Эмиттер коллектор база сток исток затвор: Эта страница ещё не существует — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

транзисторы. микросхемы

главная

ТРАНЗИСТОРЫ

Транзистор- это полупроводниковый прибор с двумя или более p-n переходами, и тремя и более выводами, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических колебаний.
Наиболее широкое применение в радиолюбительской практике нашли биполярные и полевые транзисторы. У полевых транзисторов управление выходным током производится с помощью электрического поля. Они имеют три электрода: исток, затвор, сток. Биполярный транзистор так же имеет три электрода: эмиттер, база и коллектор. Достоинством полевого транзистора является то, что ток выходного электрода очень мал. Это определяет высокое входное сопротивление каскадов на этих транзисторах, т. е. влияние последующих каскадов на предыдущие — минимально. Второе, немаловажное достоинство полевых транзисторов — низкий уровень собственных шумов, что находит их применение в первых каскадах высококачественных усилителях звуковой частоты.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Для биполярного транзистора характерны следующие параметры:
  Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером определяется отношением постоянного тока коллектора к постоянному току базы при заданном постоянном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера.
  Максимально допустимые токи и напряжения коллектора, базы и эмиттера. Превышение данных допусков чревато выходом транзистора из строя.
  Максимально допустимая рассеиваемая мощность на коллекторе ( произведение постоянного напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора)
  Граничная частота— это частота, при которой коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером приближается к единице.

Основными параметрами полевых транзисторов являются:
**Напряжение отсечки U0— приложенное к затвору напряжение, при котором перекрывается сечение канала.
**Максимальный ток стока Iс.макс.
**Напряжения (между затвором и стоком Uзс, между стоком и истоком Uси, и между затвором и истоком Uзи.)
**Входная Свх, проходная Спр и выходная Свых емкости.

СТРУКТУРА

Из вышесказанного выше мы знаем, что транзистор представляет собой трехслойную полупроводниковую структуру. Существует два типа транзисторов: p-n-p и n-p-n. Если в качестве исходного берется проводник n-типа, то путем введения акцепторных примесей создается структура p-n-p. А если в качестве исходного материала взят полупроводник p-типа, то путем введения донорных примесей создается структура n-p-n. Такие структуры показаны на рисунке с условным обозначением транзисторов.
Крайние области называются: эмиттером, и прилегающей к ней p-n переход — эмиттерным и коллектором, с прилегающей к ней p-n переход — коллекторным. Средняя область называется базой транзистора.
Работоспособность транзистора зависит от полярности подводимых извне напряжений к его переходам. А именно, эмиттерный переход должен быть смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. Следует учесть, что носителями зарядов в транзисторах p-n-p являются дырки, а в транзисторах типа n-p-n — электроны. Часто в электронике употребляется такое понятие как «движение, перемещение дырок», которое нельзя понимать в буквальном смысле. Чтобы было бы более понятно, понятие «дырка» — это место покинутое электроном ( отсюда и название) и обладающее положительным потенциалом. Крайние области транзистора имеют одинаковый тип проводимости, поэтому он является обратимым прибором, т. е. эмиттер и коллектор можно поменять местами. Такое включение транзистора называется инверсным. Но параметры при нормальном и при инверсном включении транзистора одинаковыми не будут, так как конструктивно эмиттер и коллектор не индетичны.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

Существуют три вида включения транзистора: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК), обладающие разными характеристиками. Одной из характеристик трех схем является коэффициент передачи тока, которым называют отношение приращения выходного тока к приращению входного тока. Для схемы с ОБ выходным током является ток коллектора, а входным — ток эмиттера. Тогда коэффициент передачи тока будет равен:


         α=ΔIk/ΔIэ

**Для схемы с ОЭ выходным током является ток коллектора, а входным — ток базы. Коэффициент передачи тока будет равен:


         β=ΔIk/ΔIб

**Для схемы с ОК выходным током является ток эмиттера, а входным ток базы. И коэффициент передачи тока будет равен:

 
         ΔIэ/ΔIб=β+1=1/1-α

**Последнее выражение получено исходя из первого закона Кирхгофа, а именно, ток эмиттера равен сумме тока базы и тока коллектора. Поэтому и коэффициенты α и β связаны между собой таким соотношением:


         α=β/1+β ;   β=α/1-α

**Из всех выражений можно сделать вывод, что коэффициент передачи тока в схеме с ОБ всегда будет меньше единице, а в схеме с ОЭ всегда больше единице. Наибольшим коэффициентом передачи обладает схема с ОК. Это и определяет усилительные свойства транзистора. Схема с ОБ имеет малое входное и большое выходное сопротивление, что позволяет получить усиление только по напряжению. Схема с ОЭ имеет средние значения входного и выходного сопротивления, что позволяет получить усиление как по току так и по напряжению. Схема с ОК имеет большое входное и малое выходное сопротивление, что позволяет получить усиление только по току.

МИКРОСХЕМЫ

C развитием радиоэлектроники происходит непрерывное усложнение аппаратуры, сопровождаемое увеличением потребляемой мощности и габаритов. А это приводит к резкому снижению ее надежности. Когда-то на смену электронным лампам пришли транзисторы, что позволило значительно снизить массу аппарата, уменьшить потребляемую мощность, и увеличить время наработки на отказ. Но и этого достижения человечеству стало мало. И следующим шагом развития радиоэлектроники стало производство и внедрение интегральных микросхем.

  Попробуем понять сравнение транзистора и микросхемы. Если транзистор представляет собой полупроводниковый кристалл размером около 1 мм, то в интегральной микросхеме, на таком по размеру кристалле можно сформировать огромное количество транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов, которые в свою очередь будут представлять некоторое функциональное устройство в едином герметизированном корпусе.
  Интегральная микросхема (ИМС) представляет собой функционально законченное неразборное устройство, выполненное в собственном корпусе и имеющее некоторое количество выводов для соединения с другими узлами аппаратуры. По теории одного умника, количество элементов на единице площади микросхемы все время будет увеличиваться по определенному закону. И пока этот закон выполняется, хотя предел все-таки должен быть. Еще в начале 90-х годов микросхемы содержали тысячу и более элементов и считались микросхемами повышенной интеграции, то сейчас уже выпускаются микросхемы, у которых в одном корпусе содержатся более миллиона элементов.
  Достоинство микросхемы, кроме габаритов, малой мощности потребления и высокой надежности, еще состоит и в том, что она облегчает задачу конструктора аппаратуры и избавляет от необходимости производить расчет отдельных каскадов.
  В зависимости от функционального назначения микросхемы делятся на две категории: аналоговые и цифровые и выпускаются в виде серий. Разработка аналоговых микросхем шла сначала по пути создания ИМС универсального назначения и низкой степени интеграции. Четыре- пять транзисторов и несколько резисторов, соединенные различными способами, комбинируя которые можно было собирать схемы разного назначения. К таким микросхемам относились серии 218, 224, 118, 122. Однако универсальность таких микросхем скоро себя исчерпало. Приходилось помимо микросхемы использовать дискретные элементы или мириться с их избыточностью, оставляя незадействованными некоторые элементы внутри микросхемы. А при попытке создания микросхем повышенной интеграции — ее универсальность отпадала сама собой.
  Далее разработка аналоговых микросхем шла по пути создания функциональных узлов. Здесь нужно остановиться на микросхеме серии 174. Эта серия была разработана для применения в телевизионной и радиоприемной технике, и отличалась своей долговечностью и универсальностью. Первые микросхемы этой серии появились в 1975 году, а в настоящее время серия насчитывает около 80 типов самого разного назначения.
  Наиболее широкое применение нашли в последнее время цифровые микросхемы. Их выпуск в настоящее время достигает сотен миллионов в год. Их особенность состоит в том, что они одновременно являются функциональными узлами и имеют универсальное назначение Цифровые микросхемы выпускают в основном трех видов: ТТЛ, КМОП и ЭСЛ.

  ТТЛ — (Транзисторно-транзисторная логика). Это название трансформировалось из названия ДТЛ (диодно-транзисторная логика), микросхемы которой содержали диоды и транзисторы. Потом диоды удалось изъять и заменить на многоэмиттерные транзисторы, что упростило технологию изготовления таких микросхем.
  ЭCЛ — (эмиттерно-связанная логика). Строится на основе пары одинаковых транзисторов, эмиттеры которых соединены и общий эмиттерный ток стабилизирован.
  КМОП Микросхемы данной логики являются самыми экономичными и при отсутствии сигнала почти не потребляют энергии от источников питания. Быстродействие микросхем КМОП растет пропорционально напряжению питания.
    Более подробную и наглядную маркировку по полупроводниковым компонентам рекомендую почитать в электронных книгах Е. А. Москатова, которые можно найти на сайте http://moskatov.narod.ru .

полезные ссылки

Транзистор [База знаний]

Транзистор. Определение, обозначение на схемах, принцип работы, основные характеристики

Теория

КОМПОНЕНТЫ

ARDUINO

RASPBERRY

ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Транзистор — один из самых распространенных полупроводниковых элементов самого широкого применения. Существуют различные виды транзисторов, но как правило данный электронный компонент имеет три вывода и, как и диод, основывается на явлении p-n перехода. Отсюда происходит его второе название – полупроводниковый триод.

