Transistor on aktiivne komponent ja see loob kõikides elektroonilistes ahelates. Neid kasutatakse võimendite ja lülitusseadmetena. Võimenditena kasutatakse neid kõrgel ja madalal tasemel, sagedusastmetes, ostsillaatorites, modulaatorites, detektorites ja mis tahes vooluahelas on vaja mõnda funktsiooni täita. Digitaalahelates kasutatakse neid lülititena. Ligikaudu kogu maailmas on tohutult pooljuhte tootvaid tootjaid (transistorid on selle aparaadiperekonna esindajad), seega on neid täpselt tuhandeid. Kõrgete ja madalate sagedustega, väga suure voolu ja või kõrge pingega töötamiseks on olemas väikese, keskmise ja suure võimsusega transistorid. See artikkel annab ülevaate sellest, mis on transistor, erinevat tüüpi transistorid ja nende rakendused.

Mis on transistor

Transistor on elektroonikaseade. See on valmistatud p- ja n-tüüpi pooljuhtide kaudu. Kui pooljuht asetatakse sama tüüpi pooljuhtide keskele, nimetatakse paigutust transistorideks. Võime öelda, et transistor on kahe dioodi kombinatsioon, see on ühendus tagurpidi. Transistor on seade, mis reguleerib voolu või pinge voogu ja toimib elektrooniliste signaalide nupu või väravana.

Transistoride tüübid

Transistorid koosnevad kolmest a-kihist pooljuhtseade , millest igaüks on võimeline voolu liikuma. Pooljuht on selline materjal nagu germaanium ja räni, mis juhib elektrit „poolentusiastlikult“. See asub kusagil ehtsa juhi, näiteks vase ja isolaatori vahel (sarnane plastikust ümbritsetud jämedate juhtmetega).

Transistori sümbol

Paljastatakse n-p-n ja p-n-p-transistori skemaatiline vorm. In-circuit on ühendus joonistatud vormi kasutatakse. Noole sümbol määratleb emitteri voolu. N-p-n ühenduses tuvastame elektronid, mis voolavad emitterisse. See tähendab, et konservatiivne vool voolab emitterist välja, nagu näitab väljuv nool. Samamoodi on näha, et p-n-p ühenduse korral voolab konservatiivne vool emitterisse, nagu joonisel sissepoole suunatud nool näitab.

PNP ja NPN transistorid

Transistoreid on nii palju ja nende iga omadus erineb ning igal neist on oma eelised ja puudused. Mõnda tüüpi transistore kasutatakse enamasti rakenduste vahetamiseks. Teisi saab kasutada nii ümberlülitamiseks kui ka võimendamiseks. Sellegipoolest kuuluvad teised transistorid omaette erialarühma, näiteks fototransistorid , mis reageerivad sellele paistva valguse hulgale, tekitades selle kaudu voolu. Allpool on loetelu erinevat tüüpi transistoridest, millest läheme üle omadustele, mis neid igaüks loovad

Mis on kaks peamist tüüpi transistore?

Transistorid liigitatakse kahte tüüpi nagu BJT ja FET.

Bipolaarse ristmiku transistor (BJT)

Bipolaarse ristmiku transistorid on transistorid, mis on ehitatud 3 piirkonnast, alusest, kollektorist ja emitterist. Bipolaarse ristmiku transistorid, erinevad FET-transistorid, on vooluga juhitavad seadmed. Transistori baaspiirkonda sisenev väike vool põhjustab emitterist kollektori piirkonda palju suurema voolu. Bipolaarse ristmiku transistore on kahte peamist tüüpi, NPN ja PNP. NPN-transistor on selline, milles enamus voolukandjatest on elektronid.

Emitterist kollektorisse voolav elektron moodustab suurema osa transistori läbiva voolu aluse. Edasised laenguliigid, augud, on vähemus. PNP transistorid on vastupidised. PNP-transistorides on suurem osa praegustest kandeavadest. BJT transistore on saadaval kahte tüüpi, nimelt PNP ja NPN

Bipolaarse ristmiku transistori tihvtid

PNP transistor

See transistor on teist tüüpi BJT - bipolaarse ühendusega transistorid ja sisaldab kahte p-tüüpi pooljuhtmaterjali. Need materjalid jagunevad õhukese n-tüüpi pooljuhtkihi kaudu. Nendes transistorides on enamus laengukandjaid augud, vähemuslaengukandjad aga elektronid.

