен список различных типов транзисторов, по которым мы рассмотрим характеристики, которые создают их каждый.

Каковы два основных типа транзисторов?

Транзисторы подразделяются на два типа, такие как BJT и FET.

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Биполярные переходные транзисторы Транзисторы состоят из трех областей: базы, коллектора и эмиттера. Транзисторы с биполярным соединением, различные полевые транзисторы, являются устройствами с регулируемым током. Небольшой ток, поступающий в базовую область транзистора, вызывает намного больший ток, протекающий от эмиттера к области коллектора. Биполярные транзисторы бывают двух основных типов: NPN и PNP. NPN-транзистор - это транзистор, в котором большинство носителей тока - электроны.

Электроны, протекающие от эмиттера к коллектору, составляют основу большей части тока, протекающего через транзистор. Остальные типы заряда - дырки - составляют меньшинство. На транзисторах PNP все наоборот. В транзисторах PNP большинство дырок носителей тока. Биполярные транзисторы доступны двух типов: PNP и NPN.

Контакты биполярного переходного транзистора

PNP транзистор

Этот транзистор представляет собой еще один вид BJT - транзисторов с биполярным переходом, и он содержит два полупроводниковых материала p-типа. Эти материалы разделены тонким полупроводниковым слоем n-типа. В этих транзисторах основными носителями заряда являются дырки, а неосновными носителями заряда являются электроны.

В этом транзисторе символ стрелки указывает на обычный ток. Направление тока в этом транзисторе - от вывода эмиттера к выводу коллектора. Этот транзистор будет включен, когда клемма базы переместится в низкий уровень по сравнению с клеммой эмиттера. Транзистор PNP с символом показан ниже.

NPN транзистор

NPN также является одним из видов BJT (биполярных транзисторов) и включает в себя два полупроводниковых материала n-типа, которые разделены тонким полупроводниковым слоем p-типа. В транзисторе NPN основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда - дырки. Электроны, протекающие от вывода эмиттера к выводу коллектора, будут формировать ток, протекающий внутри вывода базы транзистора.

В транзисторе меньшая величина тока, подаваемого на вывод базы, может вызвать подачу большого количества тока от вывода эмиттера к коллектору. В настоящее время обычно используются BJT-транзисторы, так как подвижность электронов выше, чем подвижность дырок. NPN-транзистор с символом показан ниже.

Полевой транзистор

Полевые транзисторы состоят из 3-х областей: затвора, истока и стока. Различные биполярные транзисторы, полевые транзисторы - это устройства, управляемые напряжением. Напряжение, подаваемое на затвор, управляет током, протекающим от истока к стоку транзистора. Полевые транзисторы имеют очень высокий входной импеданс, от нескольких мегамом (МОм) до гораздо больших значений.

Из-за этого высокого входного импеданса через них проходит очень небольшой ток. (Согласно закону Ома, на ток обратно пропорционально влияет значение импеданса цепи. Если импеданс высокий, ток очень низкий.) Таким образом, оба полевых транзистора потребляют очень небольшой ток от источника питания схемы.

Полевые транзисторы

Таким образом, это идеально, поскольку они не нарушают работу силовых элементов исходной схемы, к которым они подключены. Они не приведут к перегрузке источника питания. Недостатком полевых транзисторов является то, что они не обеспечивают такое же усиление, какое можно получить от биполярных транзисторов.

Биполярные транзисторы лучше в том, что они обеспечивают большее усиление, хотя полевые транзисторы лучше в том, что они вызывают меньшую нагрузку, дешевле и проще в производстве. Полевые транзисторы бывают двух основных типов: полевые транзисторы JFET и полевые МОП-транзисторы. JFET и MOSFET очень похожи, но MOSFET имеют даже более высокие значения входного импеданса, чем JFET. Это вызывает еще меньшую нагрузку в цепи. Полевые транзисторы делятся на два типа, а именно JFET и MOSFET.

