Ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών, η οποία εφευρέθηκε το 1947 στο Bell Lab από τους William Shockley, John Bardeen και Walter Houser Brattain. Είναι ένα βασικό δομικό στοιχείο οποιουδήποτε ψηφιακού στοιχείου. Το πρώτο τρανζίστορ που εφευρέθηκε ήταν ένα τρανζίστορ επαφής σημείου . Η κύρια λειτουργία του α τρανζίστορ είναι να ενισχύσουμε τα αδύναμα σήματα και να τα ρυθμίσουμε ανάλογα. Ένα τρανζίστορ συμβιβασμούς υλικών ημιαγωγών όπως πυρίτιο ή γερμάνιο ή γάλλιο - αρσενίδιο. Υπάρχουν ταξινομημένοι σε δύο τύπους με βάση τη δομή τους, το BJT- διπολικό τρανζίστορ διασταύρωσης (τρανζίστορ όπως τρανζίστορ Junction, τρανζίστορ NPN, τρανζίστορ PNP) και τρανζίστορ FET-φαινόμενο πεδίου (τρανζίστορ όπως τρανζίστορ λειτουργίας διασταύρωσης και τρανζίστορ μετάλλου οξειδίου, N-κανάλι MOSFET , P-channel MOSFET), και υπάρχει λειτουργικότητα (όπως τρανζίστορ μικρού σήματος, τρανζίστορ μικρής μεταγωγής, τρανζίστορ ισχύος, τρανζίστορ υψηλής συχνότητας, φωτοτρανζίστορ, τρανζίστορ Unijunction). Αποτελείται από τρία κύρια μέρη Emitter (E), Base (B) και Collector (C), ή Source (S), drain (D) και gate (G).

Τι είναι το τρανζίστορ ισχύος;

Η συσκευή τριών ακροδεκτών που έχει σχεδιαστεί ειδικά για τον έλεγχο της υψηλής τάσης - ονομαστική τάση και τη διαχείριση μεγάλου αριθμού επιπέδων ισχύος σε μια συσκευή ή ένα κύκλωμα είναι ένα τρανζίστορ ισχύος. ο ταξινόμηση του τρανζίστορ ισχύος συμπεριλάβετε τα ακόλουθα.

Τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης (BJTs)
Τρανζίστορ πεδίου εφέ ημιαγωγού μεταλλικού οξειδίου (MOSFET)
Τρανζίστορ στατικής επαγωγής (SIT)
Διπολικό τρανζίστορ μονωμένης πύλης (IGBT).

Τρανζίστορ διπολικής σύνδεσης

Το BJT είναι ένα διπολικό τρανζίστορ διασταύρωσης, το οποίο μπορεί να χειριστεί δύο πολικότητες (οπές και ηλεκτρόνια), μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως διακόπτης ή ως ενισχυτής και επίσης γνωστός ως τρέχουσα συσκευή ελέγχου. Τα ακόλουθα είναι τα χαρακτηριστικά του a Ισχύς BJT , αυτοί είναι

Έχει μεγαλύτερο μέγεθος, έτσι ώστε το μέγιστο ρεύμα να μπορεί να ρέει μέσα από αυτό
Η τάση βλάβης είναι υψηλή
Έχει υψηλότερη ικανότητα μεταφοράς ρεύματος και υψηλής ισχύος
Έχει υψηλότερη πτώση τάσης κατά την κατάσταση
Εφαρμογή υψηλής ισχύος.

MOS-μέταλλο-οξείδιο-ημιαγωγός-πεδίο-αποτέλεσμα-τρανζίστορ- (MOSFETs) -FETs

Το MOSFET είναι μια υποκατηγορία του τρανζίστορ FET, Είναι μια συσκευή τριών τερματικών που περιέχει τερματικά πηγής, βάσης και αποστράγγισης. Η λειτουργία MOSFET εξαρτάται από το πλάτος του καναλιού. Αυτό συμβαίνει εάν το πλάτος του καναλιού είναι μεγάλο, λειτουργεί αποτελεσματικά. Τα ακόλουθα είναι τα χαρακτηριστικά ενός MOSFET,

Είναι επίσης γνωστό ως ελεγκτής τάσης
Δεν απαιτείται ρεύμα εισόδου
Μια υψηλή αντίσταση εισόδου.

