Tipus de transistors i la seva aplicació

La paraula "transistor" es forma a partir de dues paraules: transferència i resistència. La primera paraula es tradueix de l'anglès com a "transmissió", la segona - "resistència". D’aquesta manera transistor És un tipus de resistència especial, que està regulat per la tensió entre la base i l'emissor (corrent de base) a transistors bipolarsi la tensió entre la porta i la font de transistors amb efecte de camp.

Inicialment, es van proposar diversos noms per a aquest dispositiu semiconductor: un trodi semiconductor, un trípode cristal·lí, un lotatron, però, com a resultat, es van centrar en el nom de "transistor" proposat per John Pierce, un enginyer i escriptor de ciència ficció amic de William Shockley.

Per començar, aprofundim una mica en la història i, a continuació, considerem alguns tipus de transistors dels components electrònics habituals al mercat actualment.

William Shockley, Walter Brattain i John Bardin, treballant com a equip als laboratoris Bell Labs, el 16 de desembre de 1947 van crear el primer transistor bipolar operatiu, que va ser demostrat per científics oficialment i públicament el 23 de desembre d'aquell any. Era un transistor puntual.

Després de gairebé dos anys i mig, va aparèixer el primer transistor d’unió de germani, després un transistor de taula de difusió fusionada, electroquímica i, finalment, el 1958 Texas Instruments va llançar el primer transistor de silici, després, el 1959, va crear el primer transistor pla de silici per Jean Ernie, Com a resultat d'això, el germani va ser substituït pel silici i la tecnologia plana va tenir lloc en la principal tecnologia de producció de transistors.

En equitat, observem que el 1956, William Shockley, John Bardin i Walter Brattain van rebre el premi Nobel de física "per l'estudi dels semiconductors i el descobriment de l'efecte transistor".

Pel que fa als transistors amb efectes de camp, les primeres sol·licituds de patents es van presentar a mitjan els anys 20 del segle XX, per exemple, el físic Julius Edgar Lilienfeld, a Alemanya, va patentar el principi dels transistors amb efecte de camp el 1928. No obstant això, el transistor d'efecte de camp directe va ser patentat per primera vegada el 1934 pel físic alemany Oscar Hail.

El funcionament d’un transistor d’efecte de camp utilitza bàsicament l’efecte electrostàtic del camp, és físicament més senzill, perquè la idea de transistors d’efecte de camp va aparèixer abans que la idea de transistors bipolars. El primer transistor amb efectes de camp es va fabricar per primera vegada el 1960. Com a resultat, més a prop dels anys 90 del segle XX, la tecnologia MOS (tecnologia de transistors d'efecte de camp de metall-òxid-semiconductor) va començar a dominar en moltes indústries, inclòs el sector informàtic.

En la majoria d’aplicacions, els transistors han substituït els tubs de buit, s’ha produït una veritable revolució del silici en la creació de circuits integrats. Així doncs, avui en dia en tecnologia analògica s’utilitzen més sovint transistors bipolars, i en tecnologia digital, principalment transistors amb efectes de camp.

El dispositiu i principi de funcionament del camp i transistors bipolars - Aquests són els temes d’articles individuals, per la qual cosa no ens centrarem en aquestes subtileses, sinó que considerem el tema des d’un punt de vista purament pràctic amb exemples específics.

Com ja sabeu, segons la tecnologia de fabricació, els transistors es divideixen en dos tipus: efecte de camp i bipolar. Al seu torn, els bipolars es divideixen per la conductivitat en transistors n-p-n de conductivitat inversa i transistors p-n-p de conductivitat directa. Els transistors d'efecte de camp són, respectivament, amb un canal de tipus n i de tipus p. La porta del transistor amb efectes de camp es pot aïllar (IGBTs) o com a unió de pn. JoTransistors GBT vine amb un canal integrat o amb un canal induït.

Els camps d'aplicació dels transistors estan determinats per les seves característiques i els transistors poden funcionar en dos modes: en clau o en amplificador.En el primer cas, el transistor està totalment obert o totalment tancat durant el funcionament, cosa que permet controlar l’alimentació de càrregues importants, utilitzant un petit corrent per al control. I en l'amplificació, o d'una altra manera - en el mode dinàmic, la propietat del transistor s'utilitza per canviar el senyal de sortida amb un petit canvi en el senyal de control d'entrada. A continuació, considerem exemples de diversos transistors.

