Транзистор - это полупроводниковое устройство, которое было изобретено в 1947 году в Bell Lab Уильямом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Хаузером Браттейном. Это основной строительный блок любых цифровых компонентов. Самый первый изобретенный транзистор был точечный транзистор . Основная функция транзистор заключается в усилении слабых сигналов и их соответствующем регулировании. Транзистор состоит из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или арсенид галлия. Они подразделяются на два типа в зависимости от их структуры: биполярный соединительный транзистор BJT (транзисторы, такие как соединительный транзистор, NPN-транзистор, PNP-транзистор) и полевой транзистор на полевых транзисторах (транзисторы, такие как соединительный транзистор и металлооксидный транзистор, N-канальный MOSFET). , P-канальный MOSFET), а также функциональность (например, малосигнальный транзистор, малый переключающий транзистор, силовой транзистор, высокочастотный транзистор, фототранзистор, однопереходные транзисторы). Он состоит из трех основных частей: эмиттера (E), базы (B) и коллектора (C) или источника (S), стока (D) и затвора (G).

Что такое силовой транзистор?

Трехконтактное устройство, которое разработано специально для управления высоким номинальным током - напряжением и обработки большого количества уровней мощности в устройстве или цепи, представляет собой силовой транзистор. В классификация силовых транзисторов включая следующее.

Биполярный переходной транзистор (BJT)
Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзисторы)
Транзистор статической индукции (SIT)
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).

Биполярный переходной транзистор

BJT - это биполярный переходной транзистор, способный обрабатывать два полярности (дырки и электроны), его можно использовать как переключатель или как усилитель, а также как устройство контроля тока. Ниже приведены характеристики Мощность BJT , они есть

Он имеет больший размер, поэтому через него может протекать максимальный ток.
Напряжение пробоя высокое
Он имеет более высокую токонесущую способность и высокую управляемость.
Он имеет более высокое падение напряжения в открытом состоянии
Приложение высокой мощности.

МОП-металл-оксид-полупроводник-полевой транзистор- (MOSFETs) -FETs

MOSFET - это подкласс полевого транзистора. Это трехконтактное устройство, содержащее выводы истока, базы и стока. Функциональность MOSFET зависит от ширины канала. То есть при широкой ширине канала работает качественно. Ниже приведены характеристики полевого МОП-транзистора.

Он также известен как регулятор напряжения.
Входной ток не требуется
Высокое входное сопротивление.

Статический индукционный транзистор

Это устройство с тремя вертикально ориентированными выводами с высокой мощностью и частотой. Основным преимуществом транзистора статической индукции является то, что он имеет более высокое напряжение пробоя по сравнению с полевым транзистором FET. Ниже приведены характеристики транзистора статической индукции.

статическая индукция-транзистор

Длина канала небольшая
Шум меньше
Включение и выключение через несколько секунд
Конечное сопротивление низкое.

Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

Как следует из названия, IGBT представляет собой комбинацию транзистора FET и BJT, функция которого основана на его затворе, где транзистор может быть включен или выключен в зависимости от затвора. Они обычно применяются в устройствах силовой электроники, таких как инверторы, преобразователи и источники питания. Ниже приведены характеристики биполярного транзистора с изолированным затвором (IGBT).

биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)

На входе в схему потери меньше
более высокий коэффициент усиления мощности.

Структура силового транзистора

Силовой транзистор BJT - это вертикально ориентированное устройство с большой площадью поперечного сечения с чередующимися слоями P и N, соединенными вместе. Он может быть разработан с использованием П-Н-П или N-P-N транзистор.

pnp-and-npn-транзистор

Следующая конструкция показывает тип P-N-P, который состоит из трех выводов: эмиттера, базы и коллектора. Если вывод эмиттера соединен с высоколегированным слоем n-типа, ниже которого присутствует умеренно легированный p-слой с концентрацией 1016 см-3, и слаболегированный n-слой с концентрацией 1014 см-3, который также называется Область дрейфа коллектора, где область дрейфа коллектора определяет напряжение пробоя устройства, а внизу он имеет слой n +, который представляет собой высоколегированный слой n-типа с концентрацией 1019 см-3, где коллектор вытравливается на пользовательский интерфейс.

NPN-мощность-транзистор-конструкция

Работа силового транзистора

Силовой транзистор BJT работает в четырех рабочих регионах:

Отрезанная область
Активный регион
Квазинасыщенная область
Область жесткого насыщения.

Говорят, что силовой транзистор находится в режиме отсечки, если силовой транзистор n-p-n подключен в обратном направлении. предвзятость куда

case (i): Клемма базы транзистора подключена к отрицательной клемме, а клеммы эмиттера транзистора подключены к положительной клемме.

случаи): Коллекторный вывод транзистора подключен к отрицательному, а базовый вывод транзистора подключен к положительному, то есть база-эмиттер, а коллектор-эмиттер имеет обратное смещение.

