סוגי טרנזיסטורים ויישומם

המילה "טרנזיסטור" נוצרת משתי מילים: העברה ונגד. המילה הראשונה מתורגמת מאנגלית ל"העברה ", השנייה -" התנגדות ". בדרך זו טרנזיסטור הוא סוג מיוחד של התנגדות, שמווסתת על ידי המתח בין הבסיס לפולט (זרם הבסיס) טרנזיסטורים דו קוטביים, והמתח בין השער למקור טרנזיסטורי אפקט שדה.

בתחילה הוצעו כמה שמות למכשיר מוליכים למחצה זה: טריוד מוליכים למחצה, טריודה גבישית, לוטרון, אך כתוצאה מכך, הם התמקדו בשם "טרנזיסטור", שהוצע על ידי ג'ון פירס, מהנדס אמריקאי וסופר מדע בדיוני, חברו של ויליאם שוקלי.

ראשית, נצלול מעט בהיסטוריה ואז נשקול סוגים מסוימים של טרנזיסטורים מהרכיבים האלקטרוניים הנפוצים בשוק כיום.

ויליאם שוקלי, וולטר ברטיין וג'ון ברדין, שעבדו כצוות במעבדות בל מעבדות, יצר ב- 16 בדצמבר 1947 את הטרנזיסטור הדו-קוטבי המבצעי הראשון, שהודגם על ידי מדענים באופן רשמי ופומבי ב- 23 בדצמבר של אותה השנה. זה היה טרנזיסטור נקודתי.

אחרי כמעט שנתיים וחצי הופיע טרנזיסטור הצומת הגרמניום הראשון, אחר כך טרנזיסטור מסה ממוזג, אלקטרוכימי, דיפוזיה, ולבסוף, בשנת 1958 שיחרר בטקסס אינסטרומנטים את טרנזיסטור הסיליקון הראשון, ואז, בשנת 1959, טרנזיסטור הסיליקון המישורי הראשון נוצר על ידי ז'אן ארני, כתוצאה מכך, הגרמניום הוחלף על ידי סיליקון, והטכנולוגיה המישורית גאה את מקומה בטכנולוגיה העיקרית לייצור טרנזיסטורים.

למען ההגינות נציין כי בשנת 1956 קיבלו ויליאם שוקלי, ג'ון ברדין וולטר בראטיין את פרס נובל לפיזיקה "על חקר מוליכים למחצה וגילוי אפקט הטרנזיסטור."

באשר לטרנזיסטורים להשפעת שדה, בקשות הפטנטים הראשונות הוגשו מאז אמצע שנות העשרים של המאה העשרים, למשל, הפיזיקאי יוליוס אדגר ליליינפלד בגרמניה רשם פטנט על העיקרון של טרנזיסטורי אפקט-שטח בשנת 1928. עם זאת, הטרנזיסטור הישיר להשפעת השדה קיבל פטנט לראשונה בשנת 1934 על ידי הפיזיקאי הגרמני אוסקר היל.

הפעולה של טרנזיסטור אפקט שדה בעצם משתמשת באפקט האלקטרוסטטי של השדה, זה פשוט יותר פיזית, מכיוון שהרעיון של טרנזיסטורי אפקט שדה הופיע מוקדם יותר מהרעיון של טרנזיסטורים דו קוטביים. טרנזיסטור אפקט השדה הראשון יוצר לראשונה בשנת 1960. כתוצאה מכך, קרוב יותר לשנות ה -90 של המאה העשרים, החלה הטכנולוגיה של MOS (טכנולוגיית טרנזיסטור מתכת-תחמוצת-מוליכים למחצה-מוליכים) לשלוט בענפים רבים, כולל תחום ה- IT.

ברוב היישומים טרנזיסטורים החליפו צינורות ואקום, מהפכת סיליקון של ממש התרחשה ביצירת מעגלים משולבים. אז כיום בטכנולוגיה אנלוגית משתמשים בטרנזיסטורים דו קוטביים לעתים קרובות יותר, ובטכנולוגיה דיגיטלית - בעיקר טרנזיסטורים בהשפעת שדה.

המכשיר והעקרון של פעולת השדה טרנזיסטורים דו קוטביים - אלה הנושאים של מאמרים בודדים, כך שלא נתעכב על הדקויות הללו, אלא נתייחס לנושא מנקודת מבט מעשית גרידא עם דוגמאות ספציפיות.

כפי שאתה כבר יודע, על פי טכנולוגיית הייצור, טרנזיסטורים מחולקים לשני סוגים: אפקט שדה ו דו קוטבי. דו קוטבי בתורו מחולקים על ידי מוליכות לטרנזיסטורים n-p-n של מוליכות הפוכה, וטרנזיסטורים p-n-p של מוליכות ישירה. טרנזיסטורי אפקט שדה הם, בהתאמה, עם ערוץ מסוג n ו- p. ניתן לבודד את שער הטרנזיסטור של אפקט השדה (IGBT) או כצומת pn. אניטרנזיסטורים GBT מגיעים עם ערוץ משולב או עם ערוץ המושרה.

שדות היישום של טרנזיסטורים נקבעים על פי מאפייניהם, והטרנזיסטורים יכולים לפעול בשני מצבים: במפתח או במגבר.במקרה הראשון, הטרנזיסטור פתוח או סגור לחלוטין במהלך הפעולה, מה שמאפשר לך לשלוט בעוצמת עומסים משמעותיים, באמצעות זרם קטן לבקרה. ובמגברה, או בדרך אחרת - במצב הדינמי, מאפיין הטרנזיסטור משמש לשינוי אות הפלט עם שינוי קטן באות הכניסה והבקרה. בשלב הבא אנו שוקלים דוגמאות לטרנזיסטורים שונים.