Τρανζίστορ στατικής επαγωγής

Πρόκειται για μια συσκευή που έχει τρία τερματικά, με υψηλή ισχύ και συχνότητα που είναι κάθετα προσανατολισμένη. Το κύριο πλεονέκτημα του τρανζίστορ στατικής επαγωγής είναι ότι έχει υψηλότερη ανάλυση τάσης σε σύγκριση με το τρανζίστορ FET-field-effect. Τα ακόλουθα είναι τα χαρακτηριστικά του τρανζίστορ στατικής επαγωγής,

τρανζίστορ στατικής επαγωγής

Το μήκος του καναλιού είναι μικρό
Ο θόρυβος είναι μικρότερος
Η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση είναι λίγα δευτερόλεπτα
Η αντίσταση του τερματικού είναι χαμηλή.

Διπολικό τρανζίστορ μονωμένης πύλης (IGBTs)

Όπως υποδηλώνει το όνομα, ένα IGBT είναι ένας συνδυασμός τρανζίστορ FET και BJT του οποίου η λειτουργία βασίζεται στην πύλη του, όπου το τρανζίστορ μπορεί να ενεργοποιηθεί ή να απενεργοποιηθεί ανάλογα με την πύλη. Συνήθως εφαρμόζονται σε ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος, όπως μετατροπείς, μετατροπείς και τροφοδοτικό. Τα ακόλουθα είναι τα χαρακτηριστικά του διπολικού τρανζίστορ μονωμένης πύλης (IGBTs),

μόνωση-πύλη-διπολικό-τρανζίστορ- (IGBTs)

Στην είσοδο του κυκλώματος, οι απώλειες είναι μικρότερες
υψηλότερο κέρδος ισχύος.

Δομή του τρανζίστορ ισχύος

Το Power Transistor BJT είναι μια κατακόρυφα προσανατολισμένη συσκευή που έχει μια μεγάλη περιοχή διατομής με εναλλακτικά στρώματα τύπου P και Ν που συνδέονται μεταξύ τους. Μπορεί να σχεδιαστεί χρησιμοποιώντας Π-Ν-Ρ ή ένα Ν-Π-Ν τρανζίστορ.

τρανζίστορ pnp-and-npn

Η ακόλουθη κατασκευή δείχνει έναν τύπο P-N-P, ο οποίος αποτελείται από τρεις ακροδέκτες πομπό, βάση και συλλέκτη. Όπου το τερματικό του πομπού είναι συνδεδεμένο με στρώμα n-τύπου με πολύ νάρθηκα, κάτω από το οποίο υπάρχει ένα μέτριο ν-ενισχυμένο επίπεδο συγκέντρωσης 1016 cm-3, και ένα ελαφρώς ενισχυμένο n-στρώμα συγκέντρωσης 1014 cm-3, το οποίο ονομάζεται επίσης περιοχή συλλογής συλλογής, όπου η περιοχή μετατόπισης συλλέκτη αποφασίζει την τάση διάσπασης της συσκευής και στο κάτω μέρος, έχει ένα στρώμα n + το οποίο είναι πολύ ενισχυμένο στρώμα τύπου n συγκέντρωσης 1019 cm-3, όπου ο συλλέκτης χαράσσεται για διεπαφή χρήστη.

NPN-power-transistor-κατασκευή

Λειτουργία τρανζίστορ ισχύος

Το Power Transistor BJT λειτουργεί σε τέσσερις περιοχές λειτουργίας

Αποκοπή περιοχής
Ενεργή περιοχή
Περιοχή σχεδόν κορεσμού
Περιοχή σκληρού κορεσμού.

Ένα τρανζίστορ ισχύος λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση διακοπής εάν το τρανζίστορ ισχύος n-p-n είναι συνδεδεμένο αντίστροφα προκατάληψη που

υπόθεση (i): Ο ακροδέκτης βάσης του τρανζίστορ συνδέεται με αρνητικό και οι ακροδέκτες εκπομπής του τρανζίστορ συνδέονται με θετικό και

υπόθεση: Ο ακροδέκτης συλλέκτη του τρανζίστορ συνδέεται με το αρνητικό και ο ακροδέκτης βάσης του τρανζίστορ συνδέεται με θετικό που είναι βασικός εκπομπός και ο συλλέκτης-εκπομπός βρίσκεται σε αντίστροφη μεροληψία.