JFET

JFET расшифровывается как Junction-Field-Effect Transistor. Это простой, а также первый тип полевых транзисторов, которые используются в качестве резисторов, усилителей, переключателей и т. Д. Это устройство, управляемое напряжением, и в нем не используется ток смещения. После того, как напряжение приложено к клеммам затвора и истока, оно управляет потоком тока между истоком и стоком транзистора JFET.

В Переходный полевой транзистор (JUGFET или JFET) не имеет PN-переходов, но вместо него имеет узкую часть из полупроводникового материала с высоким удельным сопротивлением, формирующую «канал» кремния N-типа или P-типа, через который проходят основные носители с двумя омическими электрическими соединениями. на обоих концах обычно называются Источником и Источником соответственно.

Переходные полевые транзисторы

Существует две основные конфигурации полевого транзистора с N-каналом JFET и P-канальный JFET. Канал N-канального JFET легирован донорными примесями, что означает, что ток через канал отрицательный (отсюда и термин N-канал) в форме электронов. Эти транзисторы доступны как в P-канальном, так и в N-канальном исполнении.

МОП-транзистор

MOSFET или полевой транзистор металл-оксид-полупроводник наиболее часто используется среди всех типов транзисторов. Как следует из названия, он включает в себя вывод металлических ворот. Этот транзистор включает в себя четыре вывода, таких как исток, сток, затвор и подложка или корпус.

МОП-транзистор

По сравнению с BJT и JFET, полевые МОП-транзисторы имеют несколько преимуществ, поскольку они обеспечивают высокий импеданс i / p, а также низкий импеданс o / p. МОП-транзисторы в основном используются в схемах малой мощности, особенно при разработке микросхем. Эти транзисторы доступны в двух типах, таких как истощение и улучшение. Кроме того, эти типы подразделяются на типы P-канала и N-канала.

Главный особенности полевого транзистора включая следующее.

Он униполярен, потому что за передачу ответственны носители заряда, такие как электроны или дырки.
В полевом транзисторе входной ток будет протекать из-за обратного смещения. Следовательно, входной импеданс этого транзистора высокий.
Когда напряжение o / p полевого транзистора регулируется входным напряжением затвора, этот транзистор называется устройством, управляемым напряжением.
В полосе проводимости соединений нет. Таким образом, полевые транзисторы имеют меньше шума по сравнению с BJT.
Определение коэффициента усиления может быть выполнено с помощью крутизны, поскольку это отношение тока изменения o / p к изменению входного напряжения.
Импеданс полевого транзистора низкий.

Преимущества полевого транзистора

Преимущества полевого транзистора по сравнению с биполярным транзистором заключаются в следующем.

FET - это униполярное устройство, тогда как BJT - биполярное устройство.
FET - это устройство, управляемое напряжением, тогда как BJT - устройство, управляемое током.
Импеданс i / p полевого транзистора высокий, тогда как у BJT низкий
Уровень шума FET низкий по сравнению с BJT.
У полевого транзистора термическая стабильность высокая, тогда как у BJT низкая.
Характеристика усиления полевого транзистора может быть выполнена через крутизну, тогда как в BJT с усилением по напряжению

Применение полевого транзистора

Области применения полевого транзистора включают следующее.

Эти транзисторы используются в разных схемах для уменьшения эффекта нагрузки.
Они используются в нескольких схемах, таких как генераторы с фазовым сдвигом, вольтметры и буферные усилители.

Клеммы FET

Полевой транзистор имеет три вывода, такие как исток, затвор и сток, которые не похожи на выводы BJT. В FET терминал источника похож на терминал эмиттера BJT, тогда как терминал затвора аналогичен терминалу основания, а терминал стока - к терминалу коллектора.