область отсечки силового транзистора

Следовательно, не будет потока выходного тока на базу транзистора, где IBE = 0, а также не будет выходного тока, протекающего через коллектор к эмиттеру, поскольку IC = IB = 0, что указывает на то, что транзистор находится в выключенном состоянии, что является отрезанный регион. Но небольшая часть токов утечки отбрасывает транзистор от коллектора к эмиттеру, то есть ICEO.

Говорят, что транзистор находится в неактивном состоянии только тогда, когда область база-эмиттер имеет прямое смещение, а область коллектор-база - обратное смещение. Следовательно, будет протекание тока IB в базе транзистора и протекание тока IC через коллектор к эмиттеру транзистора. Когда IB увеличивается, IC также увеличивается.

активная область силового транзистора

Говорят, что транзистор находится в стадии квазинасыщения, если база-эмиттер и коллектор-база соединены при прямом смещении. Говорят, что транзистор находится в состоянии жесткого насыщения, если база-эмиттер и коллектор-база соединены с прямым смещением.

область насыщения силового транзистора

Выходные характеристики V-I силового транзистора

Выходные характеристики могут быть откалиброваны графически, как показано ниже, где ось X представляет VCE, а ось Y представляет IC.

выходные характеристики

На приведенном ниже графике представлены различные области, такие как область отсечки, активная область, область жесткого насыщения, область квазинасыщения.
Для разных значений VBE существуют разные значения тока IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
Когда нет тока, это означает, что транзистор выключен. Но мало текущих потоков, которые являются ICEO.
Для увеличенного значения IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. Где IB0 - минимальное значение, а IB6 - максимальное значение. Когда VCE увеличивается, ICE тоже немного увеличивается. Где IC = ßIB, следовательно, устройство известно как устройство управления током. Это означает, что устройство находится в активной области, которая существует в течение определенного периода.
Как только микросхема достигает максимума, транзистор переключается в область насыщения.
Где он имеет две области насыщения, область квазинасыщения и область жесткого насыщения.
Говорят, что транзистор находится в области квазинасыщения тогда и только тогда, когда скорость переключения с включения на выключение или с выключения на включение высокая. Этот тип насыщения наблюдается в среднечастотном приложении.
В то время как в области жесткого насыщения транзистору требуется определенное количество времени, чтобы переключиться из включенного в выключенное или выключенного во включенное состояние. Этот тип насыщения наблюдается в низкочастотных приложениях.

Преимущества

Преимущества силового BJT:

Повышение напряжения высокое
Плотность тока высокая
Прямое напряжение низкое
Прирост пропускной способности большой.

Недостатки

Недостатки силового BJT:

Термическая стабильность низкая
Это шумнее
Контроль - это немного сложно.

Приложения

Применения Power BJT:

Импульсные источники питания ( SMPS )
Реле
Усилители мощности
Преобразователи постоянного тока в переменный
Цепи управления мощностью.

FAQs

1). Разница между транзистором и силовым транзистором?

Транзистор - это электронное устройство с тремя или четырьмя выводами, в котором при подаче входного тока на пару выводов транзистора можно наблюдать изменение тока на другом выводе этого транзистора. Транзистор действует как переключатель или усилитель.

В то время как силовой транзистор действует как радиатор, защищающий схему от повреждений. По размеру он больше обычного транзистора.

2). В какой области транзистора он быстрее переключается с включения на выключение или с выключения на включение?

Силовой транзистор, когда он находится в квазинасыщении, быстрее переключается с включения на выключение или с выключения на включение.

3). Что означает N в транзисторе NPN или PNP?

N в транзисторах типа NPN и PNP представляет собой тип используемых носителей заряда, который в N-типе состоит из электронов. Следовательно, в NPN два носителя заряда N-типа зажаты между двумя носителями заряда P-типа, а в PNP один носитель заряда N-типа зажат между двумя носителями заряда P-типа.

4). Какая единица измерения у транзистора?

Стандартными единицами измерения транзистора для электрических измерений являются Ампер (А), Вольт (В) и Ом (Ом) соответственно.

5). Транзистор работает на переменном или постоянном токе?

Транзистор - это переменный резистор, который может работать как с переменным, так и с постоянным током, но не может преобразовывать переменный ток в постоянный или постоянный в переменный.

Транзистор - основной компонент цифровая система , они бывают двух типов в зависимости от их структуры и функциональности. Транзистор, который используется для управления большим напряжением и током, представляет собой силовой BJT (биполярный транзистор), представляющий собой силовой транзистор. Он также известен как устройство управления током-напряжением, которое работает в 4 областях: отсечка, активная, квазинасыщение и жесткое насыщение в зависимости от источников питания, подаваемых на транзистор. Основным преимуществом силового транзистора является то, что он действует как устройство регулирования тока.