τρανζίστορ cutoff-region-of-power

Ως εκ τούτου, δεν θα υπάρχει ροή ρεύματος εξόδου στη βάση του τρανζίστορ όπου το IBE = 0, και επίσης δεν θα υπάρχει ρεύμα εξόδου που ρέει μέσω του συλλέκτη προς τον εκπομπό, δεδομένου ότι το IC = IB = 0 που δείχνει ότι το τρανζίστορ είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης που είναι κομμένη περιοχή. Αλλά ένα μικρό κλάσμα ροών ρεύματος διαρροής ρίχνει το τρανζίστορ από τον συλλέκτη στον εκπομπό, δηλαδή το ICEO.

Ένα τρανζίστορ λέγεται ότι είναι ανενεργό κατάσταση μόνο όταν η περιοχή εκπομπού βάσης είναι προς τα εμπρός και αντίστροφη μεροληψία περιοχής συλλέκτη-βάσης. Ως εκ τούτου, θα υπάρχει ροή ρεύματος IB στη βάση του τρανζίστορ και ροή ρεύματος IC μέσω του συλλέκτη προς εκπομπό του τρανζίστορ. Όταν η IB αυξάνει, το IC αυξάνεται επίσης.

ενεργό-περιοχή-ισχύος-τρανζίστορ

Ένα τρανζίστορ λέγεται ότι βρίσκεται στο στάδιο σχεδόν κορεσμού εάν η βάση-εκπομπός και η βάση συλλέκτη είναι συνδεδεμένες σε μεροληψία προώθησης. Ένα τρανζίστορ λέγεται ότι είναι σε σκληρό κορεσμό εάν ο εκπομπός βάσης και η βάση συλλέκτη συνδέονται σε προκατάληψη προώθησης.

τρανζίστορ κορεσμού-περιοχής-ισχύος-τρανζίστορ

Χαρακτηριστικά εξόδου V-I ενός τρανζίστορ ισχύος

Τα χαρακτηριστικά εξόδου μπορούν να βαθμονομηθούν γραφικά όπως φαίνεται παρακάτω, όπου ο άξονας x αντιπροσωπεύει VCE και ο άξονας y αντιπροσωπεύει IC.

χαρακτηριστικά εξόδου

Το παρακάτω γράφημα αντιπροσωπεύει διάφορες περιοχές όπως η περιοχή αποκοπής, η ενεργή περιοχή, η περιοχή σκληρού κορεσμού, η περιοχή οιονεί κορεσμού.
Για διαφορετικές τιμές VBE, υπάρχουν διαφορετικές τρέχουσες τιμές IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
Όποτε δεν υπάρχει ρεύμα, αυτό σημαίνει ότι το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο. Αλλά λίγες τρέχουσες ροές που είναι ICEO.
Για αυξημένη τιμή IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. Όπου το IB0 είναι η ελάχιστη τιμή και το IB6 είναι η μέγιστη τιμή. Όταν αυξάνεται το VCE, το ICE αυξάνεται επίσης ελαφρά. Όπου IC = ßIB, ως εκ τούτου η συσκευή είναι γνωστή ως τρέχουσα συσκευή ελέγχου. Αυτό σημαίνει ότι η συσκευή βρίσκεται σε ενεργή περιοχή, η οποία υπάρχει για μια συγκεκριμένη περίοδο.
Μόλις το IC φτάσει στο μέγιστο, το τρανζίστορ μεταβαίνει στην περιοχή κορεσμού.
Όπου έχει δύο περιοχές κορεσμού περιοχή σχεδόν κορεσμού και περιοχή σκληρού κορεσμού.
Ένα τρανζίστορ λέγεται ότι βρίσκεται σε μια περιοχή σχεδόν κορεσμού εάν και μόνο εάν η ταχύτητα εναλλαγής από ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση σε λειτουργία είναι γρήγορη. Αυτός ο τύπος κορεσμού παρατηρείται στην εφαρμογή μέσης συχνότητας.
Ενώ σε μια περιοχή σκληρού κορεσμού, το τρανζίστορ απαιτεί ένα ορισμένο χρονικό διάστημα για να μεταβεί από το σε ένα στο ένα ή το άλλο. Αυτός ο τύπος κορεσμού παρατηρείται στις εφαρμογές χαμηλής συχνότητας.

Πλεονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα της ισχύος BJT είναι,

Το κέρδος τάσης είναι υψηλό
Η πυκνότητα του ρεύματος είναι υψηλή
Η τάση προς τα εμπρός είναι χαμηλή
Το κέρδος του εύρους ζώνης είναι μεγάλο.

Μειονεκτήματα

Τα μειονεκτήματα της ισχύος BJT είναι,

Η θερμική σταθερότητα είναι χαμηλή
Είναι πιο θορυβώδες
Ο έλεγχος είναι λίγο περίπλοκος.

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές της ισχύος BJT είναι,

Τροφοδοτικά εναλλαγής ( SMPS )
Ρελέ
Ενισχυτές ισχύος
Μετατροπείς DC σε AC
Κυκλώματα ελέγχου ισχύος.

Συχνές ερωτήσεις

1). Διαφορά μεταξύ τρανζίστορ και τρανζίστορ ισχύος;

Ένα τρανζίστορ είναι μια ηλεκτρονική συσκευή τριών ή τεσσάρων τερματικών, όπου κατά την εφαρμογή ενός ρεύματος εισόδου σε ένα ζεύγος των ακροδεκτών του τρανζίστορ, μπορεί κανείς να παρατηρήσει μια αλλαγή ρεύματος σε ένα άλλο τερματικό αυτού του τρανζίστορ. Ένα τρανζίστορ ενεργεί σαν διακόπτης ή ενισχυτής.

Ενώ ένα τρανζίστορ ισχύος λειτουργεί σαν μια ψύκτρα, η οποία προστατεύει το κύκλωμα από ζημιές Είναι μεγαλύτερο σε μέγεθος από ένα κανονικό τρανζίστορ.

2). Σε ποια περιοχή τρανζίστορ το κάνει να αλλάζει γρηγορότερα από πάνω σε απενεργοποίηση ή απενεργοποίηση σε;

Το τρανζίστορ ισχύος όταν βρίσκεται σε σχεδόν κορεσμό αλλάζει ταχύτερα από πάνω σε απενεργοποίηση ή απενεργοποίηση σε.

3). Τι σημαίνει N στο NPN ή PNP τρανζίστορ;

Το τρανζίστορ τύπου N σε NPN και PNP αντιπροσωπεύει τον τύπο των φορέων φόρτισης που χρησιμοποιούνται, ο οποίος σε έναν τύπο Ν οι περισσότεροι φορείς φόρτισης είναι ηλεκτρόνια. Επομένως, στο NPN δύο φορείς φορτίου τύπου Ν περικλείονται σε σάντουιτς με τύπο Ρ, και σε PNP ο μοναδικός φορέας φόρτισης τύπου Ν περικλείεται μεταξύ δύο φορέων φορτίου τύπου Ρ.

4). Ποια είναι η μονάδα του τρανζίστορ;

Οι τυπικές μονάδες ενός τρανζίστορ για ηλεκτρική μέτρηση είναι Ampere (A), Volt (V) και Ohm (Ω) αντίστοιχα.

5). Λειτουργεί το τρανζίστορ σε ac ή dc;

Ένα τρανζίστορ είναι μια μεταβλητή αντίσταση που μπορεί να λειτουργήσει τόσο σε AC όσο και σε DC αλλά δεν μπορεί να μετατραπεί από AC σε DC ή DC σε AC.

Το τρανζίστορ ένα βασικό συστατικό του α ψηφιακό σύστημα , είναι δύο τύπων με βάση τη δομή τους και με βάση τη λειτουργικότητά τους. Το τρανζίστορ που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της μεγάλης τάσης και του ρεύματος είναι μια ισχύ BJT (διπολικό τρανζίστορ) είναι ένα τρανζίστορ ισχύος. Είναι επίσης γνωστή ως συσκευή ελέγχου τάσης-ρεύματος που λειτουργεί σε 4 περιοχές, αποκοπή, ενεργό, σχεδόν κορεσμό και σκληρό κορεσμό με βάση τις προμήθειες που παρέχονται στο τρανζίστορ. Το κύριο πλεονέκτημα ενός τρανζίστορ ισχύος είναι ότι λειτουργεί ως τρέχουσα συσκευή ελέγχου.