Различни видове транзистори и техните функции

Транзисторът е активен компонент, който установява всички електронни вериги. Те се използват като усилватели и комутационен апарат. Като усилватели, те се използват във високо и ниско ниво, честотни каскади, осцилатори, модулатори, детектори и във всяка схема, която трябва да изпълнява функция. В цифровите схеми те се използват като превключватели. Има огромен брой производители приблизително по света, които произвеждат полупроводници (транзисторите са членове на това семейство апарати), така че има точно хиляди различни видове. Има транзистори с ниска, средна и голяма мощност, за работа с високи и ниски честоти, за работа с много висок ток и или високо напрежение. Тази статия дава преглед на това, което е транзистор, различни видове транзистори и техните приложения.

Какво е транзистор

Транзисторът е електронно оборудване. Изработва се чрез полупроводник p и n тип. Когато полупроводник е поставен в центъра между същия тип полупроводници, устройството се нарича транзистори. Можем да кажем, че транзисторът е комбинацията от два диода, това е връзка обратно към гърба. Транзисторът е устройство, което регулира тока или напрежението и действа като бутон или портал за електронни сигнали.

Видове транзистори

Транзисторите се състоят от три слоя a полупроводниково устройство , всеки способен да движи ток. Полупроводникът е материал като германий и силиций, който провежда електричеството по 'полу-ентусиазиран' начин. Той е навсякъде между истински проводник като мед и изолатор (подобно на обвитите с пластмаса грубо жици).

Транзисторен символ

Изложена е схематична форма на n-p-n и p-n-p транзистор. В схемата е използвана форма, изтеглена връзка. Символът със стрелка определя тока на излъчвателя. В n-p-n връзката идентифицираме, че електроните се вливат в емитера. Това означава, че консервативният ток изтича от излъчвателя, както е посочено от изходящата стрелка. По същия начин може да се види, че за връзката p-n-p консервативният ток се влива в излъчвателя, както е изложено от стрелката навътре на фигурата.

PNP и NPN транзистори

Има толкова много видове транзистори и всеки от тях се различава по своите характеристики и всеки има своите предимства и недостатъци. Някои видове транзистори се използват най-вече за превключване на приложения. Други могат да се използват както за превключване, така и за усилване. И все пак, други транзистори са в специална група, всички свои собствени, като например фототранзистори , които реагират на количеството светлина, която свети върху него, за да произведе ток през него. По-долу е даден списък на различните видове транзистори, ще разгледаме характеристиките, които ги създават

Кои са двата основни типа транзистори?

Транзисторите се класифицират в два типа като BJT и FET.

Биполярен транзистор за свързване (BJT)

Биполярни транзистори за свързване са транзистори, които са изградени от 3 области, основата, колектора и излъчвателя. Транзисторите с биполярна връзка, различни транзистори с полево транзистор, са устройства, управлявани по ток. Малък ток, влизащ в основната област на транзистора, причинява много по-голям токов поток от излъчвателя към областта на колектора. Биполярните транзистори за свързване се предлагат в два основни типа, NPN и PNP. NPN транзистор е този, в който по-голямата част от носителите на ток са електрони.

Електронът, протичащ от излъчвателя към колектора, формира основата на по-голямата част от токовия поток през транзистора. Други видове заряд, дупки, са малцинство. PNP транзисторите са обратното. В PNP транзисторите по-голямата част от носещите отвори за ток. Транзисторите BJT се предлагат в два типа, а именно PNP и NPN

Биполярни съединителни транзисторни щифтове

PNP транзистор

Този транзистор е друг вид BJT - биполярни съединителни транзистори и съдържа два полупроводникови материала тип p. Тези материали са разделени през тънък полупроводников слой от n-тип. В тези транзистори повечето носители на заряд са дупки, докато малцинствените носители на заряд са електрони.

В този транзистор символът със стрелка показва конвенционалния токов поток. Посоката на токовия поток в този транзистор е от клемата на емитера към клемата на колектора. Този транзистор ще бъде включен, след като базовият терминал бъде изтеглен на НИСКО в сравнение с терминала на емитер. PNP транзисторът със символ е показан по-долу.

NPN транзистор

NPN също е един вид BJT (биполярни транзистори за свързване) и включва два полупроводникови материала от n-тип, които са разделени през тънък полупроводников слой от тип p. В транзистора NPN повечето носители на заряд са електрони, докато малцинствените носители на заряд са дупки. Електроните, протичащи от извода на излъчвателя към извода на колектора, ще формират текущия поток в основния извод на транзистора.