Selles transistoris tähistab nool sümbol tavapärast vooluhulka. Voolu suund selles transistoris on emitteri terminalist kollektori terminalini. See transistor lülitatakse SISSE, kui baasterminal lohistatakse LOW-le, võrreldes emitteri terminaliga. Allpool on näidatud sümboliga PNP-transistor.

“mis on kahepoolne tulede lüliti ”

NPN transistor

NPN on ka ühte tüüpi BJT (bipolaarse ristmiku transistorid) ja see sisaldab kahte n-tüüpi pooljuhtmaterjali, mis on jaotatud õhukese p-tüüpi pooljuhtkihi kaudu. NPN-transistoris on enamus laengukandjaid elektronid, vähemuslaengukandjad aga augud. Elektroonid, mis voolavad emitteri terminalist kollektori terminali, moodustavad voolu voolu transistori baasklemmis.

Transistoris võib baasterminali väiksem voolutoit põhjustada emitteri terminalist kollektorisse tohutut voolu. Praegu on tavaliselt kasutatavad BJT-d NPN-transistorid, kuna elektronide liikuvus on suurem kui aukude liikuvus. Allpool on näidatud sümboliga NPN transistor.

Väljatransistor

Väljatransistorid koosnevad 3 piirkonnast, väravast, allikast ja äravoolust. Erinevad bipolaarsed transistorid, FET-id on pingega juhitavad seadmed. Väravasse pandud pinge kontrollib voolu allikast transistori äravoolu. Väljatransistoridel on sisendtakistus väga kõrge, alates mitmest takistusest (mega) (MΩ) kuni palju-palju suuremate väärtusteni.

See kõrge sisendtakistus põhjustab nende voolu väga vähe. (Ohmi seaduse kohaselt mõjutab voolu vastupidiselt vooluahela impedantsi väärtus. Kui takistus on suur, on vool väga madal.) Nii et mõlemad FET-id võtavad vooluallikast väga vähe voolu.

Väljatransistorid

Seega on see ideaalne, kuna need ei häiri originaalahelate toiteelemente, millega nad on ühendatud. Need ei põhjusta toiteallika allalaadimist. FET-de puuduseks on see, et nad ei paku sama amplifikatsiooni, mida võiks saada bipolaarsetest transistoridest.

Bipolaarsed transistorid on paremad selle poolest, et nad pakuvad suuremat võimendust, ehkki FET-id on paremad selle poolest, et põhjustavad vähem koormust, on odavamad ja neid on lihtsam valmistada. Väljatransistoridel on kaks peamist tüüpi: JFET ja MOSFET. JFET-id ja MOSFET-id on väga sarnased, kuid MOSFET-idel on isegi suuremad impedantsi väärtused kui JFET-idel. See põhjustab vooluringis veelgi vähem koormamist. FET-transistorid liigitatakse kahte tüüpi, nimelt JFET ja MOSFET.

JFET

JFET tähistab transistorit Junction-Field-Effect. See on nii lihtne kui ka algtüüp FET-transistore, mida kasutatakse näiteks takistite, võimendite, lülitite jne jaoks. See on pinge abil juhitav seade ja see ei kasuta ühtegi eelvoolu. Kui pinge on rakendatud värava ja allika klemmide vahel, kontrollib see JFET transistori allika ja äravoolu voolu voolu.

The Ristmiku väljatransistor (JUGFETil või JFETil) ei ole PN-ristmikke, kuid selle asemel on kitsas osa suure takistusega pooljuhtmaterjalist, moodustades kas N-tüüpi või P-tüüpi räni „kanali”, et enamus kandjaid saaks voolata läbi kahe oomilise elektriühendusega mõlemas otsas nimetatakse seda tavaliselt äravooluks ja allikaks.

Ristmiku väljatransistorid

Ristmiku väljatransistoril on kaks põhikonfiguratsiooni, N-kanaliga JFET ja P-kanaliga JFET. N-kanaliga JFET-kanalile lisatakse doonori lisandeid, mis tähendab, et voolu vool läbi kanali on elektronide kujul negatiivne (seega termin N-kanal). Need transistorid on ligipääsetavad nii P-kanalil kui ka N-kanalil.