Главным свойством транзистора является управление током, протекающим через него (ток эмиттер–коллектор у биполярных и ток исток–сток у полевых транзисторов), с помощью третьего вывода (база у биполярных и затвор у полевых транзисторов). Иными словами транзисторы зачастую используют как выключатель и/или регулятор силы тока и напряжения.

Биполярный транзистор

Транзисторы данного типа состоят из трех слоев полупроводников с чередующимся типом проводимости:

Эмиттер (emitter)
База (base) – на схемах изображается между К. и Э. под прямым углом к несущей черте
Коллектор (collector) – на схемах обозначен стрелкой.

Таким образом, у биполярных транзисторов имеется два p-n перехода: эмиттер-база и база-коллектор. Наделение полупроводников определенным типом проводимости происходит с помощью легирования — добавления в них специальных примесей. Каждый слой легируется в разной степени.
Различают два типа биполярных транзиторов:

p-n-p, где эмиттер – полупроводник p-типа, база – n-типа, коллектор – p-типа
n-p-n, где эмиттер – полупроводник n-типа, база – p-типа, коллектор – n-типа.

Их схематичное устройство представлено представлено на иллюстрации ниже.

Также на иллюстрации обозначено направление движения тока в биполярных транзисторах обоих типов и типичное обозначение напряжений, имеющих место между его выводами.

В основе работы биполярных транзисторов лежит следующий процесс, который рассмотрим на примере транзистора со структурой npn в нормальном активном режиме. В этом режиме переход эметтер-база смещён в прямом направлении, иначе говоря, открыт, а переход база-коллектор смещён в обратном направлении или закрыт. При переходе носителей заряда (электронов) из эмиттера через открытый p-n переход эмиттер-база, часть их рекомбинирует с носителями заряда (дырками) в базе. Однако база делается очень тонкой и слабо легированной (по сравнению с эмиттером), из-за чего большая часть электронов, перешедших (инжектированных) в базу из эмиттера, так сказать, «не находит себе в базе места» и, как следствие, диффундирует в коллектор. Сильное электрическое поле обратносмещённого коллекторного перехода захватывает неосновные носители из базы и переносит их в коллекторный слой. Таким образом, ток коллектора практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы. В случае с биполярными транзисторами структуры pnp процесс будет тем же, изменится лишь полярность и направление токов.

Полевой транзистор (униполярный)

Принцип действия полевых транзисторов основан на управлении электрическим сопротивлением токопроводящего канала поперечным электрическим полем, создаваемым приложенным к затвору напряжением.

Полевые транзисторы имеют следующие выводы:

Исток (source) — область, из которой носители заряда уходят в канал
Затвор (gate) – электрод, на который подается управляющее напряжение
Сток (drain) – область, в которую носители заряда входят.

ТРАНЗИСТОР • Большая российская энциклопедия

ТРАНЗИ́СТОР (от англ. transfer – переносить и resistor – сопротивление), управляемый полупроводниковый прибор для усиления, генерирования и преобразования электрич. колебаний, выполненный на основе монокристаллич. полупроводника; содержит не менее трёх областей с различной – электронной (n) или дырочной (p) – проводимостью. Изобретён в 1947 У. Шокли, У. Браттейном и Дж. Бардином (Нобелевская пр., 1956). По физич. структуре и механизму управления током Т. делятся на два больших класса: биполярные (или просто Т.) и униполярные (или полевые Т.).

Рис. 1. Схема включения биполярного транзистора n–p–n-типа в усилителях электрических колебаний: Э – эмиттер; К – коллектор; Б – база; Rн – нагрузка; U – напряжение источников питания;i – ток.

В биполярных Т. (БТ), содержащих два или более p–n-перехода, носителями заряда служат как электроны, так и дырки. Различают БТ p–n–p-типа и n–p–n-типа (рис. 1). Средняя область БТ (толщиной, как правило, неск. мкм и менее) называется базой, две другие, отделённые от базы p–n-переходами, – эмиттером и коллектором; действие БТ основано на управлении потоком неосновных носителей заряда, протекающим через базу. Эмиттерный переход смещён в прямом направлении (положительный полюс источника питания соединён с областью р-типа, отрицательный – с областью п-типа) и обеспечивает инжекцию неосновных носителей заряда, коллекторный – смещён в обратном направлении и «собирает» инжектированные носители. БТ изготовляют гл. обр. на основе Si (реже Ge) по планарно-эпитаксиальной и диффузионно-сплавной технологии. БТ работают в широком диапазоне частот (от сотен кГц до десятков ГГц). Выходная мощность составляет от нескольких мВт до сотен Вт, миним. уровень шумов – неск. дБ, время переключения – от сотен пс до десятков мкс.

Рис. 2. Структурная схема n-канального МОП-транзистора: И – исток; С – сток; З – затвор.

В полевых Т. (ПТ) протекание рабочего тока обусловлено носителями заряда только одного знака (электронами или дырками) – отсюда назв. униполярный. В ПТ движением носителей заряда через канал (область управляемой проводимости) от истока (области, являющейся источником дырок или электронов в зависимости от типа проводимости канала) к стоку (области, собирающей эти заряды из канала) управляет спец. электрод – затвор (рис. 2). Исток, сток и затвор по назначению эквивалентны соответственно эмиттеру, коллектору и базе. По физич. эффектам, лежащим в основе управления носителями заряда, такие Т. условно делят на две группы: ПТ с управляющим p–n-переходом или переходом металл – ПП (Шоттки барьером) и ПТ с изолированным затвором, или МДП-Т. (см. МДП-структура). В ПТ в качестве ПП материала используют в осн. Si и GaAs, в качестве металлов – Al, Mo, Au, в качестве диэлектрика – SiO₂ (т. н. МОП-Т.) или слоистые структуры, напр. SiO₂–Si₃N₄ (МНОП-Т.). В ПТ первой группы напряжение, прикладываемое к управляющему электроду – затвору (p–n-переходу или контакту металл – полупроводник), изменяет толщину области пространственного заряда; при этом изменяется проводящее сечение канала и, как следствие, сила рабочего тока. ПТ с управляющим p–n-переходом характеризуются наиболее низким (среди Т.) уровнем шумов в широком диапазоне частот (коэф. шума ок. 0,1 дБ на частоте 10 Гц и 2 дБ на частоте 400 МГц). ПТ с барьером Шоттки и МДП-Т. имеют наиболее высокие рабочие частоты (до 100 ГГц). Мощные МДП-Т. обладают лучшими среди ПП приборов импульсными характеристиками.

Т. (как дискретные, так и в составе интегральных схем) широко применяются во входных цепях радиоэлектронных усилит. устройств, в радиопередающей аппаратуре, формирователях и усилителях импульсов, электронных переключателях, стабилизаторах, источниках вторичного питания, системах автоматич. регулирования, а также в электронных часах, мед. приборах, вычислит. устройствах и др. См. также Силовые полупроводниковые приборы.

Как определить выводы неизвестного биполярного транзистора

В свое время за открытие транзистора его создатели удостоились Нобелевской премии. Этот маленький прибор изменил человечество навсегда: начиная с простых радиоприемников и заканчивая процессорами, в которых их число достигает нескольких миллиардов. Между тем, чтобы узнать, как он работает, не нужно быть золотым медалистом или лауреатом «нобелевки».

Блок: 1/8 | Кол-во символов: 351
Источник: https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1098-tranzistor/

Что будет, если перепутать коллектор и эмиттер в схеме

Для опыта мы возьмем простой и всеми нами любимый транзистор КТ815Б:

Соберем знакомую вам схемку:

Для чего я поставил перед базой резистор, читаем здесь.

На Bat1 выставляю напряжение в 2,5 вольта. Если подавать более 2,5 Вольт, то лампочка уже ярче гореть не будет. Скажем так, это граница, после которой дальнейшее повышение напряжение на базе не играет никакой роли на силу тока в нагрузке

На Bat2 я выставил 6 Вольт, хотя лампочка у меня на 12 Вольт. При 12 Вольтах транзистор у меня ощутимо грелся, и я не хотел его спалить. Здесь мы видим, какую силу тока потребляет наша лампочка и даже можем рассчитать мощность, которую она потребляет, перемножив эти два значения.

Ну и как вы видели, лампочка горит и схема нормально работает:

Но что случится, если мы перепутаем коллектор и эмиттер? По логике, у нас ток должен течь от эмиттера к коллектору, потому как базу мы не трогали, а коллектор и эмиттер состоят из N полупроводника.

Но на практике лампочка гореть не хочет.

Потребление на блоке питания Bat2 каких-то 10 миллиампер. Значит, ток через лампочку все-таки течет, но очень слабый.

Почему при правильном подключении транзистора ток течет нормально, а при неправильном нет? Дело все в том, транзистор делают не симметричным.

В транзисторах площадь соприкосновения коллектора с базой намного больше, чем эмиттера и базы. Поэтому, когда электроны устремляются из эмиттера к коллектору, то почти все они “ловятся” коллектором, а когда мы путаем выводы, то не все электроны из коллектора “ловятся” эмиттером.

Кстати, чудом не пробило P-N переход эмиттер-база, так как напряжение подавали в обратной полярности. Параметр в даташите UЭБ макс . Для этого транзистора критическое напряжение считается 5 Вольт, у нас же оно было даже чуть выше:

Итак, мы с вами узнали, что коллектор и эмиттер неравнозначны. Если в схеме мы перепутаем эти выводы, то может произойти пробой эмиттерного перехода и транзистор выйдет из строя. Так что, не путайте выводы биполярного транзистора ни в коем случае!