В транзистора по-малкото количество захранване с ток на базовия терминал може да доведе до подаване на огромно количество ток от изхода на емитер към колектора. Понастоящем често използваните BJT са NPN транзистори, тъй като мобилността на електроните е по-висока в сравнение с мобилността на дупките. Транзисторът NPN със символ е показан по-долу.

Транзистор с полеви ефекти

Транзистори с полеви ефекти се състоят от 3 региона, порта, източник и канализация. Различни биполярни транзистори, полевите транзистори са устройства, контролирани по напрежение. Напрежение, поставено на портата, контролира токовия поток от източника към изтичането на транзистора. Транзисторите с полеви ефекти имат много висок входен импеданс, от няколко мега ома (MΩ) на съпротивление до много, много по-големи стойности.

Този висок входен импеданс ги кара да преминават много малко ток през тях. (Според закона на ома токът се влияе обратно от стойността на импеданса на веригата. Ако импедансът е висок, токът е много нисък.) Така че и двете полеви транзистори изтеглят много малко ток от източника на захранване на веригата.

Транзистори с полеви ефекти

По този начин това е идеално, защото те не нарушават оригиналните захранващи елементи на веригата, към които са свързани. Те няма да доведат до зареждане на източника на захранване. Недостатъкът на FET е, че те няма да осигурят същото усилване, което би могло да се получи от биполярни транзистори.

Биполярните транзистори превъзхождат факта, че осигуряват по-голямо усилване, въпреки че полевите транзистори са по-добри, тъй като причиняват по-малко натоварване, по-евтини и по-лесни за производство. Транзисторите с полеви ефекти се предлагат в два основни типа: JFET и MOSFET. JFET и MOSFET са много сходни, но MOSFET имат дори по-високи стойности на входния импеданс от JFET. Това води до още по-малко натоварване във верига. FET транзисторите се класифицират в два типа, а именно JFET и MOSFET.

JFET

JFET означава транзистор Junction-Field-Effect. Това е просто, както и първоначален тип полеви транзистори, които се използват като резистори, усилватели, превключватели и т.н. Това е устройство с контролирано напрежение и не използва никакъв отклонителен ток. След като напрежението е приложено между терминалите на портата и източника, то контролира текущия поток между източника и източването на транзистора JFET.

The Транзистор с полеви ефекти на кръстовището (JUGFET или JFET) няма PN-кръстовища, но на негово място има тясна част от полупроводников материал с високо съпротивление, образуващ „Канал“ от N-тип или P-тип силиций, за да преминават през повечето носители с две омични електрически връзки в двата края обикновено се нарича съответно източване и източник.

Транзистори с полеви възли на кръстовището

Има две основни конфигурации на свързващ полеви транзистор, N-канален JFET и P-канален JFET. Каналът на N-канал JFET е легиран с донорни примеси, което означава, че потокът на ток през канала е отрицателен (оттук и терминът N-канал) под формата на електрони. Тези транзистори са достъпни както в P-канален, така и в N-канален тип.

MOSFET

Транзисторът с полеви ефект MOSFET или метал-оксид-полупроводник се използва най-често сред всички видове транзистори. Както подсказва името, той включва терминала на металната порта. Този транзистор включва четири терминала като източник, дренаж, затвор и субстрат или корпус.

MOSFET

В сравнение с BJT и JFET, MOSFET има няколко предимства, тъй като осигурява висок i / p импеданс, както и нисък o / p импеданс. MOSFET се използват главно в схеми с ниска мощност, особено при проектирането на чипове. Тези транзистори се предлагат в два вида като изчерпване и подобряване. Освен това тези типове се категоризират в P-channel и N-channel типове.

Основното характеристики на FET включват следното.

• Той е еднополюсен, тъй като носителите на заряд като електрони или дупки са отговорни за предаването.
• При FET входният ток ще тече поради обратното отклонение. Следователно входният импеданс на този транзистор е висок.
• Когато o / p напрежението на полевия транзистор се контролира през входното напрежение на портата, тогава този транзистор се нарича устройство, контролирано от напрежение.
• В проводниковата лента няма кръстовища. Така че БНТ имат по-малко шум в сравнение с BJT.
• Характеризирането на печалбата може да се направи с транспроводимост, тъй като това е съотношението на променливия ток o / p и промяната на входното напрежение
• O / p импедансът на полевия транзистор е нисък.

