Transistör çeşitleri ve uygulamaları

"Transistör" kelimesi iki kelimeden oluşur: transfer ve direnç. İlk kelime İngilizceden "iletim", ikincisi - "direniş" olarak çevrilmiştir. Bu şekilde transistor Baz ve yayıcı (baz akımı) arasındaki voltaj tarafından ayarlanan özel bir direnç türüdür. bipolar transistörlerve kapı ile alan etkili transistörlerin kaynağı arasındaki voltaj.

Başlangıçta, bu yarı iletken cihaz için birkaç isim önerildi: bir yarı iletken triyot, bir kristal triyot, bir lotatron, ancak sonuç olarak, Amerikalı bir mühendis ve bilim kurgu yazarı, William Shockley'nin arkadaşı John Pierce tarafından önerilen "transistör" adına odaklandılar.

Başlamak için, biraz tarihe girelim, sonra bugün piyasada yaygın olan elektronik bileşenlerden bazı transistörleri düşünelim.

16 Aralık 1947'de Bell Labs laboratuvarlarında bir ekip olarak çalışan William Shockley, Walter Brattain ve John Bardin, o yıl 23 Aralık'ta bilim adamları tarafından resmi ve halka açık olarak gösterilen ilk fonksiyonel iki kutuplu transistörü yarattı. Bir nokta transistördü.

Neredeyse iki buçuk yıl sonra, ilk germanyum bağlantı transistörü ortaya çıktı, daha sonra kaynaşmış, elektrokimyasal, difüzyon mesa transistörü ve son olarak 1958'de Texas Instruments ilk silikon transistörü serbest bıraktı, daha sonra 1959'da ilk düzlemsel silikon transistörü Jean Ernie tarafından yaratıldı, Sonuç olarak, germanyumun yerini silikon aldı ve düzlemsel teknoloji, transistör üretimi için ana teknolojide gurur duydu.

Adil olmak gerekirse, 1956'da William Shockley, John Bardin ve Walter Brattain'in "yarı iletkenlerin incelenmesi ve transistör etkisinin keşfi için" Nobel Fizik Ödülü'nü aldığını belirtiyoruz.

Alan etkili transistörlere gelince, ilk patent başvuruları 20. yüzyılın 20'li yıllarının ortalarından beri yapılmıştır, örneğin Almanya'daki fizikçi Julius Edgar Lilienfeld, 1928'de alan etkili transistörler ilkesini patentledi. Bununla birlikte, doğrudan alan etkili transistör ilk kez 1934'te Alman fizikçi Oscar Hail tarafından patentlendi.

Bir alan etkisi transistörünün çalışması temel olarak alanın elektrostatik etkisini kullanır, fiziksel olarak daha basittir, çünkü alan etkisi transistörleri fikri bipolar transistörler fikrinden daha önce ortaya çıkmıştır. İlk alan etkili transistör 1960 yılında ilk kez üretildi. Sonuç olarak, 20. yüzyılın 90'larına yakın bir zamanda, MOS teknolojisi (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistör teknolojisi), BT sektörü de dahil olmak üzere birçok endüstride hakim olmaya başladı.

Çoğu uygulamada, transistörler vakum tüplerinin yerini aldı, entegre devrelerin oluşturulmasında gerçek bir silikon devrimi meydana geldi. Bu nedenle, bugün analog teknolojide bipolar transistörler daha sık kullanılır ve dijital teknolojide - esas olarak alan etkili transistörler.

Alan ve çalışma prensibi cihaz ve bipolar transistörler - Bunlar münferit makalelerin konularıdır, bu yüzden bu incelikler üzerinde durmayacağız, ancak belirli örneklerle konuyu tamamen pratik bir bakış açısından ele alacağız.

Bildiğiniz gibi, üretim teknolojisine göre, transistörler iki tipe ayrılır: alan etkisi ve bipolar. Bipolar sırayla iletkenlik ile ters iletkenliğin n-p-n transistörlerine ve doğrudan iletkenliğin p-n-p transistörlerine bölünür. Alan etkili transistörler, sırasıyla, n-tipi ve p-tipi bir kanala sahiptir. Alan etkili transistör kapısı izole edilebilir (IGBT'ler) veya bir pn bağlantısı olarak. benGBT transistörler entegre bir kanal veya indüklenmiş bir kanal ile birlikte gelir.

Transistörlerin uygulama alanları karakteristiklerine göre belirlenir ve transistörler iki modda çalışabilir: anahtarda veya amplifikatörde.İlk durumda, transistör çalışma sırasında tamamen açık veya tamamen kapalıdır, bu da kontrol için küçük bir akım kullanarak önemli yüklerin güç kaynağını kontrol etmenizi sağlar. Ve amplifikasyonda veya başka bir şekilde - dinamik modda, transistörün özelliği, giriş sinyalinde küçük bir değişiklikle kontrol sinyalini değiştirmek için kullanılır. Ardından, çeşitli transistörlerin örneklerini ele alıyoruz.