MOSFET

Igasuguste transistoride hulgas kasutatakse kõige sagedamini MOSFET-i või metallioksiidi pooljuhtväljatransistorit. Nagu nimigi ütleb, sisaldab see metallvärava klemmi. See transistor sisaldab nelja klemmi, nagu allikas, äravool, värav ja põhimik või korpus.

MOSFET

Võrreldes BJT ja JFET-iga on MOSFET-idel mitmeid eeliseid, kuna see tagab nii kõrge i / p impedantsi kui ka madala o / p impedantsi. MOSFETe kasutatakse peamiselt väikese võimsusega vooluringides, eriti kiipide kujundamisel. Neid transistore on saadaval kahte tüüpi nagu ammendumine ja täiustamine. Lisaks liigitatakse need tüübid P-kanalite ja N-kanalite tüüpidesse.

Peamine FET-i omadused sisaldama järgmist.

See on unipolaarne, kuna laengukandjad, nagu näiteks elektronid või augud, on ülekande eest vastutavad.
FET-is voolab sisendvool vastupidise eelarvamuse tõttu. Seetõttu on selle transistori sisendtakistus suur.
Kui välitransistori o / p pinget juhitakse värava sisendpinge kaudu, nimetatakse seda transistorit pinge abil juhitavaks seadmeks.
Juhtimisrajal pole ristmikke. Seega on FET-il vähem müra kui BJT-del.
Võimendust saab iseloomustada juhtivusega, kuna see on o / p muutuvvoolu ja sisendpinge muutuse suhe
FET o / p impedants on madal.

FET eelised

FET-i eelised võrreldes BJT-ga hõlmavad järgmist.

FET on unipolaarne seade, samas kui BJT on bipolaarne seade
FET on pingega juhitav seade, samas kui BJT on voolu abil töötav seade
FET i / p impedants on kõrge, samas kui BJT on madal
FET-i müratase on madal võrreldes BJT-ga
FET-is on termiline stabiilsus kõrge, samas kui BJT-l on madal.
FET-i võimenduse iseloomustust saab teha juhtivuse kaudu, BJT-s aga pinge võimendusega

FET rakendused

FET-i rakendused hõlmavad järgmist.

Neid transistore kasutatakse koormusefekti vähendamiseks erinevates ahelates.
Neid kasutatakse mitmetes vooluringides nagu faasinihkega ostsillaatorid, voltmeetrid ja puhvervõimendid.

FET-terminalid

FET-il on kolm terminali, nagu allikas, värav ja äravool, mis pole sarnased BJT terminalidega. FET-is on Source-terminal sarnane BJT Emitteri terminaliga, samas kui Gate-terminal on sarnane Collector-terminali Base-terminali ja äravoolu terminaliga.

Allikaterminal

FET-is on lähteterminal see, mille kaudu laengukandjad kanali sisenevad.
See sarnaneb BJT emitterterminaliga
Allikaterminali saab tähistada tähega „S”.
Allikaterminali kanali kaudu voolu voogu saab määrata nagu IS.
Väravaterminal
FET-is mängib väravaterminal olulist rolli kogu kanali voolu juhtimisel.
Vooluhulka saab juhtida läbi värava klemmi, andes sellele välise pinge.
Väravaterminal on segu kahest sisemiselt ühendatud ja tugevalt dopinguga terminalist. Kanali juhtivust saab moduleerida värava terminali kaudu.
See sarnaneb BJT baasterminaliga
Väravaterminali saab tähistada tähega G.
Värava terminali kanali kaudu voolu voogu saab määrata kui IG.

Drenaažiterminal

FET-is on äravooluterminal see, mille kaudu kandjad kanalist lahkuvad.
See on analoogne bipolaarse ristmiku transistori kollektoriklemmiga.
Drain to Source pinge on tähistatud kui VDS.
Drain-terminali saab tähistada tähega D
Drain-terminali kanalist kaugeneva voolu voogu saab määrata ID-na.

Erinevat tüüpi transistorid

Funktsiooni põhjal on saadaval erinevat tüüpi transistore, nagu väike signaal, väike lülitus, võimsus, kõrgsagedus, fototransistor, UJT. Mõnda tüüpi transistore kasutatakse peamiselt võimendamiseks muul viisil ümberlülitamiseks.