2N3055 - טרנזיסטור דו-קוטבי n-p-n באריזה TO-3. זה פופולרי כאלמנט של שלבי פלט של מגברי סאונד באיכות גבוהה, שם הוא עובד במצב דינמי. משמש בדרך כלל בשילוב עם מכלול ה- p-n-p המשלים MJ2955. טרנזיסטור זה יכול לעבוד גם במצב מפתח, למשל בממירים בתדר נמוך שנאי 12 עד 220 וולט 50 הרץ, זוג 2n3055 שולט בממיר לדחיפה.

ראוי לציין כי מתח הפולט-אספן עבור טרנזיסטור זה בזמן פעולה יכול להגיע ל -70 וולט, ולזרם 15 אמפר. מקרה TO-3 מאפשר לך לתקן אותו בנוחות על רדיאטור במידת הצורך. מקדם העברת הזרם הסטטי הוא בין 15 ל -70, זה מספיק כדי לשלוט ביעילות אפילו בעומסים חזקים, למרות העובדה שבסיס הטרנזיסטור יכול לעמוד בזרם של עד 7 אמפר. טרנזיסטור זה יכול לפעול בתדרים של עד 3 מגה הרץ.

KT315 - אגדה בקרב טרנזיסטורים דו קוטביים בעלי כוח נמוך. הטרנזיסטור מסוג n-p-n מסוג זה ראה לראשונה את אור 1967, ועד היום הוא פופולרי בסביבת הרדיו החובבנית. זוג משלים אליו הוא KT361. אידיאלי למצבים דינאמיים ומפתחות במעגלי הספק נמוכים.

במתח מרבי אספן-פולט מותר של 60 וולט, טרנזיסטור זה בתדר גבוה מסוגל להעביר זרם של עד 100 מגה אמפר דרך עצמו, ותדירות הניתוק שלו היא לפחות 250 מגה הרץ. מקדם ההעברה הנוכחי מגיע ל -350, למרות העובדה שזרם הבסיס מוגבל ל -50 mA.

בתחילה, הטרנזיסטור יוצר רק במארז פלסטיק KT-13, ברוחב 7 מ"מ וגובהו 6 מ"מ, אך לאחרונה ניתן למצוא אותו גם במארז TO-92, למשל, המיוצר על ידי Integral OJSC.

KP501 - טרנזיסטור ערוץ n אפקט שדה בעל עוצמה נמוכה עם שער מבודד. יש לו תעלת n מועשרת, שההתנגדות שלה היא בין 10 ל 15 אוהם, תלוי בשינוי (A, B, C). טרנזיסטור זה מיועד, כפי שהוא ממוקם על ידי היצרן, לשימוש בציוד תקשורת, בטלפונים ובציוד אלקטרוני אחר.

ניתן לכנות טרנזיסטור זה אות. מארז TO-92 קטן, מתח מקור ניקוז מרבי - עד 240 וולט, זרם ניקוז מרבי - עד 180 מיליאמפר. כושר תריס נמוך מ- 100 pF. ראוי לציין במיוחד כי מתח הסף של התריס הוא בין 1 ל 3 וולט, מה שמאפשר ליישם שליטה בעלויות מאוד נמוכות מאוד. אידיאלי כממיר רמת אות.

irf3205 - טרנזיסטור אפקט שדה HEXFET n-channel. זה פופולרי כמפתח הפעלה לשיפור הממירים בתדרים גבוהים, למשל מכוניות. באמצעות חיבור מקביל של כמה מבנים ניתן לבנות ממירים המיועדים לזרמים משמעותיים.

הזרם המרבי עבור טרנזיסטור אחד כזה מגיע ל 75A (בניית המתחם TO-220 מגביל אותו), ומתח המקור הניקוז המרבי הוא 55 וולט. התנגדות הערוץ היא 8 מ"ם בלבד. קיבולת תריס של 3250 pF דורשת שימוש בנהג רב עוצמה לשליטה בתדרים גבוהים, אולם כיום זו אינה בעיה.

טרנזיסטור דו-קוטבי שער מבודד FGA25N120ANTD (IGBT) באריזה TO-3P. הוא מסוגל לעמוד במתח מקור ניקוז של 1200 וולט, זרם הניקוז המרבי הוא 50 אמפר. תכונת הייצור של טרנזיסטורים IGBT מודרניים ברמה זו מאפשרת לנו לסווג אותם כמתחים בעלי מתח גבוה.

ההיקף הוא ממירי כוח מסוג אינוורטר, כגון מחממי אינדוקציה, מכונות ריתוך וממירים בתדר גבוה אחר, המיועדים לאספקת מתח גבוהה. אידיאלי עבור גשרים בעלי הספק גבוה וממירים מהדהודים למחצה, כמו גם להפעלה בתנאי מיתוג קשים, יש דיודה מובנית במהירות גבוהה.

בדקנו כאן רק כמה סוגים של טרנזיסטורים, וזה רק חלק קטן משפע הדגמים של רכיבים אלקטרוניים הקיימים כיום.

כך או אחרת, תוכלו לבחור בקלות את הטרנזיסטור המתאים למטרותיכם, מכיוון שהתיעוד עבורם זמין כיום בצורה של גיליונות נתונים, בהם כל המאפיינים מוצגים באופן מקיף. סוגי המקרים של טרנזיסטורים מודרניים הם שונים, ובאותו דגם זמינים לרוב גרסאות SMD והן פלט.