Različite vrste tranzistora i njihove funkcije

Tranzistor je aktivna komponenta koja uspostavlja sve elektroničke sklopove. Koriste se kao pojačala i sklopni uređaji. Kao pojačala, koriste se u visokim i niskim razinama, frekvencijskim stupnjevima, oscilatorima, modulatorima, detektorima i u bilo kojem krugu koji treba izvršiti funkciju. U digitalnim sklopovima koriste se kao prekidači. Postoji ogroman broj proizvođača približno u svijetu koji proizvode poluvodiče (tranzistori su članovi ove obitelji uređaja), tako da postoji točno tisuće različitih vrsta. Postoje tranzistori male, srednje i velike snage za rad s visokim i niskim frekvencijama, za funkcioniranje s vrlo velikom strujom i ili visokim naponom. Ovaj članak daje pregled onoga što je tranzistor, različitih vrsta tranzistora i njihove primjene.

Što je tranzistor

Tranzistor je elektronička oprema. Izrađuje se kroz poluvodiče p i n tipa. Kada se poluvodič postavi u središte između iste vrste poluvodiča, raspored se naziva tranzistori. Možemo reći da je tranzistor kombinacija dviju dioda, to je spoj leđa. Tranzistor je uređaj koji regulira protok struje ili napona i djeluje kao gumb ili vrata za elektroničke signale.

Vrste tranzistora

Tranzistori se sastoje od tri sloja a poluvodički uređaj , svaki sposoban za pomicanje struje. Poluvodič je materijal poput germanija i silicija koji provodi električnu energiju na 'polu oduševljen' način. Nalazi se negdje između pravog vodiča poput bakra i izolatora (slično plastično omotanim grubo žicama).

Tranzistorski simbol

Izložen je dijagramski oblik n-p-n i p-n-p tranzistora. U krugu se koristi vezani oblik. Simbol strelice definirao je struju emitera. U vezi n-p-n identificiramo protok elektrona u emiter. To znači da konzervativna struja istječe iz odašiljača kako je naznačeno odlaznom strelicom. Jednako se tako može vidjeti da za p-n-p vezu konzervativna struja teče u emiter kako je izložena strelicom prema unutra na slici.

PNP i NPN tranzistori

Postoji toliko mnogo vrsta tranzistora i svaki se razlikuje po svojim karakteristikama i svaki ima svoje prednosti i nedostatke. Neke se vrste tranzistora koriste uglavnom za prebacivanje. Ostali se mogu koristiti i za prebacivanje i za pojačanje. Ipak, drugi tranzistori su u svojoj posebnoj skupini, kao što su fototranzistori , koji reagiraju na količinu svjetlosti koja na njemu svijetli stvarajući protok struje kroz njega. Ispod je popis različitih vrsta tranzistora, a mi ćemo pregledati karakteristike koje ih stvaraju

Koje su dvije glavne vrste tranzistora?

Tranzistori su klasificirani u dvije vrste poput BJT-a i FET-a.

Tranzistor za bipolarni spoj (BJT)

Tranzistori za bipolarni spoj su tranzistori koji se sastoje od 3 regije, baze, kolektora i emitera. Tranzistori s bipolarnim spojem, različiti FET tranzistori, su uređaji kojima se upravlja strujom. Mala struja koja ulazi u osnovno područje tranzistora uzrokuje mnogo veći protok struje od emitera do područja kolektora. Bipolarni spojni tranzistori dolaze u dvije glavne vrste, NPN i PNP. NPN tranzistor je onaj u kojem su većina nositelja struje elektroni.

Elektron koji teče od emitora do kolektora čini bazu većine protoka struje kroz tranzistor. Daljnje vrste naboja, rupe, manjina su. PNP tranzistori su suprotni. U PNP tranzistorima, većina trenutnih rupa za nosače. BJT tranzistori dostupni su u dvije vrste, naime PNP i NPN

Transkripcijske igle s bipolarnim spojem

PNP tranzistor

Ovaj tranzistor je druga vrsta BJT - bipolarnih spojnih tranzistora i sadrži dva poluvodička materijala tipa p. Ti su materijali podijeljeni kroz tanki sloj poluvodiča tipa n. U tim su tranzistorima većinski nosači naboja rupe, dok su manjinski nosači naboja elektroni.