“как генерировать переменный ток ”

Исходный терминал

В FET вывод истока - это тот вывод, через который носители заряда входят в канал.
Это похоже на вывод эмиттера BJT
Терминал источника может быть обозначен буквой «S».
Протекание тока через канал на выводе источника можно задать как IS.
Ворота Терминал
В полевом транзисторе терминал затвора играет важную роль в управлении потоком тока по каналу.
Протекание тока можно контролировать через вывод затвора, подав на него внешнее напряжение.
Вывод затвора представляет собой смесь двух выводов, которые связаны внутри и сильно легированы. Проводимость канала можно модулировать через терминал Gate.
Это похоже на базовый терминал BJT
Терминал ворот может быть обозначен буквой «G».
Поток тока через канал на выводе ворот можно указать как IG.

Сливной терминал

В FET вывод стока - это тот вывод, через который несущие покидают канал.
Это аналог клеммы коллектора в биполярном переходном транзисторе.
Напряжение стока в источник обозначено как VDS.
Сливной терминал может быть обозначен как D.
Поток тока, уходящий от канала на терминале слива, можно указать как ID.

Различные типы транзисторов

Существуют различные типы транзисторов в зависимости от их функции, такие как малосигнальный, малый коммутируемый, силовой, высокочастотный, фототранзистор, UJT. Некоторые виды транзисторов в основном используются для усиления или переключения.

Типы транзисторов с малым сигналом

Транзисторы малых сигналов используются в основном для усиления сигналов низкого уровня, но также могут хорошо работать в качестве переключателей. Эти транзисторы доступны через значение hFE, которое определяет, как транзистор усиливает входные сигналы. Диапазон типичных значений hFE составляет от 10 до 500, включая самые высокие номинальные значения тока коллектора (Ic) от 80 мА до 600 мА.

Эти транзисторы доступны в двух формах, таких как PNP и NPN. Наибольшие рабочие частоты этого транзистора имеют от 1 до 300 МГц. Эти транзисторы используются при усилении небольших сигналов, таких как несколько вольт, и просто, когда используется ток миллиампер. Силовой транзистор применим, когда используется большое напряжение, а также ток.

Типы транзисторов с малой коммутацией

Малые переключающие транзисторы используются как переключатели, а также как усилители. Типичные значения hFE для этих транзисторов находятся в диапазоне от 10 до 200, включая наименьший номинальный ток коллектора, который находится в диапазоне от 10 мА до 1000 мА. Эти транзисторы доступны в двух формах, таких как PNP и NPN.

Эти транзисторы не способны к усилению слабого сигнала транзисторов, которое может включать до 500 усилений. Так что это сделает транзисторы более удобными для переключения, хотя они могут использоваться в качестве усилителей для обеспечения усиления. Если вам потребуется дополнительное усиление, эти транзисторы будут лучше работать как усилители.

Силовые транзисторы

Эти транзисторы применимы там, где используется большая мощность. Вывод коллектора этого транзистора соединен с металлическим выводом базы, поэтому он работает как теплоотвод, отводящий избыточную мощность. Диапазон типичных номинальных мощностей в основном колеблется от примерно 10 Вт до 300 Вт, включая номинальные частоты от 1 МГц до 100 МГц.

Силовой транзистор

Значения максимального тока коллектора будут находиться в диапазоне от 1 А до 100 А. Силовые транзисторы доступны в формах PNP и NPN, тогда как транзисторы Дарлингтона доступны в формах PNP или NPN.

Высокочастотные типы транзисторов

Высокочастотные транзисторы используются особенно для небольших сигналов, которые работают на высоких частотах, и используются в приложениях для высокоскоростной коммутации. Эти транзисторы применимы в высокочастотных сигналах и должны иметь возможность включения / выключения на чрезвычайно высоких скоростях.

Применение высокочастотных транзисторов в основном включает усилители HF, UHF, VHF, MATV и CATV, а также генераторы. Диапазон максимальной номинальной частоты составляет около 2000 МГц, а максимальный ток коллектора находится в диапазоне от 10 мА до 600 мА. Их можно получить в формах PNP и NPN.

Фототранзистор

Эти транзисторы светочувствительны, и общий тип этого транзистора выглядит как биполярный транзистор, в котором вывод базы этого транзистора удален, а также заменен через светочувствительную область. Это причина того, что фототранзистор включает в себя просто два вывода вместо трех. Когда внешняя область остается в тени, устройство будет выключено.