Предимства на БНТ

Предимствата на FET в сравнение с BJT включват следното.

• FET е еднополюсно устройство, докато BJT е биполярно устройство
• FET е устройство, задвижвано от напрежение, докато BJT е устройство, задвижвано от ток
• I / p импедансът на FET е висок, докато BJT има нисък
• Нивото на шума на FET е ниско в сравнение с BJT
• При БНТ термичната стабилност е висока, докато BJT има ниска.
• Характеристиката на печалбата на полевия транзистор може да се направи чрез свръхпроводимост, докато в BJT с усилване на напрежението

Приложения на БНТ

Приложенията на FET включват следното.

• Тези транзистори се използват в различни вериги за намаляване на ефекта на натоварване.
• Те се използват в няколко вериги като осцилатори с фазово изместване, волтметри и буферни усилватели.

FET терминали

FET има три терминала като източник, порта и източване, които не са подобни на терминалите на BJT. В FET терминалът Source е подобен на терминала Emitter на BJT, докато терминалът Gate е подобен на терминала Base & Drain терминал на терминала Collector.

Изходен терминал

• При FET терминалът източник е този, през който носителите на заряд влизат в канала.
• Това е подобно на излъчвателния терминал на BJT
• Изходният терминал може да бъде представен с „S“.
• Потокът на ток през канала на изходния терминал може да бъде определен като IS.
  Портален терминал
• При FET терминалът Gate играе съществена роля за контрол на потока на тока през канала.
• Потокът на ток може да се контролира през терминала на портата чрез осигуряване на външно напрежение към него.
• Порталният терминал представлява комбинация от два терминала, които са свързани вътре и са силно легирани. Проводимостта на канала може да се модулира през терминала Gate.
• Това е подобно на базовия терминал на BJT
• Терминалът на порта може да бъде представен с „G“.
• Потокът на ток през канала на терминала Gate може да бъде определен като IG.

Терминал за източване

• При FET терминалът за източване е този, през който носителите напускат канала.
• Това е аналогично на колекторния терминал в биполярен транзистор.
• Напрежението източване към източник е обозначено като VDS.
• Терминалът за източване може да бъде означен като D.
• Потокът на ток, отдалечаващ се от канала на изтичащия терминал, може да бъде посочен като ID.

Различни видове транзистори

Налични са различни видове транзистори въз основа на функцията като малък сигнал, малък комутатор, мощност, високочестотен, фототранзистор, UJT. Някои видове транзистори се използват главно за усилване, иначе превключващи цели.

Видове малки сигнали на транзистори

Малките сигнални транзистори се използват главно за усилване на сигнали от ниско ниво, но могат да функционират добре и като превключватели. Тези транзистори се предлагат чрез hFE стойност, която определя как транзисторът усилва входните сигнали. Диапазонът на типичните стойности на hFE е от 10 до 500, включително най-високият ток на колектора (Ic) варира от 80 mA до 600 mA.

Тези транзистори се предлагат в две форми като PNP и NPN. Най-високите работни честоти на този транзистор имат от 1 до 300 MHz. Тези транзистори се използват при усилване на малки сигнали като няколко волта и просто когато се използва мелничен ампер ток. Силовият транзистор е приложим, когато се използва огромно напрежение, както и ток.

Малки превключващи типове транзистори

Малките превключващи транзистори се използват като превключватели, както и усилватели. Типичните hFE стойности за тези транзистори варират от 10 до 200, включително номиналните колекторни токове, които варират от 10 mA до 1000 mA. Тези транзистори се предлагат в две форми като PNP и NPN

Тези транзистори не са способни на усилването с малък сигнал на транзисторите, което може да включва до 500 усилвания. Така че това ще направи транзисторите по-полезни за превключване, въпреки че те могат да се използват като усилватели за осигуряване на усилване. След като се нуждаете от допълнителна печалба, тогава тези транзистори ще функционират по-добре като усилватели.

Силови транзистори

Тези транзистори са приложими, когато се използва много мощност. Колекторният терминал на този транзистор е свързан с основния терминал на метала, така че той работи като радиатор за разтваряне на излишната мощност. Обхватът на типичните номинални мощности варира главно от приблизително 10 W до 300 W, включително честотни стойности, които варират от 1 MHz - 100 MHz.