U ovom tranzistoru simbol strelice označava uobičajeni protok struje. Smjer strujanja struje u ovom tranzistoru je od terminala emitora do terminala kolektora. Ovaj će se tranzistor UKLJUČITI kad se osnovni terminal povuče na NISKO u usporedbi s terminalom emitora. PNP tranzistor sa simbolom prikazan je u nastavku.

NPN tranzistor

NPN je također jedna vrsta BJT (bipolarni spojni tranzistori) i uključuje dva poluvodička materijala tipa n koji su podijeljeni kroz tanki sloj poluvodiča tipa p. U NPN tranzistoru većinu nositelja naboja čine elektroni, dok su manjinske naboje rupe. Elektroni koji teku od terminala emitora do terminala kolektora formirat će strujni tok unutar osnovnog terminala tranzistora.

U tranzistoru, manja količina napajanja strujom na osnovnom priključku može uzrokovati opskrbu ogromnom količinom struje od terminala emitora do kolektora. Trenutno su najčešće korišteni BJT-ovi NPN tranzistori, jer je pokretljivost elektrona veća u odnosu na pokretljivost rupa. NPN tranzistor sa simbolom prikazan je dolje.

Tranzistor s efektom polja

Tranzistori s efektom polja sastoje se od 3 regije, vrata, izvora i odvoda. Različiti bipolarni tranzistori, FET-ovi su uređaji kojima se upravlja naponom. Napon postavljen na vratima kontrolira protok struje od izvora do odvoda tranzistora. Tranzistori s efektom polja imaju vrlo visoku ulaznu impedansu, od otpora od nekoliko mega ohma (MΩ) do mnogo, puno većih vrijednosti.

Ova velika ulazna impedancija uzrokuje da kroz njih prolazi vrlo malo struje. (Prema ohmovom zakonu, na struju obrnuto utječe vrijednost impedancije kruga. Ako je impedancija velika, struja je vrlo niska.) Dakle, i FET-ovi crpe vrlo malo struje iz izvora napajanja kruga.

Tranzistori s efektom polja

Dakle, ovo je idealno jer ne ometaju izvorne elemente napajanja kruga na koje su povezani. Oni neće uzrokovati punjenje izvora napajanja. Nedostatak FET-a je što neće pružiti isto pojačanje koje bi se moglo dobiti od bipolarnih tranzistora.

Bipolarni tranzistori superiorni su u činjenici da pružaju veće pojačanje, iako su FET-ovi bolji jer uzrokuju manje opterećenja, jeftiniji su i lakši za proizvodnju. Tranzistori s efektom polja imaju dvije glavne vrste: JFET-ove i MOSFET-ove. JFET-ovi i MOSFET-ovi su vrlo slični, ali MOSFET-ovi imaju čak i veće vrijednosti ulazne impedancije od JFET-ova. To uzrokuje još manje opterećenja u krugu. FET tranzistori svrstani su u dvije vrste, naime JFET i MOSFET.

JFET

JFET je kratica za spoj tranzistora sa efektom polja. Ovo je jednostavno, kao i početni tip FET tranzistora koji se koriste poput otpornika, pojačala, prekidača itd. Ovo je uređaj pod nadzorom napona i ne koristi nikakvu pristransku struju. Jednom kada se napon primijeni na priključnice vrata i izvora, on kontrolira protok struje između izvora i odvoda JFET tranzistora.

The Tranzistor s spojnim efektom spoja (JUGFET ili JFET) nema PN-spojeve, ali na svom mjestu ima uski dio poluprovodničkog materijala visoke otpornosti koji tvori 'Kanal' od silicija N-tipa ili P-tipa za prolazak većine nosača s dvije omske električne veze na oba se kraja obično nazivaju odvod, odnosno izvor.

Prijelazni tranzistori s efektom polja

Dvije su osnovne konfiguracije spojnog tranzistora s efektom polja, N-kanalni JFET i P-kanalni JFET. Kanal JFET-a N-kanala zasut je donorskim nečistoćama što znači da je protok struje kroz kanal negativan (otuda i izraz N-kanal) u obliku elektrona. Ovi tranzistori su dostupni u P-kanalnom i N-kanalnom tipu.