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 2076
Источник: https://www.RusElectronic.com/kak-opredelit-vivodi-tranzistora/

Особенности и области применения составных транзисторов

Если открыть любую книгу по электронной технике, сразу видно как много элементов названы по именам их создателей: диод Шоттки, диод Зенера (он же стабилитрон), диод Ганна, транзистор Дарлингтона.

Инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington) экспериментировал с коллекторными двигателями постоянного тока и схемами управления для них. В схемах использовались усилители тока.

Инженер Дарлингтон изобрёл и запатентовал транзистор, состоящий из двух биполярных и выполненный на одном кристалле кремния с диффундированными n (негатив) и p (позитив) переходами. Новый полупроводниковый прибор был назван его именем.

В отечественной технической литературе транзистор Дарлингтона называют составным. Итак, давайте познакомимся с ним поближе!

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 801
Источник: https://go-radio.ru/coctavnoy-transistor.html

Как определить выводы транзистора

Способ №1

Думаю, самый простой. Скачать на этот транзистор даташит. В каждом нормальном даташите есть рисуночек с подробными надписями, где какой вывод. Для этого вводим в гугл или яндекс крупненькие циферки и буковки, которые написаны на транзисторе, и рядышком добавляем слово “даташит”. Пока еще не было такого, чтобы я не отыскивал даташит на какой-то радиоэлемент.

Способ №2

Думаю, с поиском вывода базы проблем возникнуть не должно, если учесть, что транзистор состоит из двух диодов, включенных последовательно или катодами, или анодами:

Здесь все просто, ставим мультиметр на значок прозвонки “•)))” и начинаем пробовать все вариации, пока не найдем эти два диода. Вывод, где эти диоды соединяются либо анодами, либо катодами – это и есть база. Чтобы найти коллектор и эмиттер, сравниваем падение напряжение на этих двух диодах. Между коллектором и базой оно должно быть меньше, чем между эмиттером и базой. Давайте проверим, так ли это?

Для начала рассмотрим транзистор КТ315Б:

Э – эмиттер

К – коллектор

Б – база

Ставим мультиметр на прозвонку и базу находим без проблем. Теперь замеряем падение напряжения на обоих переходах. Падение напряжения на базе-эмиттере 794 милливольт

Падение напряжения на коллекторе-базе 785 милливольт. Мы убедились, что падение напряжения между коллектором и базой меньше, чем между эмиттером и базой. Следовательно, средний синий вывод – это коллектор, а красный слева – эмиттер.

Проверим еще транзистор КТ805АМ. Вот его цоколевка (расположение выводов):

Это у нас транзистор структуры NPN. Предположим, базу нашли (красный вывод). Узнаем, где у него коллектор, а где эмиттер.

Делаем первый замер.

Делаем второй замер:

Следовательно, средний синий вывод – это коллектор, а желтый слева – эмиттер.

Проверим еще один транзистор – КТ814Б. Он у нас PNP структуры. База у него – синий вывод. Замеряем напряжение между синим и красным выводом:

а потом между синим и желтым:

Во фак! И там и там 720 милливольт.

Этот способ этому транзистору не помог. Ну не переживайте, для этого есть третий способ…

Способ №3

Почти в каждом современном мультиметре есть 6 маленьких отверстий, и рядом какие-то буковки, что-то типа NPN, PNP, E, C, B. Вот эти шесть крохотных отверстий как раз и предназначены для того, чтобы замерять коэффициент бета. Я же эти отверстия буду называть дырками. На отверстия они не очень похожи))).

Ставим крутилку мультиметра на значок “hFE“.

Определяем какой он проводимости, то есть NPN или PNP, в такую секцию его и толкаем. Проводимость определяем расположением диодов в транзисторе, если не подзабыли. Берем наш транзистор, которые в обе стороны показал одинаковое падение напряжения на обоих P-N переходах, и суем базу в ту дырочку, где буковка “В”.

Далее суем оставшихся два вывода в дырочки С и Е в этом ряду и смотрим на показания мультика:

Базу не трогаем, а тупо меняем местами два вывода. Опа-на, мультик показал намного больше, чем в первый раз. Следовательно, в дырочке Е находится в настоящее время эмиттер, а в дырочке С – коллектор. Все элементарно и просто ;-).

Способ №4

Думаю, является самым легким и точным способом проверки распиновки транзистора. Для этого достаточно приобрести Универсальный R/L/C/Transistor-metr и сунуть выводы транзистора в клеммы прибора:

Он сразу вам покажет, жив ли ваш транзистор. И если он жив, то выдаст его распиновку.

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 3375
Источник: https://www.RusElectronic.com/kak-opredelit-vivodi-tranzistora/

Устройство составного транзистора

Как уже говорилось, это два или более транзисторов, изготовленных на одном полупроводниковом кристалле и запакованные в один общий корпус. Там же находится нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого транзистора.

У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у всем знакомого биполярного: база (Base), эмиттер (Emitter) и коллектор (Collector).

Схема Дарлингтона

Как видим, такой транзистор представляет собой комбинацию нескольких. В зависимости от мощности в его составе может быть и более двух биполярных транзисторов. Стоит отметить, что в высоковольтной электронике также применяется транзистор, состоящий из биполярного и полевого. Это IGBT транзистор. Его также можно причислить к составным, гибридным полупроводниковым приборам.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 774
Источник: https://go-radio.ru/coctavnoy-transistor.html

Принцип действия

Полупроводники занимают промежуточное состояние между проводниками и диэлектриками. В обычном состоянии они не проводят электрический ток, но их сопротивление падает с ростом температуры. Чем она выше, тем больше энергии, которую получает вещество.

В атомах полупроводника электроны отрываются от «родительского» атома и улетают к другому, чтобы заполнить там «дырку», которую оставил такой же электрон. Получается, что внутри такого материала одновременно происходят два процесса: полет электронов (n-проводимость, от слова negative – отрицательный), и образование «дырок» (p-проводимость от слова positive – положительный). В обычном куске кремния эти процессы уравновешены: количество дырок равно количеству свободных электронов.

Однако с помощью специальных веществ можно нарушить это равновесие, добавив «лишние» электроны (вещества – доноры) или «лишние» «дырки» (вещества акцепторы). Таким образом можно получить кристалл полупроводника с преобладающей n-проводимостью, либо p-проводимостью.

Если два таких материала приложить друг к другу, то в месте их соприкосновения образуется так называемый p-n переход. Дырки и электроны проходят через него, насыщая соседа. То есть там, где был избыток дырок, идет их заполнение электронами и наоборот.

В какой-то момент в месте соприкосновения не останется свободных носителей заряда и наступит равновесие. Это своего рода барьер, который невозможно преодолеть, этакая пустыня. Этот слой принято называть обедненным слоем.

Теперь, если приложить к такому материалу напряжение, то оно поведет себя интересным образом: при прямой его направленности обедненный слой истончится и через него пойдет электроток, а при обратном – наоборот, расширится.

Как говорится, если для чайников, то p-n переход обладает способностью пропускать ток только в одном направлении. Это своего рода «обратный клапан» для электрической сети. На этом их свойстве основана работа всех полупроводниковых приборов.

Существует две основные разновидности транзисторов: полевые (иногда их называют униполярными) и биполярными. Различаются они по устройству и принципу действия.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 2113
Источник: https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1098-tranzistor/

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор обладает двумя переходами: p-n-p или n-p-n. Принципиальное различие между ними – направление течения тока.

Коллектор и эмиттер, обладающие одинаковой проводимостью (в n-p-n транзисторе n-проводимостью), разделены базой, которая обладает p-проводимостью. Если даже эмиттер подключен к источнику питания, ему не пробиться напрямую в коллектор. Для этого необходимо подать ток на базу.

В таком случае электроны из эмиттера заполняют «дырки» последней. Но так как база слабо легирована, то и дырок в ней мало. Поэтому большая часть электронов переходит в коллектор и они начинают свое движение по цепи. Ток коллектора практически равен току эмиттера, ведь на базу приходится очень маленькое его значение.

Чтобы нагляднее себе это представить, можно воспользоваться аналогией с водопроводной трубой. Для управления количеством воды нужен вентиль (транзистор). Если приложить к нему небольшое усилие, он увеличит свое проходное сечение трубы и через него начнет проходить больше воды.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1024
Источник: https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1098-tranzistor/

Основные особенности транзистора Дарлингтона

Основное достоинство составного транзистора это большой коэффициент усиления по току.

Следует вспомнить один из основных параметров биполярного транзистора. Это коэффициент усиления (h31). Он ещё обозначается буквой β («бета») греческого алфавита. Он всегда больше или равен 1. Если коэффициент усиления первого транзистора равен 120, а второго 60 то коэффициент усиления составного уже равен произведению этих величин, то есть 7200, а это очень даже неплохо. В результате достаточно очень небольшого тока базы, чтобы транзистор открылся.

Инженер Шиклаи (Sziklai) несколько видоизменил соединение Дарлингтона и получил транзистор, который назвали комплементарный транзистор Дарлингтона. Вспомним, что комплементарной парой называют два элемента с абсолютно одинаковыми электрическими параметрами, но разной проводимости. Такой парой в своё время были КТ315 и КТ361. В отличие от транзистора Дарлингтона, составной транзистор по схеме Шиклаи собран из биполярных разной проводимости: p-n-p и n-p-n. Вот пример составного транзистора по схеме Шиклаи, который работает как транзистор с n-p-n проводимостью, хотя и состоит из двух различной структуры.