2N3055 - transistor n-p-n bipolar al paquet TO-3. És popular com a element de les etapes de sortida d’amplificadors de so d’alta qualitat, on funciona en mode dinàmic. Normalment s'utilitza conjuntament amb el conjunt complementari p-n-p MJ2955. Aquest transistor també pot funcionar en mode clau, per exemple, en transformadors de baixa freqüència convertidors 12 per 220 volts 50 Hz, un parell de 2n3055 controla un convertidor push-pull.

Cal destacar que la tensió del col·lector-emissor d’aquest transistor durant el funcionament pot arribar a 70 volts i els 15 amperes actuals. El cas TO-3 us permet fixar-lo convenientment en un radiador si cal. El coeficient de transferència de corrent estàtic és de 15 a 70, això és suficient per controlar eficaçment fins i tot càrregues potents, malgrat que la base del transistor pot suportar corrent de fins a 7 amperis. Aquest transistor pot funcionar a freqüències de fins a 3 MHz.

KT315: una llegenda entre els transistors bipolars domèstics de baixa potència. Aquest transistor n-p-n va veure per primera vegada la llum del 1967 i fins avui és popular en l’entorn de ràdio aficionats. Una parella complementària a aquesta és KT361. Ideal per a modes dinàmics i claus en circuits de baixa potència.

A un voltatge màxim emissor del col·lector emissor de 60 volts, aquest transistor d'alta freqüència és capaç de passar per si mateix un corrent de fins a 100 mA, i la seva freqüència de tall és d'almenys 250 MHz. El coeficient de transferència actual arriba a 350, malgrat que el corrent base està limitat a 50 mA.

Inicialment, el transistor es produïa només en una caixa de plàstic KT-13, 7 mm d'ample i 6 mm d'alçada, però recentment també es pot trobar en el cas TO-92, per exemple, fabricat per Integral OJSC.

KP501 - transistor de canal n d'efecte de camp de baixa potència amb porta aïllada. Té un canal n enriquit, la resistència de 10 a 15 ohms, segons la modificació (A, B, C). Aquest transistor està dissenyat, tal com el posiciona el fabricant, per utilitzar-lo en equips de comunicació, en telèfons i altres equips electrònics.

Aquest transistor es pot anomenar senyal. Petit paquet TO-92, tensió de drenatge màxima: fins a 240 volts, corrent de drenatge màxim - fins a 180 mA. Capacitat de l'obturador inferior a 100 pF. Cal destacar especialment que la tensió llindar de l'obturador és d'1 a 3 volts, la qual cosa permet implementar el control amb uns costos molt baixos. Ideal com a convertidor de nivell de senyal.

irf3205 - transistor d'efecte de camp HEXFET amb canal n. És popular com a clau d’energia per impulsar els inversors d’alta freqüència, per exemple els automòbils. Mitjançant la connexió paral·lela de diversos edificis, és possible construir convertidors dissenyats per a corrents significatius.

El corrent màxim per a un transistor d’aquest tipus arriba als 75A (la construcció del recinte TO-220 el restringeix), i el voltatge màxim de la font de drenatge és de 55 volts. La resistència del canal és de només 8 mOhm. Una capacitat d'obturador de 3250 pF requereix l'ús d'un controlador potent per controlar a altes freqüències, però avui no és un problema.

Transistor bipolar (IGBT) de la porta aïllada FGA25N120ANTD en paquet TO-3P. És capaç de suportar la tensió de desguàs-font de 1200 volts, el corrent de drenatge màxim és de 50 amperes. Una característica de la fabricació de transistors IGBT moderns d’aquest nivell ens permet classificar-los com a d’alta tensió.

El camp d’aplicació són convertidors de potència de tipus inversor, com ara calefactors d’inducció, màquines de soldar i altres convertidors d’alta freqüència, dissenyats per a subministrament d’alta tensió. Ideal per a convertidors de ressonància de pont d’alta potència i mig pont, així com per operar en condicions de commutació dura, hi ha un díode integrat d’alta velocitat.

Aquí es van examinar només alguns tipus de transistors, i això només és una petita part de l’abundància de models de components electrònics actuals al mercat.

D’una manera o una altra, podeu triar fàcilment el transistor adequat per als vostres propòsits, ja que la documentació per a ells està disponible avui en forma de fulls de dades, en els quals es presenten de manera exhaustiva totes les característiques. Els tipus de casos de transistors moderns són diferents, i per al mateix model sovint hi ha disponibles versions SMD i sortides.