Transistorite väikesed signaalitüübid

Väikseid signaalitransistore kasutatakse peamiselt madala signaali võimendamiseks, kuid need võivad ka lülititena hästi toimida. Need transistorid on saadaval hFE väärtuse kaudu, mis määrab, kuidas transistor võimendab sisendsignaale. Tüüpiliste hFE väärtuste vahemik on vahemikus 10 kuni 500, sealhulgas kõrgeim kollektorivoolu (Ic) väärtus vahemikus 80 mA kuni 600 mA.

Need transistorid on saadaval kahes vormis nagu PNP ja NPN. Selle transistori kõrgeimad töösagedused on vahemikus 1 kuni 300 MHz. Neid transistore kasutatakse väikeste signaalide võimendamiseks nagu paar volti ja lihtsalt millimeetri voolu kasutamisel. Toitetransistorit saab rakendada, kui kasutatakse tohutut pinget ja voolu.

Transistorite väikesed lülitamistüübid

Väikseid lülitavaid transistore kasutatakse nii lülitite kui ka võimenditena. Nende transistoride tüüpilised hFE väärtused jäävad vahemikku 10–200, sealhulgas kollektori voolutugevuse vahemik 10–1 000 mA. Need transistorid on saadaval kahes vormis nagu PNP ja NPN

Need transistorid ei ole võimelised transistoride väikesignaalseks võimenduseks, mis võib hõlmata kuni 500 võimendust. Nii et see muudab transistorid lülitamiseks kasulikumaks, ehkki neid võib võimenduse saamiseks kasutada võimenditena. Kui vajate täiendavat võimendust, toimivad need transistorid paremini nagu võimendid.

Toitetransistorid

Need transistorid on kasutatavad, kui kasutatakse palju energiat. Selle transistori kollektoriklemm on ühendatud metalli alusklemmiga, nii et see töötab liigse võimsuse lahustamiseks nagu jahutusradiaator. Tüüpiliste võimsusvõimaluste vahemik on peamiselt vahemikus umbes 10 W kuni 300 W, sealhulgas sagedusepiirangud vahemikus 1 MHz kuni 100 MHz.

Toitetransistor

Suurima kollektorivoolu väärtused jäävad vahemikku 1A - 100 A. Toitetransistorid on saadaval PNP ja NPN kujul, Darlingtoni transistor aga kas PNP või NPN kujul.

Transistorite kõrgsageduslikud tüübid

Kõrgsageduslikke transistore kasutatakse eriti väikeste signaalide jaoks, mis töötavad kõrgetel sagedustel ja mida kasutatakse kiiretel lülitusrakendustel. Need transistorid on kasutatavad kõrgsageduslikes signaalides ja peaksid olema võimelised ülikiirel kiirusel sisse / välja lülitama.

Kõrgsageduslike transistoride rakendused hõlmavad peamiselt HF, UHF, VHF, MATV ja CATV võimendeid, samuti ostsillaatori rakendusi. Maksimaalse sageduse vahemik on umbes 2000 MHz ja kõrgeimad kollektorivoolud vahemikus 10 mA - 600mA. Need on saadaval nii PNP kui ka NPN kujul.

Fototransistor

Need transistorid on valgustundlikud ja selle transistori tavaline tüüp näeb välja nagu bipolaarne transistor, kus selle transistori aluse juhe eemaldatakse ja muudetakse valgustundliku piirkonna kaudu. Nii et see on põhjus, miks fototransistor sisaldab kolme klemmi asemel lihtsalt kahte klemmi. Kui väljaspool piirkonda hoitakse varjulisena, lülitatakse seade välja.

Fototransistor

Põhimõtteliselt ei toimu voolu kollektori piirkondadest emitterisse. Kuid alati, kui valgustundlik piirkond on päevavalguse käes, saab toota väikese koguse baasvoolu, et juhtida palju kollektorit voolu kiirgamiseks.

Sarnaselt tavalistele transistoridele võivad need olla nii FET-id kui ka BJT-d. FET-id on valgustundlikud transistorid, mitte nagu foto-bipolaarsed transistorid, foto-FET-id kasutavad valgust väravapinge tekitamiseks, mida kasutatakse peamiselt äravooluallika voolu juhtimiseks. Need on väga reageerivad muutustele valguses ja ka tundlikumad võrreldes bipolaarsete fototransistoridega.