Фототранзистор

В принципе, ток от областей коллектора к эмиттеру отсутствует. Но всякий раз, когда светочувствительная область подвергается воздействию дневного света, может создаваться небольшое количество базового тока, чтобы контролировать гораздо больший ток коллектора-эмиттера.

Как и обычные транзисторы, это могут быть как полевые транзисторы, так и биполярные транзисторы. Полевые транзисторы - это светочувствительные транзисторы, в отличие от фотобиполярных транзисторов. В фотобиполярных транзисторах свет используется для создания напряжения затвора, которое в основном используется для управления током сток-исток. Они очень чувствительны к изменениям света, а также более чувствительны по сравнению с биполярными фототранзисторами.

Типы однопереходных транзисторов

Однопереходные транзисторы (UJT) включают три вывода, которые работают полностью как электрические переключатели, поэтому они не используются как усилители. Как правило, транзисторы работают как переключатель, а также как усилитель. Однако UJT не дает никакого усиления из-за своей конструкции. Таким образом, он не предназначен для обеспечения достаточного напряжения, иначе тока.

Выводы этих транзисторов - это B1, B2 и вывод эмиттера. Работа этого транзистора проста. Когда напряжение существует между его эмиттерным или базовым выводом, будет небольшой ток от B2 к B1.

Однопереходный транзистор

Управляющие выводы в других типах транзисторов будут обеспечивать небольшой дополнительный ток, тогда как в UJT все наоборот. Основным источником транзистора является его эмиттерный ток. Прохождение тока от B2 к B1 - это просто небольшая часть всего комбинированного тока, что означает, что UJT не подходят для усиления, но они подходят для переключения.

Биполярный транзистор с гетеропереходом (ЛГБТ)

Биполярные транзисторы с гетеропереходом (HBT) AlgaAs / GaAs используются для цифровых и аналоговых микроволновых приложений с частотами вплоть до Ku-диапазона. HBT могут обеспечивать более высокую скорость переключения, чем кремниевые биполярные транзисторы, в основном из-за пониженного сопротивления базы и емкости между коллектором и подложкой. Обработка HBT требует менее сложной литографии, чем полевые транзисторы GaAs, поэтому производство HBT бесценно и может обеспечить лучший литографический выход.

Эта технология также может обеспечить более высокое напряжение пробоя и более простое широкополосное согласование импеданса, чем полевые транзисторы на основе GaAs. При оценке кремниевых биполярных переходных транзисторов (BJT), HBT демонстрируют лучшее представление с точки зрения эффективности инжекции эмиттера, сопротивления базы, емкости база-эмиттер и частоты среза. Они также обладают хорошей линейностью, низким фазовым шумом и высоким КПД. HBT используются как в прибыльных, так и в высоконадежных приложениях, таких как усилители мощности в мобильных телефонах и лазерные драйверы.

Транзистор Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона, который иногда называют «парой Дарлингтона», представляет собой схему транзистора, состоящую из двух транзисторов. Его изобрел Сидни Дарлингтон. Он похож на транзистор, но имеет гораздо более высокую способность получать ток. Схема может состоять из двух дискретных транзисторов или находиться внутри интегральной схемы.

Параметр hfe с Транзистор дарлингтона является ли каждый транзистор hfe взаимно перемноженным. Схема полезна в усилителях звука или в датчике, который измеряет очень небольшой ток, который проходит через воду. Он настолько чувствителен, что может улавливать ток через кожу. Если вы подключите его к куску металла, вы можете построить сенсорную кнопку.

Транзистор Дарлингтона

Транзистор Шоттки

Транзистор Шоттки представляет собой комбинацию транзистора и диод Шоттки что предотвращает насыщение транзистора за счет отклонения крайнего входного тока. Его также называют транзистором с зажимом Шоттки.