MOSFET

MOSFET ili poljodjenski tranzistor metal-oksid-poluvodič najčešće se koristi među svim vrstama tranzistora. Kao što i samo ime govori, uključuje terminal metalnih vrata. Ovaj tranzistor uključuje četiri terminala poput izvora, odvoda, vrata i podloge ili tijela.

MOSFET

U usporedbi s BJT i ​​JFET, MOSFET ima nekoliko prednosti jer pruža visoku im / p impedansu, kao i malu o / p impedansu. MOSFET-ovi se uglavnom koriste u krugovima male snage, posebno tijekom dizajniranja čipova. Ovi tranzistori dostupni su u dvije vrste, poput iscrpljivanja i poboljšanja. Nadalje, ove vrste su kategorizirane u vrste P-kanala i N-kanala.

Glavni značajke FET-a uključuju sljedeće.

• Unipolaran je jer su nositelji naboja poput elektrona ili rupa odgovorni za prijenos.
• U FET-u će ulazna struja teći zbog obrnute pristranosti. Stoga je ulazna impedancija ovog tranzistora velika.
• Kada se o / p napon tranzistora s efektom polja kontrolira kroz ulazni napon vrata, tada se taj tranzistor naziva uređajem s upravljanjem naponom.
• U provodnoj traci nema prisutnih čvorova. Tako FET-ovi imaju manje buke u usporedbi s BJT-ovima.
• Karakterizacija pojačanja može se provesti s transkonduktivnošću, jer je to omjer promjene struje promjene o / p i promjene ulaznog napona
• O / p impedancija FET-a je niska.

Prednosti FET-a

Prednosti FET-a u usporedbi s BJT-om uključuju sljedeće.

• FET je unipolarni uređaj, dok je BJT bipolarni uređaj
• FET je naponski upravljani uređaj, dok je BJT strujni pogon
• I / p impedancija FET-a je visoka, dok BJT ima malu
• Razina buke FET-a niska je u usporedbi s BJT-om
• U FET-u je toplinska stabilnost visoka, a BJT niska.
• Karakterizacija pojačanja FET-a može se provesti kroz provodljivost, dok se u BJT-u pojačavanjem napona

Primjene FET-a

Primjene FET-a uključuju sljedeće.

• Ovi se tranzistori koriste u različitim krugovima za smanjenje učinka opterećenja.
• Koriste se u nekoliko krugova poput oscilatora faznog pomaka, voltmetra i pojačala.

FET terminali

FET ima tri terminala poput izvora, vrata i odvoda koji nisu slični terminalima BJT. U FET-u je izvorni terminal sličan emiterskom terminalu BJT-a, dok je izlazni terminal sličan osnovnom terminalu i odvodnom terminalu kolektoru.

Izvorni terminal

• U FET-u je izvorni terminal onaj kroz koji nosači naboja ulaze u kanal.
• Ovo je slično emiterskom terminalu BJT
• Izvorni terminal može biti predstavljen sa „S“.
• Protok struje kroz kanal na izvornom terminalu može se odrediti poput IS.
  Prilazni terminal
• U FET-u, terminal Gate igra bitnu ulogu u kontroli protoka struje kroz kanal.
• Protok struje može se kontrolirati kroz terminal vrata osiguravajući mu vanjski napon.
• Gate terminal je mješavina dva terminala koji su međusobno povezani i jako dopirani. Provodljivost kanala može se modulirati putem Gate terminala.
• Ovo je slično osnovnom terminalu BJT-a
• Terminal vrata može se predstaviti s 'G'.
• Protok struje kroz kanal na priključku Gate može se odrediti kao IG.

Odvodni terminal

• U FET-u je odvodni terminal onaj kroz koji nosači napuštaju kanal.
• To je analogno kolektorskom terminalu u bipolarnom spojnom tranzistoru.
• Napon odvoda do izvora označen je kao VDS.
• Odvodni terminal može se označiti kao D.
• Protok struje koji se odmiče od kanala na odvodnom terminalu može se odrediti kao ID.