схема Шиклаи

К недостаткам составных транзисторов следует отнести невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Такие транзисторы прекрасно зарекомендовали себя в выходных каскадах мощных усилителей низкой частоты, в схемах управления электродвигателями, в коммутаторах электронных схем зажигания автомобилей.

Хорошо зарекомендовал себя для работы в электронных схемах зажигания мощный n-p-n транзистор Дарлингтона BU931.

Основные электрические параметры:

Напряжение коллектор – эмиттер 500 V;
Напряжение эмиттер – база 5 V;
Ток коллектора – 15 А;
Ток коллектора максимальный – 30 А;
Мощность рассеивания при 250С – 135 W;
Температура кристалла (перехода) – 1750С.

На принципиальных схемах нет какого-либо специального значка-символа для обозначения составных транзисторов. В подавляющем большинстве случаев он обозначается на схеме как обычный транзистор. Хотя бывают и исключения. Вот одно из его возможных обозначений на принципиальной схеме.

Напомню, что сборка Дарлингтона может иметь как p-n-p структуру, так n-p-n. В связи с этим, производители электронных компонентов выпускают комплементарные пары. К таким можно отнести серии TIP120-127 и MJ11028-33. Так, например, транзисторы TIP120, TIP121, TIP122 имеют структуру n-p-n, а TIP125, TIP126, TIP127 — p-n-p.

Также на принципиальных схемах можно встретить и вот такое обозначение.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 2602
Источник: https://go-radio.ru/coctavnoy-transistor.html

Полевой транзистор

Если в биполярном транзисторе управление происходило с помощью тока, то в полевом – с помощью напряжения. Состоит он из пластинки полупроводника, которую называют каналом. С одной стороны к ней подключен исток – через него в канал входят носители электрического тока, а с другой сток – через него они покидают канал.

Сам канал как бы «зажат» между затвором, который обладает обратной проводимостью, то есть если канал имеет n-проводимость, то затвор – p-проводимость. Затвор электрически отделен от канала. Изменяя напряжение на затворе, можно регулировать зону p-n перехода. Чем она больше, тем меньше электрической энергии проходит через канал. Существует значение напряжения, при котором затвор полностью перекроет канал и ток между истоком и стоком прекратится.

Наиболее наглядная иллюстрация в этом случае – садовый шланг, который проходит через камеру небольшого колеса. В таком случае, даже когда в него подается небольшое давление воздуха (напряжение затвор-исток), оно значительно увеличивается в размерах и начинает пережимать шланг, перекрывается просвет шланга и прекращается подача воды (увеличивается зона p-n перехода и через канал перестает идти электроток).

Описанный выше тип полупроводникового прибора является классическим и называется транзистором с управляющим p-n переходом. Часто можно встретить аббревиатуру JFET – Junction FET, что просто перевод русского названия на английский.

Другой тип полевого триода имеет небольшое различие в конструкции затвора. На слое кремния с помощью окисления образуется слой диэлектрика оксида кремния. Уже на него методом напыления металла наносят затвор. Получаются чередующиеся слои Металл -Диэлектрик – Полупроводник или МДП-затвор.

Такой полевой транзистор с изолированным затвором обозначается латинскими буквами MOSFET.

Существует два вида МДП-затвора:

МДП-затвор с индуцированным (или инверсным) каналом в обычном состоянии закрыт, то есть при отсутствии напряжения на затворе электроток через канал не проходит. Для того, чтобы открыть его, к затвору необходимо приложить напряжение.
МДП-затвор со встроенным (или собственным) каналом в обычном состоянии открыт, то есть при отсутствии напряжения на затворе электроток через канал проходит. Для того, чтобы закрыть его, к затвору необходимо приложить напряжение.

Блок: 5/8 | Кол-во символов: 2301
Источник: https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1098-tranzistor/

Примеры применения составного транзистора

Рассмотрим схему управления коллекторным двигателем с помощью транзистора Дарлингтона.

При подаче на базу первого транзистора тока порядка 1мА через его коллектор потечёт ток уже в 1000 раз больше, то есть 1000мА. Получается, что несложная схема обладает приличным коэффициентом усиления. Вместо двигателя можно подключить электрическую лампочку или реле, с помощью которого можно коммутировать мощные нагрузки.

Если вместо сборки Дарлингтона использовать сборку Шиклаи то нагрузка подключается в цепь эмиттера второго транзистора и соединяется не с плюсом, а с минусом питания.

Если совместить транзистор Дарлингтона и сборку Шиклаи, то получится двухтактный усилитель тока. Двухтактным он называется потому, что в конкретный момент времени открытым может быть только один из двух транзисторов, верхний или нижний. Данная схема инвертирует входной сигнал, то есть выходное напряжение будет обратно входному.

Это не всегда удобно и поэтому на входе двухтактного усилителя тока добавляют ещё один инвертор. В этом случае выходной сигнал в точности повторяет сигнал на входе.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1119
Источник: https://go-radio.ru/coctavnoy-transistor.html

Виды транзисторов

По принципу действия и строению различают полупроводниковые триоды:

полевые;
биполярные;
комбинированные.

Эти транзисторы выполняют одинаковые функции, однако существуют различия в принципе их работы.

Полевые

Данный вид триодов ещё называют униполярным, из-за электрических свойств – у них протекает ток только одной полярности. По строению и типу управления эти устройства подразделяются на 3 вида:

Транзисторы с управляющим p-n переходом (рис. 6).
С изолированным затвором (бывают со встроенным либо с индуцированным каналом).
МДП, со структурой: металл-диэлектрик-проводник.

Отличительная черта изолированного затвора – наличие диэлектрика между ним и каналом.

Детали очень чувствительны к статическому электричеству.

Схемы полевых триодов показано на рисунке 5.

Рис. 5. Полевые транзисторыРис. 6. Фото реального полевого триода

Обратите внимание на название электродов: сток, исток и затвор.

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п.

Биполярные

Об этом виде транзисторов много сказано в подразделе «Базовый принцип работы». Отметим лишь, что название «Биполярный» устройство получило из-за способности пропускать заряды противоположных знаков через один канал. Их особенностью является низкое выходное сопротивление.

Транзисторы усиливают сигналы, работают как коммутационные устройства. В цепь коллектора можно включать достаточно мощную нагрузку. Благодаря большому току коллектора можно понизить сопротивление нагрузки.

Более детально о строении и принципе работы рассмотрим ниже.

Комбинированные

С целью достижения определённых электрических параметров от применения одного дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции. Среди них можно выделить:

биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами;
комбинации из двух триодов (одинаковых или разных структур) в одном корпусе;
лямбда-диоды – сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением;
конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом (применяются для управления электромоторами).

Комбинированные транзисторы – это, по сути, элементарная микросхема в одном корпусе.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 2396
Источник: https://www.asutpp.ru/kak-rabotaet-tranzistor.html

Основные характеристики

Основная особенностью всех видов транзисторов является способность управлять мощным током с помощью небольшого по силе. Их отношение показывает насколько эффективен полупроводниковый прибор.

В биполярных транзисторах этот показатель называется статическим коэффициентом передачи тока базы. Он характеризует, во сколько раз основной коллекторный ток больше вызвавшего его тока базы. Этот параметр имеет очень широкое значение и может достигать 800.

Хотя на первый взгляд кажется, что здесь важен принцип «чем больше, тем лучше», но в действительности это не так. Скорее, тут применимо изречение «лучше меньше, да лучше». В среднем биполярные транзисторы имеют коэффициент передачи тока базы в пределах 10 – 50.

Для полевых транзисторов схожий по типу параметр называется крутизной входной характеристики или проводимостью прямой передачи тока. Если вкратце, он показывает, на сколько изменится напряжение, проходящее через канал, если изменить напряжение затвора на 1 В.

Если на транзистор подать сигнал с определенной частотой, то он многократно усилит его. Это свойство полупроводниковых приборов применяется в радиоэлектронике. Однако существует предел усиления частоты, за которым триод уже не в состоянии усилить сигнал.

Поэтому оптимальным считается максимальная рабочая частота сигнала, в 10-20 раз ниже предельного усиления частоты транзистора.

Еще одной показательной характеристикой транзистора является максимальная допустимая рассеиваемая мощность. Дело в том, что при работе любого электрического прибора вырабатывается тепло. Оно тем больше, чем выше значения силы тока и напряжения в цепи.

Отводится оно несколькими способами: с помощью специальных радиаторов, принудительного обдува воздухом и другими. Таким образом, существует некий предел количества теплоты для любого триода (для каждого он разный), который он может рассеять в пространство. Поэтому при выборе прибора исходят из характеристик электрической цепи, на который предстоит установить транзистор.

Блок: 6/8 | Кол-во символов: 2001
Источник: https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1098-tranzistor/

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах

Широко используются интегральные микросхемы, содержащие несколько составных транзисторов. Одной из самых распространённых является интегральная сборка L293D. Её частенько применяют в своих самоделках любители робототехники. Микросхема L293D — это четыре усилителя тока в общем корпусе. Поскольку в рассмотренном выше двухтактном усилителе всегда открыт только один транзистор, то выход усилителя поочерёдно подключается или к плюсу или к минусу источника питания. Это зависит от величины входного напряжения. По сути дела мы имеем электронный ключ. То есть микросхему L293 можно определить как четыре электронных ключа.