Транзистор с несколькими эмиттерами

Транзистор с несколькими эмиттерами - это специализированный биполярный транзистор, часто используемый в качестве входов транзисторная логика (TTL) NAND логические ворота . Входные сигналы подаются на излучатели. Ток коллектора перестает течь просто, если все эмиттеры управляются логическим высоким напряжением, таким образом выполняя логический процесс NAND с использованием одного транзистора. Транзисторы с несколькими эмиттерами заменяют диоды DTL и позволяют сократить время переключения и рассеиваемую мощность.

МОП-транзистор с двойным затвором

Одной из разновидностей полевого МОП-транзистора, который особенно популярен в нескольких ВЧ-приложениях, является МОП-транзистор с двумя затворами. MOSFET с двойным затвором используется во многих ВЧ и других приложениях, где требуются два управляющих затвора последовательно. МОП-транзистор с двумя затворами по сути является формой МОП-транзистора, в котором два затвора построены по длине канала один за другим.

Таким образом, оба затвора влияют на уровень тока, протекающего между истоком и стоком. Фактически, двухзатворный полевой МОП-транзистор можно рассматривать как работу двух последовательно соединенных полевых МОП-транзисторов. Оба затвора влияют на общую работу MOSFET и, следовательно, на выход. МОП-транзистор с двойным затвором может использоваться во многих приложениях, включая РЧ-смесители / умножители, РЧ-усилители, усилители с регулировкой усиления и т.п.

Лавинный транзистор

Лавинный транзистор - это транзистор с биполярным переходом, предназначенный для обработки в области характеристик напряжения коллектор-ток / коллектор-эмиттер за пределами напряжения пробоя коллектор-эмиттер, называемой областью лавинного пробоя. Эта область характеризуется лавинным пробоем, аналогичным таунсендовскому разряду для газов, и отрицательным дифференциальным сопротивлением. Работа в области лавинного пробоя называется работой в лавинном режиме: она дает лавинным транзисторам возможность коммутировать очень высокие токи с временем нарастания и спада менее наносекунд (время перехода).

Транзисторы, специально не предназначенные для этой цели, могут иметь достаточно стабильные лавинные свойства, например, 82% образцов высокоскоростного переключателя 15 В 2N2369, изготовленных за 12-летний период, были способны генерировать импульсы лавинного пробоя с временем нарастания 350 ps или меньше, используя источник питания 90 В, как пишет Джим Уильямс.

Диффузионный транзистор

Диффузионный транзистор - это транзистор с биполярным переходом (BJT), образованный диффузией легирующих добавок в полупроводниковую подложку. Процесс диффузии был реализован позже, чем процессы соединения сплавов и выращивания соединений для изготовления BJT. Bell Labs разработала первый прототип диффузионных транзисторов в 1954 году. Первоначальные диффузионные транзисторы были транзисторами с диффузной базой.

У этих транзисторов все еще были эмиттеры из сплава, а иногда и коллекторы из сплава, как в более ранних транзисторах с переходом из сплава. В подложку распылялась только основа. Иногда коллектор производился из подложки, но в транзисторах, таких как диффузионные транзисторы из микролегированного сплава Philco, подложка составляла основную часть базы.

Применение типов транзисторов

Соответствующее применение силовых полупроводников требует понимания их максимальных номинальных и электрических характеристик, информация, которая представлена в техническом описании устройства. Хорошая практика проектирования использует пределы таблицы, а не информацию, полученную из небольших партий образцов. Рейтинг - это максимальное или минимальное значение, ограничивающее возможности устройства. Действия с превышением номинального значения могут привести к необратимой деградации или отказу устройства. Максимальные рейтинги означают экстремальные возможности устройства. Их нельзя использовать в качестве конструктивных обстоятельств.

“принципиальная схема зарядного устройства с автоматическим отключением ”

Характеристика - это мера производительности устройства в отдельных условиях эксплуатации, выраженная минимальными, характеристическими и / или максимальными значениями или отображаемая графически.

Таким образом, это все о что такое транзистор и различные типы транзисторов и их применения. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию или для реализации проектов в области электротехники и электроники , пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова основная функция транзистора?