Силов транзистор

Стойностите на най-високия ток на колектора ще варират между 1A - 100 A. Силовите транзистори се предлагат във форми PNP и NPN, докато транзисторът Дарлингтън се предлага във форми PNP или NPN.

Високочестотни типове транзистори

Високочестотните транзистори се използват особено за малки сигнали, които работят при високи честоти и се използват във високоскоростни комутационни приложения. Тези транзистори са приложими във високочестотни сигнали и трябва да могат да се включват / изключват при изключително високи скорости.

Приложенията на високочестотните транзистори включват главно HF, UHF, VHF, MATV и CATV усилвател, както и приложения на осцилатори. Диапазонът на максималната честота е около 2000 MHz и най-високите колекторни токове варират от 10 mA - 600 mA. Те се получават както в PNP, така и в NPN форми.

Фототранзистор

Тези транзистори са чувствителни към светлина и често срещаният тип този транзистор прилича на биполярен транзистор, където основният проводник на този транзистор се отстранява, както и се променя през светлочувствителна област. Това е причината фототранзисторът да включва просто два терминала на мястото на трите терминала. След като външният регион бъде засенчен, устройството ще бъде изключено.

Фототранзистор

По принцип няма поток на ток от зоните на колектора към излъчвателя. Но всеки път, когато областта на светлочувствителността е изложена на дневна светлина, тогава може да се получи малко количество базов ток, за да се контролира много висок колектор към излъчващ ток.

Подобно на нормалните транзистори, това могат да бъдат както полеви транзистори, така и BJT. FETs са чувствителни към светлина транзистори, а не като фото биполярни транзистори, фото FETs използват светлина, за да произвеждат напрежение на затвора, което се използва главно за управление на източник на източник на ток. Те са много отзивчиви към промени в светлината, както и по-деликатни в сравнение с биполярни фототранзистори.

Видове еднопосочни транзистори

Униюнкционните транзистори (UJT) включват три проводника, които работят напълно като електрически превключватели, така че не се използват като усилватели. Като цяло транзисторите работят както превключвател, така и като усилвател. Въпреки това, UJT не дава никакъв вид усилване поради своя дизайн. Така че не е проектиран да осигурява достатъчно напрежение, в противен случай ток.

Кабелите на тези транзистори са B1, B2 и емитер. Работата с този транзистор е проста. Когато съществува напрежение между неговия излъчвател или базов терминал, тогава ще има малък поток от ток от B2 до B1.

Одноконечен транзистор

Управляващите проводници в други видове транзистори ще осигурят малък допълнителен ток, докато в UJT е точно обратното. Основният източник на транзистора е неговият излъчващ ток. Потокът на ток от B2 към B1 е просто малко количество от целия комбиниран ток, което означава, че UJT не са подходящи за усилване, но са подходящи за превключване.

Хетероюнкционен биполярен транзистор (LGBT)

AlgaAs / GaAs хетеропреходни биполярни транзистори (HBT) се използват за цифрови и аналогови микровълнови приложения с честоти до Ku обхвата. HBT могат да осигурят по-бързи скорости на превключване от силициевите биполярни транзистори, най-вече поради намаленото съпротивление на основата и капацитета на колектора към субстрата. Обработката на HBT изисква по-малко взискателна литография от GaAs FET, следователно HBTs могат да произвеждат безценно и могат да осигурят по-добър литографски добив.

Тази технология може също да осигури по-високи напрежения на пробив и по-лесно съвпадение на широколентовия импеданс от GaAs FETs. При оценката с Si биполярни транзистори (BJT), HBT показват по-добро представяне по отношение на ефективността на инжектиране на емитер, базовото съпротивление, капацитета на базовия емитер и честотата на прекъсване. Те също така представят добра линейност, нисък фазов шум и висока добавена мощност. HBT се използват както в печеливши, така и в приложения с висока надеждност, като усилватели на мощност в мобилни телефони и лазерни драйвери.

Дарлингтън транзистор

Транзисторът на Дарлингтън, понякога наричан „двойка Дарлингтън“, е транзисторна верига, която е направена от два транзистора. Сидни Дарлингтън го е измислил. Той е като транзистор, но има много по-висока способност да набира ток. Веригата може да бъде направена от два дискретни транзистора или може да бъде вътре в интегрална схема.

Параметърът hfe с a Транзистор Дарлингтън е всеки транзистор hfe умножен взаимно. Веригата е полезна в аудио усилватели или в сонда, която измерва много малък ток, който преминава през водата. Толкова е чувствителна, че може да улавя течението в кожата. Ако го свържете с парче метал, можете да изградите чувствителен на допир бутон.