Вот «кусочек» схемы выходного каскада микросхемы L293D, взятого из её даташита (справочного листа).

Как видим, выходной каскад состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи. Верхняя часть схемы — это составной транзистор по схеме Шиклаи, а нижняя часть выполнена по схеме Дарлингтона.

Многие помнят те времена, когда вместо DVD-плееров были видеомагнитофоны. И с помощью микросхемы L293 осуществлялось управление двумя электродвигателями видеомагнитофона, причём в полнофункциональном режиме. У каждого двигателя можно было управлять не только направлением вращения, но подавая сигналы с ШИМ-контроллера можно было в больших пределах управлять скоростью вращения.

Весьма обширное применение получили и специализированные микросхемы на основе схемы Дарлингтона. Примером может служить микросхема ULN2003A (аналог К1109КТ22). Эта интегральная схема является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки можно легко применять в радиолюбительских схемах, например, радиоуправляемом реле. Об этом я поведал тут.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 1815
Источник: https://go-radio.ru/coctavnoy-transistor.html

Кол-во блоков: 16 | Общее кол-во символов: 26652
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

https://www.RusElectronic.com/kak-opredelit-vivodi-tranzistora/: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 5451 (20%)
https://www.asutpp.ru/kak-rabotaet-tranzistor.html: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 6300 (24%)
https://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1098-tranzistor/: использовано 5 блоков из 8, кол-во символов 7790 (29%)
https://go-radio.ru/coctavnoy-transistor.html: использовано 5 блоков из 6, кол-во символов 7111 (27%)

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 12Следующая ⇒

2.1. ТЕОРИЯ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА. СХЕМА С ОБЩЕЙ БАЗОЙ

Слово транзистор (англ. Transformer of resistor) означает — преобразователь сопротивления. Транзистор представляет собой полупроводниковую p-n-p или n-p-n структуру с двумя p-n-переходами рис.2.1.

Коллекторные переходы транзисторов обоих типов включены обратно, что приводит к расширению запирающего слоя этих переходов и увеличению их сопротивления в области коллектора.

На эмиттерно-базовый переход подается прямое напряжение (рис.2.1. а и 2.1, б), что приводит к сужению запирающего слоя транзистора и снижению потенциального барьера. При напряжениях выше потенциального барьера сопротивление базово-эмиттерного перехода значительно падает, и основные носители зарядов инжектируют в базовую область. Происходит незначительная рекомбинация основных носителей в базовой области, так как концентрация свободных носителей в ней ниже, чем в эмиттере.

При одновременном включении источников напряжения Еэ и Ек происходят следующие процессы. Основные носители зарядов из эмиттерной области инжектируют в базовую область, но поскольку на базе имеется одноименный заряд с основными носителями зарядов, созданный батареей коллектора, и противоположный заряд на коллекторе транзистора, то основные носители зарядов экстрактируют в зону коллектора, которая, обогащаясь внесенными зарядами, становится проводящей. Сопротивление коллекторного перехода значительно падает, т.е. происходит преобразование большого сопротивления коллектора в маленькое. Изменяя ток участка база-эмиттер транзистора, можно управлять сопротивлением коллекторного перехода.

Исправность переходов транзистора легко проверить, рассмотрев схемы его аналогов на основе диодов. Проверку можно провести обычным авометром также, как производят проверку обычных диодов (рис.2.1, в и г).

Различают три способа включения транзистора в зависимости от того, какой из выводов транзистора является общим для входной и выходной цепей по питанию.

Схемы на рис. 2.1, а и 2.1, б имеют общую базу для входной и выходной цепей, поэтому схему называют с общей базой (ОБ). Но транзисторы могут включаться в схемы с общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК).

В схеме с ОБ входное сопротивление составляет несколько десятков Ом, а сопротивление коллекторного перехода составляет сотни кОм, поэтому в выходную цепь можно включать большое сопротивление нагрузки R_к>> R_вх.

Принципиального различия в работе схем рис. 2.1, а и 2.1, б нет. Разница лишь в том, что в первом случае основные носители зарядов дырки, а во втором – электроны.

2.2. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНЗИСТОРА

Для расчета электронных схем с использованием транзисторов необходимо знать индивидуальные особенности транзисторов, т.е. их входные и выходные характеристики. Для получения таких характеристик транзистор следует включить по одной из трех схем:

1) схема с общей базой — ОБ;

2) схема с общим эмиттером — ОЭ;

3) схема с общим коллектором — ОК.

Схема с ОЭ наиболее часто встречается в электронике. Рассмотрим ее работу и схему для снятия характеристик транзистора. Для исследования входной и выходной характеристики транзистора по схеме с ОЭ его подключают согласно схеме (рис. 2.3.)

Название схемы связано с тем, что эмиттер является общим по питанию для входной и выходной цепей. Входной цепью транзистора является база-эмиттер, а выходной коллектор-эмиттер.

Для снятия входной характеристики при U_кэ = const напряжение на участке коллектор-эмиттер поддерживают порядка 5 В. Изменяют напряжение между базой и эмиттером транзистора потенциометром R₁ , и следят за изменением тока базы. Поскольку этот участок представляет собой диод, то характеристика транзистора получается аналогичной ВАХ диода (рис. 2.4, а). На ней виден нелинейный характер изменения , что свидетельствует о наличии дифференциального сопротивления входной цепи. Рост прямого напряжения u_бэприводит к уменьшению толщины запирающего слоя, а, следовательно, и к уменьшению дифференциального сопротивления . Дифференциальное входное сопротивление зависит от прямого напряжения, приложенного между базой и эмиттером, т.е. . Найти дифференциальное сопротивление можно по формуле:

при U_кэ= const.

Обычно в справочниках по транзисторам приводятся параметры транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером. Среди наиболее часто используемых при расчетах их параметров следует отметить статический коэффициент передачи по току h_21э. Он определяется по семейству выходных характеристик транзистора (рис. 2.4, б). Коэффициент передачи по току показывает, во сколько раз изменение тока коллектора транзистора больше изменения тока базы при постоянном напряжении U_кэ. Для определения данного коэффициента проводится вертикальная линия через u₁ до пересечения кривых при i_б₂ и i_б_3.Из определения коэффициента передачи по току следует, что

при U_кэ = const и при заданных токах базы I_б – задано.

2.3. УНИПОЛЯРНЫЕ (ПОЛЕВЫЕ) ТРАНЗИСТОРЫ

Униполярными или полевыми транзисторы называют потому, что управление током этого транзистора осуществляет электрическое поле, созданное перпендикулярно основному току транзистора. Это поле производит изменение проводимости канала транзистора за счет изменения ширины запирающего слоя.

Электроды такого транзистора имеют названия – исток (Source), затвор (Gate), сток (Drein). В полевых транзисторах имеется канал с началом – исток и с окончанием – сток. В зависимости от конструкции затвора полевые транзисторы делятся на две группы: с управляющим p-n-переходом; с изолированным затвором. Устройство полевого транзистора изображено на рис. 2.6. Здесь канал обогащен свободными зарядами, и управление его сопротивлением производится путем обеднения канала свободными зарядами.

Подадим между затвором и истоком обратное напряжение. Это приведет к росту толщины запирающего слоя (р-n-перехода). Увеличение толщины p-n-перехода уменьшает эффективную площадь канала, по которому течет ток. Ток между истоком и стоком падает. Можно получить такую толщину р-n-перехода, что канал практически будет перекрыт (серая линия), что приведет к прекращению тока в канале. Обратное напряжение исток-затвор, при котором ток канала прекращается, называется напряжением отсечки.

Проводимость канала может быть электронной или дырочной. Полевые транзисторы с изолированным затвором могут иметь индуцированный или встроенный канал.

При управлении работой полевого транзистора следует учитывать его режим работы. В режиме обеднения переход затвор-исток включают встречно напряжению, при режиме обогащения – наоборот. В основном применяют две схемы включения это с общим затвором (ОЗ) и общим истоком (ОИ). Реже применяется схема с общим стоком (ОС). Основным достоинством полевого транзистора является отсутствие p-n-перехода в зоне проводимости, что значительно снижает сопротивление канала транзистора и повышает его проводимость и быстродействие.

Для снятия основных характеристик полевого транзистора собирают схему, приведенную на рис. 2.8.

Стоко-затворная характеристика полевого транзистора — зависимость при U_ис = const . Для снятия данной характеристики задаются напряжением ИС порядка 5 В, плавно изменяют напряжение между истоком и затвором и следят за изменением тока стока (рис. 2.9).

Для нахождения крутизны характеристики полевого транзистора выбирают область линейного участка стоко-затворной характеристики. Напряжению u_зи₁ соответствует ток i_ст₁ , а напряжению u_зи₂ — ток i_ст₂. Крутизна характеристики находится по формуле:

при U_ис = const.

Изменению напряжения от u_зи₁ до u_зи₂соответствует изменение тока стока от i_ст₁до i_ст₂. Обычно в справочниках дается крутизна характеристики в мА/В, но при использовании в расчетах эту величину следует перевести в А/В. Чем круче характеристика транзистора, тем выше коэффициент усиления по напряжению.