Različite vrste tranzistora

Dostupne su različite vrste tranzistora na temelju funkcije poput malog signala, male sklopke, snage, visoke frekvencije, fototranzistora, UJT. Neke se vrste tranzistora uglavnom koriste za pojačanje, u suprotnom za svrhe prebacivanja.

Vrste malih signala tranzistora

Mali tranzistori signala koriste se uglavnom za pojačavanje signala niske razine, ali također mogu dobro funkcionirati kao prekidači. Ovi tranzistori dostupni su kroz vrijednost hFE koja određuje kako tranzistor pojačava ulazne signale. Raspon tipičnih vrijednosti hFE je od 10 do 500, uključujući najvišu struju kolektora (Ic) u rasponu od 80 mA do 600 mA.

Ovi tranzistori dostupni su u dva oblika poput PNP i NPN. Najviše radne frekvencije ovog tranzistora imaju od 1 do 300 MHz. Ovi tranzistori koriste se za pojačavanje malih signala poput nekoliko volti i jednostavno kada se koristi mlin struje. Moćni tranzistor primjenjiv je kad se koristi ogroman napon, kao i struja.

Male preklopne vrste tranzistora

Mali komutacijski tranzistori koriste se poput sklopki kao i pojačala. Tipične vrijednosti hFE za ove tranzistore kreću se od 10 do 200, uključujući najmanje ocjene struje kolektora u rasponu od 10 mA do 1000 mA. Ovi tranzistori dostupni su u dva oblika poput PNP i NPN

Ovi tranzistori nisu sposobni za pojačavanje tranzistora malim signalom, što može uključivati ​​do 500 pojačanja. Dakle, ovo će tranzistore učiniti korisnijima za prebacivanje, iako se mogu koristiti kao pojačala za pojačanje. Jednom kada zatrebate dodatno pojačanje, ovi bi tranzistori funkcionirali bolje poput pojačala.

Snažni tranzistori

Ovi tranzistori su primjenjivi tamo gdje se koristi velika snaga. Kolektorski terminal ovog tranzistora povezan je s osnovnim terminalom metala tako da djeluje poput hladnjaka za otapanje viška snage. Raspon tipičnih ocjena snage uglavnom se kreće od približno 10 W do 300 W, uključujući frekvencije koje se kreću od 1 MHz do 100 MHz.

Snažni tranzistor

Vrijednosti najveće kolektorske struje kretat će se između 1A - 100 A. Snažni tranzistori dostupni su u PNP i NPN oblicima, dok Darlingtonov tranzistor dolazi u PNP ili NPN oblicima.

Vrste visokofrekventnih tranzistora

Visokofrekventni tranzistori koriste se posebno za male signale koji rade na visokim frekvencijama i koriste se u aplikacijama komutacije temeljenim na velikim brzinama. Ovi tranzistori su primjenjivi na visokofrekventne signale i trebali bi biti sposobni UKLJUČITI / ISKLJUČITI pri izuzetno velikim brzinama.

Primjene visokofrekventnih tranzistora uglavnom uključuju pojačalo VF, UHF, VHF, MATV i CATV, kao i oscilator. Raspon maksimalne frekvencije iznosi oko 2000 MHz, a najveće kolektorske struje kreću se od 10 mA - 600 mA. Oni se mogu dobiti u PNP i NPN oblicima.

Fototransistor

Ovi tranzistori su osjetljivi na svjetlost i uobičajena vrsta ovog tranzistora izgleda poput bipolarnog tranzistora gdje se osnovni kabel ovog tranzistora uklanja, a mijenja i mijenja kroz područje osjetljivo na svjetlost. To je razlog zašto fototransistor uključuje samo dva terminala umjesto tri terminala. Jednom kada vanjsko područje ostane zasjenjeno, tada će se uređaj isključiti.

Fototransistor

U osnovi nema protoka struje iz područja kolektora u emiter. Ali, kad god je područje osjetljivo na svjetlost izloženo dnevnoj svjetlosti, tada se može proizvesti mala količina bazne struje za kontrolu jako visoke kolektorske do emiterske struje.

