Транзисторът е полупроводниково устройство, което е измислено през 1947 г. в лабораторията Bell от Уилям Шокли, Джон Бардийн и Уолтър Хаузър Браттейн. Това е основен градивен елемент на всякакви цифрови компоненти. Първият изобретен транзистор е точков контакт транзистор . Основната функция на a транзистор е да се усилят слабите сигнали и да се регулират съответно. Транзисторът компрометира полупроводникови материали като силиций или германий или галий - арсенид. Класифицират се в два типа въз основа на тяхната структура, BJT - биполярен транзистор на свързване (транзистори като Junction транзистор, NPN транзистор, PNP транзистор) и полеви транзистор с полево действие (транзистори като транзистор на функцията на свързване и транзистор от метален оксид, N-канал MOSFET , P-канал MOSFET) и има функционалност (като транзистор с малък сигнал, малък превключващ транзистор, силов транзистор, високочестотен транзистор, фототранзистор, униюнкционни транзистори). Състои се от три основни части Излъчвател (E), Основа (B) и Колектор (C) или Източник (S), канализация (D) и порта (G)

Какво е силов транзистор?

Устройството с три терминала, което е проектирано специално за управление на номинално напрежение с високо напрежение и за обработка на голям брой нива на мощност в устройство или верига, е силов транзистор. The класификация на силовия транзистор включват следното.

Биполярен транзистор (BJT)
Метален оксиден полупроводников полеви транзистор (MOSFET)
Статичен индукционен транзистор (SIT)
Биполярен транзистор с изолирана порта (IGBT).

Биполярен транзистор за свързване

BJT е биполярен транзистор за свързване, който може да се справи с два полярности (дупки и електрони), той може да се използва като превключвател или като усилвател и известен също като устройство за управление на тока. Следват характеристиките на a Мощност BJT , те са

Той има по-голям размер, така че през него може да тече максимален ток
Пробивното напрежение е високо
Той има по-висока способност за пренасяне на ток и висока мощност
Той има по-висок спад на напрежението в състояние
Приложение с висока мощност.

MOS-метал-оксид-полупроводник-поле-ефект-транзистор- (MOSFET) -FET

MOSFET е подкласификация на FET транзистор, Това е три-терминално устройство, съдържащо изходни, базови и дренажни терминали. Функционалността на MOSFET зависи от ширината на канала. Това е, ако широчината на канала е широка, тя работи ефективно. По-долу са характеристиките на MOSFET,

Известен е и като контролер на напрежението
Не е необходим входен ток
Високо входно съпротивление.

Статичен индукционен транзистор

Това е устройство, което има три терминала, с висока мощност и честота, което е вертикално ориентирано. Основното предимство на статичния индукционен транзистор е, че той има по-високо разбиване на напрежението в сравнение с полевия транзистор с полево полево действие. По-долу са характеристиките на статичния индукционен транзистор,

статично-индукционен транзистор

Дължината на канала е малка
Шумът е по-малък
Включването и изключването е няколко секунди
Клемното съпротивление е ниско.

Биполярен транзистор с изолирана порта (IGBT)

Както подсказва името, IGBT е комбинация от FET и BJT транзистор, чиято функция се основава на неговата порта, където транзисторът може да бъде включен или изключен в зависимост от портата. Те обикновено се прилагат в устройства за силова електроника като инвертори, преобразуватели и захранване. По-долу са характеристиките на биполярния транзистор с изолирана порта (IGBT),

биполярен транзистор с изолирана порта - (IGBT)

На входа на веригата загубите са по-малки
по-висока мощност.

Структура на силовия транзистор

Силовият транзистор BJT е вертикално ориентирано устройство с голяма площ на напречно сечение с алтернативни слоеве тип P и N, свързани заедно. Може да се проектира с помощта P-N-P или an N-P-N транзистор.

pnp-и-npn-транзистор

Следващата конструкция показва тип P-N-P, който се състои от три терминала емитер, основа и колектор. Където емитерният терминал е свързан със силно легиран слой от n-тип, под който присъства умерено легиран p-слой с концентрация 1016 cm-3, и леко допиран n-слой с концентрация 1014 cm-3, който също е наречен като дрейфова зона на колектора, където дрейфната зона на колектора решава напрежението на пробив на устройството и в долната част има n + слой, който е силно легиран n-тип слой с концентрация 1019 cm-3, където колекторът се гравира за потребителски интерфейс.

NPN-мощност-транзистор-конструкция

Работа на силов транзистор

Силовият транзистор BJT работи в четири региона на работа, които са

Отсечен регион
Активен регион
Област на квази насищане
Регион с твърдо насищане.

Казва се, че силовият транзистор е в режим на прекъсване, ако захранващият транзистор n-p-n е свързан обратно пристрастие където

случай (i): Базовият терминал на транзистора е свързан с отрицателни, а емитерните клеми на транзистора са свързани с положителен и

случай (и): Колекторният извод на транзистора е свързан с отрицателния, а базовият извод на транзистора е свързан с положителен, който е основен излъчвател, а колектор-излъчвателят е в обратен отклонение.