Для снятия семейства выходных характеристик полевого транзистора при U_зи = const необходимо установить между затвором и истоком постоянное напряжение. Плавно изменяя напряжение между истоком и стоком, следить за изменением тока стока. Семейство таких характеристик представлено на рис. 2.10.

Для нахождения коэффициента усиления транзистора по напряжению — m необходимо провести вертикальную линию через u_ис₁ (рис. 2.10) до пересечения с двумя произвольными кривыми u_зи₃ и u_зи₄. Коэффициент усиления по напряжению показывает, во сколько раз напряжение на затворе действует эффективнее изменения напряжения между истоком и стоком.

при постоянном токе стока I_ст= const.

Несложно доказать связь между параметрами S, m и R., т.е.

При работе с полевыми транзисторами с индуцированным каналом необходимо соблюдать меры предосторожности, т.к. они «боятся» статического напряжения.

2.4. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИЗОЛИРОВАННЫМ ЗАТВОРОМ (БТИЗ)

Биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ) представляет собой сочетание биполярного и полевого транзистора. Наибольшее распространение получили транзисторы, в которых удачно сочетаются особенности полевых транзисторов с вертикальным каналом и дополнительного биполярного транзистора.

При изготовлении полевых транзисторов с изолированным затвором образуется паразитный биполярный транзистор VT’ (рис. 2.11), который не находил практического применения.

R₁ – последовательное сопротивление канала транзистора. VT – полевой транзистор с изолированным затвором. R₂ – сопротивление резистора, шунтирующего переход база-эмиттер транзистора. VТ₁ – паразитный транзистор, не предусмотренный технологией изготовления полевого транзистора.

Структура транзистораБТИЗ аналогична структуре ПТИЗ, но дополнена еще одним р-n-переходом, благодаря которому в схеме появляется еще один р-n-р транзистор VТ₂.

Из рис. 2.12 видно глубокую положительную обратную связь транзисторов VТ₁ и VТ₂, так как ток базы транзистора VТ₁формируется током коллектора VТ₂, а ток коллектора VТ₂ формируется током базы VТ₁. Это обстоятельство позволяет получить у БТИЗ крутизну значительно большую, чем у обычных полевых транзисторов.

Данное обстоятельство позволяет резко снизить падение напряжения на канале открытого транзистора, а, следовательно, и повысить его ток стока. Крутизна характеристики таких транзисторов может достигать десятков ампер на вольт, в то время как у обычных полевых транзисторов крутизна составляет миллиамперы на вольт. БТИЗ имеют не только значительную крутизну характеристики, но и выдерживают значительные обратные напряжения коллектора. На рис 2.13. приведена выходная характеристика БТИЗ.

Такие транзисторы нашли широкое применение в современной силовой электронике, усилителях и преобразовательной технике. Токи современных БТИЗ достигают 1500 А при напряжениях до 2000В и незначительных габаритах транзисторов.

2.5. СТАТИЧЕСКИЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ТРАНЗИСТОР (СИТ)

Статический индукционный транзистор (СИТ) и биполярный статический индукционный транзистор (БСИТ) представляют собой полевой транзистор с управляющим р-n-переходом, который может работать как при обратном смещении затвора, так и при прямом. При прямом смещении на затворе транзистор работает как биполярный, а при отрицательном смещении (до 30В) работает как полевой транзистор, при этом рассасывание зарядов происходит значительно быстрее, нежели в биполярном транзисторе.

Cуществуют две разновидности СИТ. Первая называется просто СИТ и представляет собой нормально открытый прибор с управляющим р-n-переходом. В таком приборе при нулевом напряжении на затворе цепь сток–исток находится в проводящем состоянии. Управление таким транзистором происходит запирающим напряжением, прикладываемым на участке затвор – исток. Сопротивление канала такого транзистора ничтожно мало порядка 0.1 – 0.025 Ом.

СИТ обладает высоким быстродействием, и применяется в высокочастотной аппаратуре. Основной недостаток СИТ – наличие постоянно открытого канала, что затрудняет его использование в переключающих устройствах, где необходима его работа в режиме ключа. Лишен этого недостатка БСИТ – транзистор, в котором напряжение отсечки равно нулю.

БСИТ – транзисторы при отсутствии напряжения на затворе заперты, как и полевые транзисторы.

IGBT транзисторы

Принцип работы транзистора простым языком

Принцип работы транзистора

В современном значении транзистором называют полупроводниковый радиоэлемент, предназначенный для изменения параметров электрического тока и управления им. У обычного полупроводникового триода имеется три вывода: база, на которую подаются сигналы управления, эмиттер и коллектор. Существуют также составные транзисторы большой мощности.

Поражает шкала размеров полупроводниковых устройств – от нескольких нанометров (бескорпусные элементы, используемые в микросхемах), до сантиметров в диаметре мощных транзисторов, предназначенных для энергетических установок и промышленного оборудования. Обратные напряжения промышленных триодов могут достигать до 1000 В.

Устройство

Конструктивно триод состоит из полупроводниковых слоев, заключённых в корпусе. Полупроводниками служат материалы на основе кремния, германия, арсенида галлия и других химических элементов. Сегодня проводятся исследования, готовящие на роль полупроводниковых материалов некоторые виды полимеров, и даже углеродных нанотрубок.

Принцип действия

Основа работы прибора заключается в способности n-p перехода пропускать ток в одну сторону. При подаче напряжения на одном переходе возникает его прямое падение, а на другом обратное. Зона перехода с прямым напряжением обладает малым сопротивлением, а с обратным — большим. Между базой и эмиттером протекает небольшой ток управления. От значения этого тока изменяется сопротивление между коллектором и эмиттером.

Биполярный прибор бывает двух типов:

Отличие заключается лишь в основных носителях заряда, т. е. направлении тока.

Если соединить два полупроводника разного типа между собой, то на границе соединения возникает область или, как принято называть, p-n переход. Тип проводимости зависит от атомного строения материала, а именно насколько прочны связи в материале. Атомы в полупроводнике располагаются в виде решётки, и сам по себе такой материал не является проводником. Но если в решётку добавить атомы другого материала, то физические свойства полупроводника изменяются. Примешанные атомы образовывают, в зависимости от своей природы, свободные электроны или дырки.

Образованные свободные электроны формируют отрицательный заряд, а дырки — положительный. В области перехода существует потенциальный барьер. Он образуется контактной разностью потенциалов, и его высота не превышает десятые доли вольта, препятствуя протеканию носителей заряда вглубь материала. Если переход находится под прямым напряжением, то величина потенциального барьера уменьшается, а величина проходящего через него тока увеличивается. При прикладывании обратного напряжения, величина барьера увеличивается и сопротивление барьера прохождению тока возрастает. Понимая работу p-n перехода, можно разобраться, как устроен транзистор.

Классификация устройств

В первую очередь такие приборы разделяются на одиночные и составные. Существуют и так называемые комплексные радиоэлементы. Они имеют три вывода и выполненны, как единое целое. Такие сборки содержат как однотипные, так и разные по своему типу транзисторы.

Основное разделение приборов происходит по следующим признакам:

Канальность. В зависимости от того, какие носители зарядов являются основными бывают p-типа и n-типа.
Технологии изготовления. Выпускаются биполярными, полевыми, комбинированными.
По типу полупроводника. В качестве материала для изготовления применяется кремний, германий и арсенид-галлия. В последнее время начали выпускаться транзисторы, использующие в качестве основы прозрачные полупроводники. Например, для построения дисплейных матриц. А также использующие в качестве материалов полимеры и углеродные нанотрубки.
По рассеиваемой мощности. Разделяются на три типа: маломощные, средней мощности и мощные. Первые не превышают значения 0,1 Вт, вторые находятся в диапазоне 0,1−1 Вт, а к мощным относят все те, что превышают 1 Вт.
По виду исполнению. Выделяют дискретные транзисторы, которые могут быть как корпусными, так и нет, и транзисторы, входящие в состав интегральных схем.

Устройство транзисторов

Наиболее популярный вид полупроводникового транзистора – биполярный.

В устройство транзистора этого типа входит монокристалл, разделенный на 3 зоны: база (Б), коллектор (К) и эмиттер (Э), каждая из которых имеет свой вывод.

Б – база, очень тонкий внутренний слой;
Э – эмиттер, предназначается для переноса заряженных частиц в базу;
К – коллектор, составляющая, которая имеет тип проводимости, одинаковый с эмиттером, предназначена для сбора зарядов, поступивших с эмиттера.

n-типа — носителями зарядов являются электроны.
p-типа — носители зарядов – положительно заряженные «дырки».

Требуемый тип проводимости достигается путем легирования различных частей кремниевого монокристалла. Легирование – это добавление в состав материала различных примесей для улучшения физических и химических свойств этого материала. Транзисторы по типу проводимости раздаются на два типа: n-p-n и p-n-p.

Принцип работы транзистора

Транзистор работает в режимах «Открыто» и «Закрыто».

В таком транзисторе коллектор и эмиттер сильно легированы, база тонкая, содержит малое количество примесей.