Slično normalnim tranzistorima, to mogu biti i FET i BJT. FET-ovi su tranzistori osjetljivi na svjetlost, a ne poput foto bipolarnih tranzistora, foto-FET-ovi koriste svjetlost za stvaranje napona na vratima koji se uglavnom koristi za kontrolu struje izvora odvoda. Oni vrlo reagiraju na promjene unutar svjetlosti, ali su i osjetljiviji u usporedbi s bipolarnim fototranzistorima.

Vrste unijunkcije tranzistora

Unijunkcijski tranzistori (UJT) uključuju tri vodiča koji rade potpuno poput električnih prekidača, tako da se ne koriste poput pojačala. Općenito, tranzistori rade kao prekidač kao i pojačalo. Međutim, UJT ne daje nikakvo pojačanje zbog svog dizajna. Dakle, nije dizajniran za pružanje dovoljnog napona, inače struje.

Kablovi ovih tranzistora su B1, B2 i emiterski kabel. Rad ovog tranzistora je jednostavan. Kada postoji napon između njegovog odašiljača ili baznog terminala, tada će postojati mali protok struje od B2 do B1.

Unijunkcijski tranzistor

Upravljački vodiči u drugim vrstama tranzistora pružit će malu dodatnu struju, dok je u UJT-u ona sasvim suprotna. Primarni izvor tranzistora je njegova emiterska struja. Protok struje iz B2 u B1 jednostavno je mala količina cijele kombinirane struje, što znači da UJT nisu prikladni za pojačanje, ali su prikladni za prebacivanje.

Heterojuncijski bipolarni tranzistor (LGBT)

Heterojuncijski bipolarni tranzistori AlgaAs / GaAs (HBT) koriste se za digitalne i analogne mikrovalne primjene s frekvencijama visokim od Ku pojasa. HBT-ovi mogu pružiti brže komutacijske brzine od silicijskih bipolarnih tranzistora, uglavnom zbog smanjenog otpora baze i kapaciteta kolektora na podlogu. Za obradu HBT-a potrebna je manje zahtjevna litografija od GaAs-ovih FET-ova, stoga HBT-ove može neprocjenjivo izraditi i mogu pružiti bolji litografski prinos.

Ova tehnologija također može osigurati veće napone proboja i lakše podudaranje širokopojasne impedancije od GaAs FET-ova. U procjeni s bipolarnim spojnim tranzistorima Si (BJT), HBT pokazuju bolju prezentaciju u pogledu učinkovitosti ubrizgavanja emitra, otpora baze, kapacitivnosti baze emiter i granične frekvencije. Oni također predstavljaju dobru linearnost, nisku faznu buku i visoku učinkovitost dodane snage. HBT se koriste i u profitabilnim i u aplikacijama visoke pouzdanosti, kao što su pojačala snage u mobilnim telefonima i laserski upravljački programi.

Darlingtonski tranzistor

Darlingtonov tranzistor koji se ponekad naziva i 'Darlingtonov par' tranzistorski je krug izrađen od dva tranzistora. Sidney Darlington je to izmislio. Poput je tranzistora, ali ima puno veću sposobnost pojačanja struje. Krug se može napraviti od dva diskretna tranzistora ili može biti unutar integriranog kruga.

Parametar hfe s a Tranzistor iz Darlingtona je li svaki tranzistor hfe umnožen međusobno. Sklop je koristan u audio pojačalima ili u sondi koja mjeri vrlo malu struju koja prolazi kroz vodu. Toliko je osjetljiv da može pokupiti struju u koži. Ako ga spojite s komadom metala, možete izgraditi gumb osjetljiv na dodir.

Darlingtonski tranzistor

Schottkyjev tranzistor

Schottkyev tranzistor kombinacija je tranzistora i Schottky dioda koji sprječava zasićenje tranzistora preusmjeravanjem ekstremne ulazne struje. Naziva se i tranzistor sa stezanjem Schottkyja.

Tranzistor s više emitera

Tranzistor s više emitera je specijalizirani bipolarni tranzistor koji se često koristi kao ulazi tranzistorska logika (TTL) NAND logička vrata . Ulazni signali primjenjuju se na odašiljače. Struja kolektora jednostavno prestaje teći, ako sve emitore pokreće logički visoki napon, izvodeći tako NAND logički postupak pomoću jednog tranzistora. Tranzistori s više emitera zamjenjuju diode DTL-a i pristaju na smanjenje vremena uključivanja i rasipanja snage.