2N3055 - TO-3 paketindeki bipolar n-p-n-transistör. Dinamik modda çalıştığı yüksek kaliteli ses amplifikatörlerinin çıkış aşamalarının bir öğesi olarak popülerdir. Tipik olarak tamamlayıcı p-n-p düzeneği MJ2955 ile birlikte kullanılır. Bu transistör ayrıca anahtar modunda da çalışabilir, örneğin, 12 ila 220 volt 50 Hz transformatör düşük frekanslı invertörlerde, bir çift 2n3055 bir itme-çekme dönüştürücüyü kontrol eder.

Çalışma sırasında bu transistör için toplayıcı verici voltajının 70 volta ve akım 15 ampere ulaşması dikkat çekicidir. TO-3 kılıfı, gerekirse bir radyatöre rahatça sabitlemenizi sağlar. Statik akım transfer katsayısı 15 ila 70 arasındadır, bu, transistörün tabanının 7 ampere kadar akıma dayanabilmesine rağmen, güçlü yükleri bile etkili bir şekilde kontrol etmek için yeterlidir. Bu transistör 3 MHz'e kadar frekanslarda çalışabilir.

KT315 - yerli düşük güçlü bipolar transistörler arasında bir efsane. Bu n-p-n tipi transistör ilk olarak 1967'nin ışığını gördü ve bugüne kadar amatör radyo ortamında popüler. Tamamlayıcı bir çift KT361'dir. Düşük güç devrelerinde dinamik ve anahtar modlar için idealdir.

İzin verilen maksimum 60 voltluk toplayıcı verici voltajında, bu yüksek frekanslı transistör 100 mA'ya kadar bir akımı kendi içinden geçirebilir ve kesme frekansı en az 250 MHz'dir. Taban akımının 50 mA ile sınırlı olmasına rağmen akım aktarım katsayısı 350'ye ulaşır.

Başlangıçta, transistör sadece 7 mm genişliğinde ve 6 mm yüksekliğinde plastik bir KT-13 kasasında üretildi, ancak son zamanlarda örneğin Integral OJSC tarafından üretilen TO-92 kasasında da bulunabilir.

KP501 - yalıtımlı geçitli düşük güçlü alan etkili n-kanal transistör. Modifikasyona (A, B, C) bağlı olarak direnci 10 ila 15 Ohm olan zenginleştirilmiş bir n kanalına sahiptir. Bu transistör, üretici tarafından iletişim ekipmanlarında, telefonlarda ve diğer elektronik ekipmanlarda kullanılmak üzere konumlandırıldığı için tasarlanmıştır.

Bu transistöre sinyal denilebilir. Küçük TO-92 paketi, maksimum boşaltma kaynağı gerilimi - 240 volta kadar, maksimum boşaltma akımı - 180 mA'ya kadar. Enstantane kapasitesi 100 pF'den az. Deklanşörün eşik voltajının 1 ila 3 volt arasında olması özellikle dikkat çekicidir, bu da kontrolü çok düşük maliyetlerle gerçekleştirmenizi sağlar. Sinyal seviyesi dönüştürücü olarak idealdir.

irf3205 - n kanallı HEXFET alan etkili transistör. Otomobil gibi yüksek frekanslı invertörleri artırmak için bir güç anahtarı olarak popülerdir. Birkaç binanın paralel bağlantısı yoluyla, önemli akımlar için tasarlanmış dönüştürücüler oluşturmak mümkündür.

Bu tür bir transistör için maksimum akım 75A'ya ulaşır (TO-220 muhafazasının yapısı bunu kısıtlar) ve maksimum tahliye kaynağı voltajı 55 volttur. Kanal direnci sadece 8 mOhm'dur. 3250 pF'lik bir deklanşör kapasitesi, yüksek frekanslarda kontrol için güçlü bir sürücü kullanılmasını gerektirir, ancak bugün bu bir sorun değildir.

TO-3P paketinde FGA25N120ANTD Güç Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistör (IGBT). Voltaj tahliye kaynağına 1200 volt dayanabilen maksimum tahliye akımı 50 amperdir. Bu seviyedeki modern IGBT transistörlerini üretme özelliği, onları yüksek voltajlı olarak sınıflandırmamızı sağlar.

Kapsam, indüksiyon ısıtıcıları, kaynak makineleri ve yüksek gerilim kaynağı için tasarlanmış diğer yüksek frekanslı dönüştürücüler gibi invertör tipi güç dönüştürücüleridir. Yüksek güçlü köprü ve yarım köprü rezonant dönüştürücüler için olduğu kadar sert anahtarlama koşullarında çalışma için ideal olan yerleşik bir yüksek hızlı diyot vardır.

Burada sadece birkaç tip transistörü inceledik ve bu, bugün piyasadaki elektronik bileşen modellerinin bolluğunun sadece küçük bir kısmı.

Öyle ya da böyle, amaçlarınız için uygun transistörü kolayca seçebilirsiniz, çünkü bunlar için belgeler bugün tüm özelliklerin kapsamlı bir şekilde sunulduğu veri sayfaları şeklinde mevcuttur. Modern transistörlerin kasa tipleri farklıdır ve aynı model için hem SMD hem de çıktı versiyonları sıklıkla mevcuttur.