Простое изложение принципа работы биполярного транзистора:

Подключение к зажимам одноименного напряжения к эмиттеру и базе (p подсоединяется к «+», а n – к «-») приводит к появлению тока между эмиттером и базой. В базе образуются носители зарядов. Чем выше напряжение, тем больше количество носителей зарядов появляется в базе. Ток, подаваемый на базу, называется управляющим.
Если к коллектору подключить обратное напряжение (n-коллектор подключается к плюсу, p-коллектор – к минусу), то между эмиттером и коллектором появится разница потенциалов, и между ними потечет ток. Чем больше носителей заряда скапливается в базе, тем сильнее будет ток между коллектором и эмиттером.
При увеличении управляющего напряжения на базе растет ток «эмиттер-коллектор». Причем несущественный рост напряжения приводит к значительному усилению тока «эмиттер-коллектор». Этот принцип используется при производстве усилителей.

Если к эмиттеру и базе подключают напряжение, противоположное по знаку, ток прекращается, и транзистор переходит в закрытое состояние.

Кратко принцип работы полупроводникового транзистора можно изложить так: при подключении к зажимам эмиттера и базы напряжения одноименного заряда прибор переходит в открытое состояние, при подключении к этим выводам обратных зарядов транзистор закрывается.

Как работает транзистор — видео

Принцип работы биполярного транзистора

Это изображение лучше всего объясняет принцип работы транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h31Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги П. Хоровица У.Хилла «Искусство схемотехники»).

Коллектор имеет более положительный потенциал , чем эмиттер
Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

-коэффициент усиления по току.

Его также обозначают как

Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:

Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате ток базы отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора. В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Транзистор в ключевом режиме

Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто. К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может. Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи. Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.

Главное чтобы эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).

Чтож, теперь давайте попробуем рассчитать значение базового резистора.

На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет

Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

В результате мы вполне можем найти сопротивление резистора

Типы полевых транзисторов

1. С управляющим pn-переходом. В англоязычной литературе они обозначаются JFET или Junction FET, что можно перевести как «переходный полевой транзистор». Иначе они именуются JUGFET или Junction Unipolar Gate FET.

2. С изолированным затвором (иначе МОП- или МДП-транзисторы). По английски они обозначаются IGFET или Insulated Gate FET.

Внешне они очень похожи на биполярные, что подтверждает фото ниже.

Режимы работы

Нормальный активный режим

Переход эмиттер-база включен в прямом направлении[2] (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт):

Инверсный активный режим

Эмиттерный переход имеет обратное смещение, а коллекторный переход — прямое: UКБ>0; UЭБ Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Транзисторы: принцип работы, схема подключения, отличие биполярного от полевого

Что такое транзистор
Принцип действия
Биполярный транзистор
Полевой транзистор
Основные характеристики
Типы подключений
Виды транзисторов

Что такое транзистор

Транзистор – это прибор, изготовленный из полупроводниковых материалов. Выглядит как маленькая металлическая пластинка с тремя контактами. Назначений у него два: усиливать поступающий сигнал и участвовать в управлении компонентами электроприборов.

Принцип действия

Однако с помощью специальных веществ можно нарушить это равновесие, добавив «лишние» электроны (вещества – доноры) или «лишние» «дырки» (вещества акцепторы). Таким образом можно получить кристалл полупроводника с преобладающей n-проводимостью, либо p-проводимостью.

Биполярный транзистор

Полевой транзистор

Описанный выше тип полупроводникового прибора является классическим и называется транзистором с управляющим p-n переходом. Часто можно встретить аббревиатуру JFET – Junction FET, что просто перевод русского названия на английский.

Такой полевой транзистор с изолированным затвором обозначается латинскими буквами MOSFET.

Существует два вида МДП-затвора:

МДП-затвор с индуцированным (или инверсным) каналом в обычном состоянии закрыт, то есть при отсутствии напряжения на затворе электроток через канал не проходит. Для того, чтобы открыть его, к затвору необходимо приложить напряжение.
МДП-затвор со встроенным (или собственным) каналом в обычном состоянии открыт, то есть при отсутствии напряжения на затворе электроток через канал проходит. Для того, чтобы закрыть его, к затвору необходимо приложить напряжение.

Основные характеристики

Хотя на первый взгляд кажется, что здесь важен принцип «чем больше, тем лучше», но в действительности это не так. Скорее, тут применимо изречение «лучше меньше, да лучше». В среднем биполярные транзисторы имеют коэффициент передачи тока базы в пределах 10 – 50.

Поэтому оптимальным считается максимальная рабочая частота сигнала, в 10-20 раз ниже предельного усиления частоты транзистора.

Типы подключений

Основная задача транзистора – усиливать поступающий сигнал. Проблема в том, что у любого триода имеются только три контакта, в то время как сам усилитель имеет четыре полюса – два для входящего сигнала и два для выходящего, то есть усиленного. Выход из положения – использовать один из контактов транзистора дважды: и как вход, и как выход.

По этому принципу различают три вида подключения. Стоит отметить, что не имеет принципиальной разницы, какой тип прибора используется – полевой или биполярный.

Подключение с общим эмиттером (ОЭ) или общим истоком (ОИ). Эта схема подключения имеет наибольшие значения усиления мощности по току и напряжению. Однако из-за эффекта Миллера его частотные характеристики значительно хуже. Борются с этим негативным явлением несколькими способами: используют подключение с общей базой, применяют каскодное подключение двух транзисторов (подключённому по общему эмиттеру добавляется второй, подключенный по общей базе).
Подключение с общей базой (ОБ) или общим затвором (ОЗ). Здесь полностью исключено влияние эффекта Миллера. Однако за это приходиться платить: в этой схеме усиления тока практически не происходит, зато имеется широкий диапазон для изменения частоты сигнала.
Подключение с общим коллектором (ОК) или общим стоком (ОС). Такой тип подключения часто называют эмиттерным или истоковым повторителем. Это «золотая середина» между двумя предыдущими видами схем: частотные характеристики и мощность усиления по току и напряжению находятся где-то посередине между двумя первыми.

Все три описанных выше типа подключения применяются в зависимости от того, какие цели преследуют конструкторы.

Виды транзисторов

В первых транзисторах применялся германий, который работал не совсем стабильно. Со временем от него отказалось в пользу других материалов: кремния (самый распространённый) и арсенида галлия. Но все это традиционные полупроводники.

В настоящее время начинают набирать популярность триоды на основе органических материалов и даже веществ биологического происхождения: протеинов, пептидов, молекул хлорофилла и целых вирусов. Биотранзисторы используются в медицине и биотехнике.

Другие классификации транзисторов:

По мощности подразделяются на маломощные (до 0,1 Вт), средней мощности (от 0,1 до 1 Вт) и просто мощные (свыше 1 Вт).
Также разделяются по материалу корпуса (металл или пластмасса), типу исполнения (в корпусе, бескорпусные, в составе интегральных схем).
Нередко их объединяют друг с другом для улучшения характеристик. Такие транзисторы называются составными или комбинированными и могут состоять из двух и более полупроводниковых приборов. Строение и у них простое: эмиттер первого является базой для второго и так далее до необходимого количества триодов. Бывает нескольких типов: Дарлинга (все составляющие с одинаковым типом проводимости), Шиклаи (тип проводимости разный), каскодный усилитель (два прибора, работающие как один с подключением по схеме с общим эмиттером).
К составным относится также и IGBT-транзистор, представляющий собой биполярный, который управляется при помощи полярного триода с изолированным затвором. Такой тип полупроводниковых приборов применяется в основном там, где нужно управлять большим током (сварочные аппараты, городские электросети) или электромеханическими приводами (электротранспорт).
В качестве управления может применяться не ток, а другое электромагнитное воздействие. К примеру, в фототранзисторах в качестве базы используется чувствительный фотоэлемент, а в магнитотранзисторах – материал, индуцирующий ток при воздействии на него магнитного поля.

Технологический предел для транзисторов еще не достигнут. Их размеры уменьшаются с каждым голом, а различные научно-исследовательские институты ведут поиск новых материалов для использования в качестве полупроводника. Можно сказать, что эти полупроводниковые приборы еще не сказали миру своего последнего слова.

Как работают транзисторы — простое объяснение

в Справочник 0 638 Просмотров

Транзистор — полезный и практичный компонент, который можно использовать для создания множества интересных проектов. В этом практическом руководстве вы узнаете, как работают транзисторы, и сможете использовать их в своих будущих схемах.

На самом деле это довольно просто, если вы изучите основы. Мы сосредоточимся на двух наиболее распространенных транзисторах: биполярных и MOSFET.

Транзистор может работать в 2 режимах:

ключевой режим
режиме усиления

В ключевом режиме транзистор работает как электронный переключатель. Он может включать и выключать ток. Проще всего представить себе транзистор как реле без каких-либо движущихся частей. Транзистор похож на реле в том смысле, что вы можете использовать его для включения и выключения чего-либо.

В режиме усиления транзистор может быть включен частично и это режим работы полезен при усилении слабого сигнала.

Как работают биполярные транзисторы

Начнем с классического биполярного NPN транзистора. У него три вывода:

База (b — base)
Коллектор (c — collector)
Эмиттер (e — emitter)

Когда транзистор включен, то через него может течь ток от коллектора к эмиттеру. Когда он выключен, ток не течет. В приведенном ниже примере транзистор выключен. Это означает, что через него не может протекать ток, поэтому светодиод не светиться.

Чтобы включить транзистор, вам необходимо подать напряжение около 0,7 В на базу относительно эмиттера. Если бы у вас была батарея 0,7 В вы могли бы подключить ее между базой и эмиттером и транзистор бы включился. Поскольку у большинства из нас нет батареи с напряжением 0,7 В, то как мы можем включить транзистор?