MOSFET s dvostrukim ulazom

Jedan od oblika MOSFET-a koji je posebno popularan u nekoliko RF aplikacija je MOSFET s dvostrukim vratima. MOSFET s dvostrukim vratima koristi se u mnogim RF i drugim primjenama gdje su uzastopno potrebna dva kontrolna vrata. MOSFET s dvostrukim vratima u osnovi je oblik MOSFET-a gdje su dva ulaza sastavljena duž duljine kanala jedan za drugim.

Na taj način oba zaslona utječu na razinu struje koja teče između izvora i odvoda. U stvari, rad MOSFET-a s dvostrukim vratima može se smatrati istim kao dva MOSFET uređaja u seriji. Oba ulaza utječu na opći rad MOSFET-a, a time i na izlaz. MOSFET s dvostrukim vratima može se koristiti u mnogim aplikacijama, uključujući RF miksere / multiplikatore, RF pojačala, pojačala s kontrolom pojačanja i slično.

Lavinski tranzistor

Lavinski tranzistor je bipolarni spojni tranzistor dizajniran za proces u području njegovih karakteristika napona kolektor-struja / kolektor-emiter iznad napona proboja kolektor-emiter, koji se naziva područje probijanja lavine. Ovo područje karakterizira slom lavine, pojava slična gradskom pražnjenju plinova i negativni diferencijalni otpor. Rad u području probijanja lavine naziva se rad u načinu lavine: on daje lavinskim tranzistorima mogućnost prebacivanja vrlo jakih struja s vremenima porasta i pada u nanosekundi (prijelaznim vremenima).

Tranzistori koji nisu posebno dizajnirani u tu svrhu mogu imati razumno dosljedna svojstva lavina, na primjer, 82% uzoraka 15V brze sklopke 2N2369, proizvedene u razdoblju od 12 godina, mogli su generirati impulsne proboje lavine s vremenom porasta od ps ili manje, koristeći napajanje od 90 V kako piše Jim Williams.

Difuzioni tranzistor

Difuzijski tranzistor je bipolarni spojni tranzistor (BJT) nastao difuzijom dodavača u poluvodičku podlogu. Postupak difuzije proveden je kasnije od postupka legure i spoja izrađenih spojeva za izradu BJT-ova. Bell Labs razvio je prvi prototip difuznih tranzistora 1954. Izvorni difuzni tranzistori bili su tranzistori s difuznom bazom.

Ti su tranzistori još uvijek imali emitore legura, a ponekad i kolektore legura poput ranijih tranzistora s legurnim spojem. U podlogu je difuzirana samo baza. Ponekad je supstrat stvarao kolektor, ali u tranzistorima poput Philcovih difuznih tranzistora mikrolegura, supstrat je bio glavnina baze.

Primjene vrsta tranzistora

Odgovarajuća primjena energetskih poluvodiča zahtijeva razumijevanje njihovih maksimalnih ocjena i električnih karakteristika, informacije koje su predstavljene u tehničkom listu uređaja. Dobra dizajnerska praksa koristi ograničenja tablice podataka, a ne podatke dobivene iz malih uzoraka. Ocjena je maksimalna ili minimalna vrijednost koja postavlja ograničenje sposobnosti uređaja. Djelovanje koje prelazi ocjenu može dovesti do nepovratne propadanja ili kvara uređaja. Maksimalne ocjene označavaju krajnje mogućnosti uređaja. Ne smiju se koristiti kao okolnosti dizajna.

Karakteristika je mjera performansi uređaja pod pojedinačnim radnim uvjetima izražena minimalnim, karakterističnim i / ili maksimalnim vrijednostima ili prikazana grafički.

Dakle, ovdje se radi o svemu što je tranzistor te različite vrste tranzistora i njihove primjene. Nadamo se da ste bolje razumjeli ovaj koncept ili za provedbu električnih i elektroničkih projekata , dajte svoje vrijedne prijedloge komentirajući u odjeljku za komentare u nastavku. Evo pitanja za vas, koja je glavna funkcija tranzistora?