Transistoride ühinemistüübid

Ühinemistransistorid (UJT-d) sisaldavad kolme juhet, mis töötavad täiesti nagu elektrilülitid, nii et neid ei kasutata nagu võimendeid. Üldiselt töötavad transistorid nii lüliti kui ka võimendina. Kuid UJT ei anna oma konstruktsiooni tõttu mingit võimendust. Nii et see ei ole mõeldud piisava pinge tagamiseks muidu voolu jaoks.

Nende transistoride juhtmed on B1, B2 ja emitterjuhe. Selle transistori töö on lihtne. Kui selle emitteri või baasklemmi vahel on pinge, toimub väike vooluvool B2-st B1-ni.

Ühinemistransistor

Muud tüüpi transistoride juhtimisjuhtmed annavad väikese lisavoolu, samas kui UJT-s on see üsna vastupidine. Transistori esmane allikas on selle emittervool. Voolu voog B2-st B1 on lihtsalt väike osa kogu ühendatud voolust, mis tähendab, et UJT-d ei sobi võimendamiseks, kuid sobivad ümberlülitamiseks.

Heterojunction bipolaarne transistor (LGBT)

AlgaAs / GaAs heterosõlmelisi bipolaarseid transistore (HBT) kasutatakse digitaalsete ja analoogmikrolainerakenduste jaoks, mille sagedused on nii kõrged kui Ku sagedusribal. HBT-d suudavad pakkuda kiiremat ümberlülitamiskiirust kui räni bipolaarsed transistorid, peamiselt aluse takistuse vähenemise ja kollektori-substraadi mahtuvuse tõttu. HBT töötlemine nõuab vähem nõudlikku litograafiat kui GaAs FET-id, seetõttu võivad HBT-d valmistada hindamatult ja pakkuda paremat litograafilist saagikust.

See tehnoloogia võib pakkuda ka kõrgemat purunemispinge ja hõlpsamat lairiba impedantsi sobitamist kui GaAs FET-id. Si bipolaarse ristmiku transistoridega (BJT) hinnates näitavad HBT-d paremat esitlust emitteri sissepritsetõhususe, aluse takistuse, aluse-emitteri mahtuvuse ja piirsageduse osas. Samuti on nende lineaarsus, madal faasiline müra ja kõrge lisavõimsus. HBT-sid kasutatakse nii kasumlikes kui ka suure töökindlusega rakendustes, näiteks mobiiltelefonide võimsusvõimendites ja laseridraiverites.

Darlingtoni transistor

Darlingtoni transistor, mida mõnikord nimetatakse “Darlingtoni paariks”, on transistori vooluahel, mis on valmistatud kahest transistorist. Sidney Darlington leiutas selle. See on nagu transistor, kuid sellel on palju suurem võime voolu saada. Vooluahel võib olla valmistatud kahest diskreetsest transistorist või see võib olla integreeritud vooluahelas.

Parameeter hfe koos a-ga Darlingtoni transistor on iga transistor hfe korrutatud vastastikku. Vooluring on abiks helivõimendites või sondis, mis mõõdab väga väikest voolu, mis läbib vett. See on nii tundlik, et suudab naha voolu üles võtta. Kui ühendate selle metallitükiga, saate ehitada puutetundliku nupu.

Darlingtoni transistor

Schottky transistor

Schottky transistor on kombinatsioon transistorist ja a Schottky diood mis takistab transistori küllastumist, suunates äärmise sisendvoolu. Seda nimetatakse ka Schottky-klambriga transistoriks.

Mitme emitteriga transistor

Mitme emitteriga transistor on spetsialiseeritud bipolaarne transistor, mida sageli kasutatakse sisendina transistori loogika (TTL) NAND loogika väravad . Emitteritele rakendatakse sisendsignaale. Kollektori vool lakkab lihtsalt voolamast, kui kõiki emittereid juhib loogiline kõrgepinge, sooritades seega ühe transistori abil NAND-i loogilise protsessi. Mitme emitteriga transistorid asendavad DTL dioodid ning nõustuvad lülitusaja ja võimsuse hajumise vähendamisega.