Дарлингтън транзистор

Транзистор на Шотки

Транзисторът на Шотки е комбинация от транзистор и диод на Шотки което предотвратява насищането на транзистора чрез отклоняване на екстремния входен ток. Нарича се още транзистор със скоба на Шотки.

Многоемитен транзистор

Многоемитен транзистор е специализиран биполярен транзистор, често използван като входове на транзисторна логика (TTL) NAND логически порти . Входните сигнали се подават към излъчвателите. Токът на колектора спира да тече просто, ако всички емитери се задвижват от логическото високо напрежение, като по този начин се извършва логически процес NAND с помощта на един транзистор. Многоемитерните транзистори заместват диодите на DTL и се съгласяват за намаляване на времето за превключване и разсейването на мощността.

MOSFET с двойна порта

Една от формите на MOSFET, която е особено популярна в няколко RF приложения, е MOSFET с двойна порта. MOSFET с двойна порта се използва в много RF и други приложения, където се изискват последователно два управляващи порта. MOSFET с двойна порта е по същество форма на MOSFET, където две порти са изградени по дължината на канала един след друг.

По този начин и двете врати влияят на нивото на тока, протичащ между източника и канализацията. Всъщност, операцията с двойна порта MOSFET може да се счита за същата като две MOSFET устройства в серия. И двата порта засягат общата работа на MOSFET и следователно изхода. MOSFET с двойна порта може да се използва в много приложения, включително RF миксери / умножители, RF усилватели, усилватели с контрол на усилването и други подобни.

Лавинен транзистор

Лавинният транзистор е биполярен преходен транзистор, предназначен за процес в областта на характеристиките на неговото напрежение колектор-ток / колектор-емитер извън напрежението на пробив колектор-емитер, наречен регион на разрушаване на лавината. Този регион се характеризира със срив на лавина, поява, подобна на изпускането на газове от Townsend, и отрицателно диференциално съпротивление. Работата в района на разрушаване на лавината се нарича режим на лавинен режим: той дава възможност на лавиновите транзистори да превключват много високи токове с по-малко от наносекундно време на нарастване и спадане (преходни времена).

Транзисторите, които не са специално проектирани за целта, могат да имат сравнително постоянни свойства на лавина, например 82% от пробите на 15V високоскоростен превключвател 2N2369, произведени за 12-годишен период, са били в състояние да генерират импулси за разрушаване на лавина с нарастващо време от 350 ps или по-малко, като се използва захранване 90V, както пише Джим Уилямс.

Дифузионен транзистор

Дифузионният транзистор е биполярен свързващ транзистор (BJT), образуван чрез дифузия на добавки в полупроводникова подложка. Процесът на дифузия е реализиран по-късно от процеса на сплав и нараснали съединения за получаване на BJT. Bell Labs разработи първия прототип на дифузионни транзистори през 1954 г. Оригиналните дифузионни транзистори бяха транзистори с дифузна база.

Тези транзистори все още имаха излъчватели на сплави, а понякога и колектори от сплави като по-ранните транзистори от сплавни съединения. В основата беше дифузирана само основата. Понякога субстратът е произвеждал колектора, но в транзистори като дифузионните транзистори от микролеги на Philco субстратът е по-голямата част от основата.

Приложения на типове транзистори

Подходящото приложение на силовите полупроводници изисква разбиране на техните максимални номинални стойности и електрически характеристики, информация, която е представена в листа с данни на устройството. Добрата дизайнерска практика използва граници на листа с данни, а не информация, получена от малки партиди проби. Оценката е максимална или минимална стойност, която определя ограничение на способността на устройството. Действието, надвишаващо рейтинг, може да доведе до необратимо влошаване или повреда на устройството. Максималните оценки означават изключителните възможности на дадено устройство. Те не трябва да се използват като проектни обстоятелства.

Характеристиката е мярка за производителността на устройството при индивидуални работни условия, изразена чрез минимални, характеристични и / или максимални стойности или разкрита графично.

По този начин става въпрос за всичко какво е транзистор и различните видове транзистори и техните приложения. Надяваме се, че сте разбрали по-добре тази концепция или за изпълнение на електрически и електронни проекти , моля, дайте вашите ценни предложения, като коментирате в раздела за коментари по-долу. Ето един въпрос към вас, каква е основната функция на транзистора?