транзистор на границата на мощността

Следователно няма да има поток на изходен ток към основата на транзистора, където IBE = 0, а също така няма да има изходен ток, преминаващ през колектора към емитер, тъй като IC = IB = 0, което показва, че транзисторът е в изключено състояние, което е отсечен регион. Но малка част от изтичащите токови потоци хвърлят транзистора от колектор към емитер, т.е. ICEO.

Казва се, че транзисторът е неактивен, само когато регионът на базовия емитер е пристрастен напред и обратният пристрастен участък на колектор-базовия регион. Следователно ще има поток на ток IB в основата на транзистора и поток на ток IC през колектора към емитер на транзистора. Когато IB се увеличава IC също се увеличава.

транзистор с активна област на мощността

Казва се, че транзисторът е в етап на квазинасищане, ако базовият емитер и колекторната база са свързани в пренасочване. Казва се, че транзисторът е в силно насищане, ако базовият емитер и колекторната база са свързани в пренасочване.

транзистор на региона на мощност на насищане

V-I изходни характеристики на силов транзистор

Изходните характеристики могат да бъдат калибрирани графично, както е показано по-долу, където оста x представлява VCE, а оста y представлява IC.

изходни характеристики

Графиката по-долу представя различни региони като граничния регион, активния регион, региона на твърдо насищане, квазинаситения регион.
За различни стойности на VBE има различни текущи стойности IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
Когато няма токов поток, това означава, че транзисторът е изключен. Но малко текущи потоци, които са ICEO.
За увеличена стойност на IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. Където IB0 е минималната стойност, а IB6 е максималната стойност. Когато VCE се увеличава, ICE също се увеличава леко. Където IC = ßIB, следователно устройството е известно като устройство за текущо управление. Което означава, че устройството е в активна област, която съществува за определен период.
След като IC достигне максимума, транзисторът превключва в областта на насищане.
Където има две области на насищане, квазинаситена област и твърда област на насищане.
Казва се, че транзисторът е в квазинаситена област, ако и само ако скоростта на превключване от включване към изключване или изключване към включване е бърза. Този тип насищане се наблюдава в средночестотното приложение.
Докато в областта на твърдо насищане транзисторът изисква известно време, за да превключи от включено в изключено или изключено в състояние на включване. Този тип насищане се наблюдава в нискочестотните приложения.

Предимства

Предимствата на мощността BJT са,

Повишаването на напрежението е високо
Плътността на тока е висока
Напрежението напред е ниско
Печалбата от честотната лента е голяма.

Недостатъци

Недостатъците на мощността BJT са,

Термичната стабилност е ниска
По-шумно е
Контролирането е малко сложно.

Приложения

Приложенията на power BJT са,

Захранвания в режим на превключване ( ДЗПО )
Релета
Усилватели на мощност
DC към AC преобразуватели
Вериги за управление на мощността.

Често задавани въпроси

1). Разлика между транзистор и силов транзистор?

Транзисторът е електронно устройство с три или четири терминала, при което при прилагане на входен ток към двойка терминали на транзистора може да се наблюдава промяна на тока в друг терминал на този транзистор. Транзисторът действа като превключвател или усилвател.

Докато силовият транзистор действа като радиатор, който предпазва веригата от повреда. Той е по-голям по размер от нормалния транзистор.

2). Коя област на транзистора го кара да превключва по-бързо от включен към изключен или изключен към включен?

Силовият транзистор, когато е в квазинаситеност, превключва по-бързо от включен към изключен или изключен към включен.

3). Какво означава N в NPN или PNP транзистор?

N в транзистора от тип NPN и PNP представлява вида на използваните носители на заряд, което при N-тип повечето носители на заряд са електрони. Следователно в NPN два носителя на заряд от N-тип са притиснати с P-тип, а при PNP единичният носител на заряд от N-тип е поставен между два носителя на заряд от P-тип.

4). Каква е единицата на транзистора?

Стандартните единици на транзистора за електрическо измерване са съответно Ampere (A), Volt (V) и Ohm (Ω).

5). Транзисторът работи ли на променлив ток или постоянен ток?

Транзисторът е променлив резистор, който може да работи както на AC, така и на DC, но не може да конвертира от AC в DC или DC в AC.

Транзисторът е основен компонент на a цифрова система , те са два вида въз основа на тяхната структура и въз основа на тяхната функционалност. Транзисторът, който се използва за управление на голямо напрежение и ток е силов BJT (биполярен транзистор) е силов транзистор. Известно е също като устройство за управление на ток на напрежение, което работи в 4 области с прекъсване, активно, квази насищане и твърдо насищане въз основа на подадените към транзистора захранвания. Основното предимство на силовия транзистор е, че той действа като устройство за управление на тока.