Dual Gate MOSFET

Üks MOSFETi vorm, mis on eriti populaarne mitmes raadiosagedusrakenduses, on kahevärav MOSFET. Kaheväravalist MOSFET-i kasutatakse paljudes raadiosagedusala ja muudes rakendustes, kus järjestikku on vaja kahte juhtväravat. Kahevärav MOSFET on põhimõtteliselt MOSFETi vorm, kus kanali pikkuses on üksteise järel kokku pandud kaks väravat.

Nii mõjutavad mõlemad väravad allika ja äravoolu vahel voolava voolu taset. Tegelikult võib kahe väravaga MOSFET-toimingut pidada samaks kui kahte järjestikku asuvat MOSFET-seadet. Mõlemad väravad mõjutavad MOSFETi üldist toimimist ja seega ka väljundit. Kaheväravalist MOSFET-i saab kasutada paljudes rakendustes, sealhulgas RF-segistid / kordistid, RF-võimendid, võimenduse juhtimisega võimendid jms.

Laviinitransistor

Laviinitransistor on bipolaarne ristmiktransistor, mis on ette nähtud töötlemiseks kollektori-voolu / kollektori-emitteri pingeomaduste piirkonnas väljaspool kollektori-emitteri purunemispinget, mida nimetatakse laviini lagunemispiirkonnaks. Seda piirkonda iseloomustab laviini purunemine, Townsendi gaaside väljalaskega sarnane esinemine ja negatiivne diferentsiaaltakistus. Operatsiooni laviini lagunemispiirkonnas nimetatakse laviinirežiimil töötamiseks: see annab laviinitransistoridele võimaluse vahetada väga suuri voolusid, mille tõusu ja languse aeg on väiksem kui nanosekund (üleminekuaeg).

Transistoridel, mis pole spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud, võivad olla piisavalt järsad laviiniomadused, näiteks 82% 15-aastase kiirlüliti 2N2369 näidistest, mis on toodetud 12-aastase perioodi jooksul, olid võimelised tekitama laviini purunemisimpulsse tõusuajaga 350 ps või vähem, kasutades 90 V toiteallikat, nagu Jim Williams kirjutab.

Difusioontransistor

Difusioontransistor on bipolaarse ristmikuga transistor (BJT), mis on moodustatud dopandite hajutamisel pooljuhtsubstraadiks. Difusiooniprotsess rakendati BJT-de valmistamiseks hiljem kui sulami ristmik ja kasvanud ristmikuprotsessid. Bell Labs arendas esimesed difusioontransistoride prototüübid välja aastal 1954. Esialgsed difusioontransistorid olid hajusaluselised transistorid.

Nendel transistoridel olid endiselt sulamite kiirgajad ja mõnikord sulamikollektorid nagu varasematel sulami-ristmiku transistoridel. Ainult alus hajutati substraati. Mõnikord tekitas substraat kollektori, kuid transistorides, nagu Philco mikrolegis hajutatud transistorid, oli substraat põhiosa alusest.

Transistoritüüpide rakendused

Võimsate pooljuhtide asjakohane rakendamine nõuab nende maksimaalsete nimiväärtuste ja elektriliste omaduste mõistmist, teavet, mis on esitatud seadme andmelehes. Hea disainipraktika kasutab andmelehtede piiranguid, mitte väikestest proovipartiidest saadud teavet. Reiting on maksimaalne või minimaalne väärtus, mis seab seadme võimele piiri. Hinnet ületav tegevus võib põhjustada pöördumatu halvenemise või seadme rikke. Maksimaalsed hinnangud tähistavad seadme äärmuslikke võimalusi. Neid ei tohi kasutada projekteerimistingimustena.

“mida teeb alaldi mootorrattal ”

Omadus on seadme toimivuse mõõt üksikutel töötingimustel, mis on väljendatud miinimum-, karakteristiku- ja / või maksimumväärtustega või mis on graafiliselt avaldatud.

Seega on see kõik mis on transistor ning erinevat tüüpi transistorid ja nende rakendused. Loodame, et olete sellest kontseptsioonist paremini aru saanud või elektri- ja elektroonikaprojektide elluviimiseks , andke palun oma väärtuslikke ettepanekuid kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises. Siin on teile küsimus, mis on transistori peamine funktsioon?