Легко! Переход транзистора база-эмиттер работает как диод. Диод имеет прямое напряжение, которое он «берет» из имеющегося напряжения питания. Если вы последовательно подключите резистор, то остальная часть напряжения упадет на резисторе. Таким образом, вы автоматически получите около 0,7 В, добавив всего один резистор.

Это тот же принцип используется для ограничения тока через светодиод, чтобы он не сгорел.

Если вы еще добавите кнопку, то вы можете управлять транзистором и, следовательно, светодиодом, включая и выключая его с помощью кнопки:

Выбор номиналов компонентов схемы

Чтобы выбрать необходимые номиналы компонентов, вам нужно знать еще один важный параметр транзистора — коэффициент усиления.

Когда ток течет от базы к эмиттеру, транзистор включается, так что больший ток может течь от коллектора к эмиттеру.

Между величинами этих двух токов существует связь. Это называется усилением транзистора. Для транзистора общего назначения, такого как BC547 или 2N3904 коэффициент усиления составляет в среднем около 100. Это означает, что если вы подадите ток 0,1 мА на переход база-эмиттер, то по направлению коллектор-эмиттер вы получите ток 10 мА (в 100 раз больше).

Какое должно быть сопротивление резистора R1, чтобы получить ток 0,1 мА?

Если у нас в качестве источника питания батарея 9 В и мы знаем что падение напряжения на переходе база-эмиттер составляет 0,7 В, то на резисторе останется 8,3 В. Чтобы найти сопротивление резистора вы можете использовать закон Ома:

То есть вам необходимо использовать резистор сопротивлением 83 кОм. Это не стандартное значение, поэтому из стандартного номинального ряда возьмем самое близкое значение равное 82 кОм.

Резистор R2 предназначен для ограничения тока, проходящего через светодиод. Сопротивление 1 кОм будет достаточным.

Как подобрать транзистор

NPN-транзистор является наиболее распространенным типом биполярных транзисторов. Но есть еще один тип биполярного транзистора — PNP-транзистор, который работает точно также как и NPN-транзистор, только все токи идут в противоположном направлении.

При выборе транзистора важно учитывать, какой ток транзистор может пропустить через себя без повреждения. Это называется током коллектора (Ic ).

Как работает MOSFET транзистор

MOSFET транзистор (полевой транзистор) — еще один очень распространенный тип транзистора. Он также имеет три вывода:

Затвор (G — gate )
Исток (S — source )
Сток (D — drain )

N-канальный MOSFET работает также как и биполярный NPN-транзистор, но с одним важным отличием:

В биполярном NPN транзисторе ток, протекающий через переход база-эмиттер определяет силу тока, текущего через переход коллектор-эмиттер.
В MOSFET транзисторе напряжение между затвором и истоком определяет, какой ток будет течь от стока к истоку.

Вот почему для MOSFET транзистора вам не нужен резистор, включенный последовательно с затвором, как в случае с NPN-транзистором. Вместо этого вам понадобится резистор, подключенный между затвором и минусом питания, чтобы надежно отключить транзистор, когда кнопка не нажата:

Поскольку напряжение на затворе определяет, сколько тока может протекать от стока к истоку, вы можете подумать о добавлении резистора последовательно с кнопкой. Таким образом, у вас получиться делитель напряжения, с помощью которого вы можете выставить точное напряжение на затворе.

Как выбрать MOSFET-транзистор

В приведенном выше примере используется N-канальный полевой транзистор. Полевые транзисторы с P-каналом работают так же, только ток течет в противоположном направлении, а напряжение затвор-исток должно быть отрицательным.

На выбор доступны тысячи различных полевых транзисторов. Но если вы хотите построить схему, приведенную выше, то вы можете применить BS170 или IRF510.

При выборе полевого транзистора следует учитывать две вещи:

Пороговое напряжение затвор-исток. Для включения транзистора требуется более высокое напряжение.
Непрерывный ток стока. Это максимальный ток, который может протекать через транзистор.

Есть и другие важные параметры, о которых следует помнить, в зависимости от области применения. Но это выходит за рамки данной статьи. Помните об этих двух параметрах, и у вас будет хорошая отправная точка.

Зачем нужен транзистор?

У меня часто возникает вопрос: зачем нам транзистор? Почему бы не подключить светодиод и резистор напрямую к батарее?

Преимущество транзистора заключается в том, что вы можете использовать небольшой ток или напряжение для управления гораздо большим током и напряжением.

Это очень полезно, если вы хотите управлять такими вещами, как двигатели, мощные светодиоды, динамики, реле и многое другое при помощи микроконтроллера / Raspberry Pi / Arduino. Выход микроконтроллера может обеспечить всего несколько миллиампер при напряжении 5 В. Поэтому, если вы хотите управлять, например уличным освещением 230 В, вы не можете сделать это напрямую микроконтроллером

Вместо этого вы можете использовать реле. Но даже реле обычно требует большего тока, чем может обеспечить выход микроконтроллера. Поэтому вам понадобится транзистор для управления реле:

Транзистор как усилитель

Транзистор также может работать в качестве усилителя слабых сигналов, то есть он может находиться в любом положении между «полностью включено» и «полностью выключено».

Это означает, что слабый сигнал может управлять транзистором и создать более сильную копию этого сигнала на переходе коллектор-эмиттер (или сток-исток). Таким образом, транзистор может усиливать слабые сигналы.

Вот простой усилитель для управления динамиком сигналом прямоугольной формы:

Для чего нужны транзисторы и как они работают

Концепция транзисторов

Что такое концепция? Это общее представление об объекте или процессе. Например, концепция автомобиля – это четыре колеса, руль, корпус, двигатель и коробка передач. Концепция одна, а выпускаются автомобили с разной конструкцией, устройством и предназначением.

У транзисторов, как и у вакуумных триодов, очень простая концепция и принцип работы.

Триод – это та деталь, у которой три контакта.

Давайте представим бак с водой, в центре которого установлена задвижка.

Что мы можем сделать с потоком воды? Мы можем управлять им за счет задвижки.

Например, если в баке течет вода, и задвижки нет в нем, то вода проходит без препятствия.

В тоже время, если мы полностью перекроем путь задвижкой, то и вода не будет поступать во вторую условную часть бака и поток прекратится.

А еще мы можем полностью управлять потоком воды при помощи регулировки задвижки.

Получается, что при помощи небольшой задвижки можно контролировать огромный поток воды.
Небольшие колебания (перемещения) задвижки позволяют с такой же частотой пропускать большой поток воды.

Но в тоже время транзисторы могут быть по разному устроены.

Полевые транзисторы

Описанный выше пример – это полевой транзистор. У самого простого полевого транзистора есть сток, исток и затвор.

Транзисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов. Поэтому, у них есть второе название — полупроводниковые триоды.

При помощи полупроводников можно изготовить p-n переход.

Любой транзистор состоит из p-n переходов, которые пропускают электрический ток в одном направлении. И этот переход позволят управлять электрическим током как задвижкой.

Полевые транзисторы управляются при помощи напряжения, которое подается на затвор.

Так выглядит состав полевого транзистора с каналом p – типа.

А вот так с n – типом.

Канал транзистора – это область между истоком и стоком.

Почему транзисторы бывают разными по проводимости? Транзистор с n типом управляется при помощи положительного потенциала, а с p типом наоборот, отрицательным потенциалом. Это позволяет усиливать сигналы с разными потенциалами.

Затворов у полевых транзисторов на самом деле два, но их выводы объединены в один, так как функция у них одинакова. Зачем нужно два затвора? Так транзистором проще управлять.

Подавая напряжение на затвор, мы можем регулировать электрический ток проходящий от истока к стоку.

А самое главное не это. Самое главное, что мы можем таким образом не просто включить или выключить электрический ток по цепи, но и управлять его движением.

Например, можно подать на затвор полевого транзистора переменный сигнал 5 мкВ. И он будет модулировать электрический ток, который проходит через исток и сток транзистора. Так можно получить усиленный сигнал.

Также полевые транзисторы имеют разные схемы включения, которые позволяют согласовывать сопротивления и регулировать усилительные функции.

Обозначение (УГО) полевого транзистора с каналом n типа на принципиальных схемах:

Биполярные транзисторы

Это другой тип транзисторов. Такие транзисторы управляются при помощи электрического тока. И они состоят из чередующихся p-n переходов.

Как и у полевого транзистора, у биполярного тоже три контакта. Это эмиттер, база и коллектор. База всегда по типу противоположна эмиттеру и коллектору.

Эмиттер — это большой источник основных носителей заряда. А коллектор — это самый большой контакт из этой троицы. С коллектора снимается усиленный сигнал в классической схеме, чтобы получить максимальную мощность. В транзисторах большой мощности коллектор припаян напрямую к корпусу, чтобы рассеивать тепло.

Бывают биполярные транзисторы n-p-n типа.

Обозначение (УГО) биполярного n-p-n транзистора на принципиальных схемах:

Отличие биполярных транзисторов от полевых

Полевые транзисторы управляются при помощи электрического поля и благодаря этому они очень энергоэффективны. Именно по этой причине они используются при производстве процессоров.

С другой стороны, у полевых транзисторов есть слабое место. Это их тонкий p-n переход. Он очень чувствителен к статическому электричеству. Кстати, именно из-за статического электричества перестают работать флешки и карты памяти, если вы их вытащили из устройства во время работы.

Схемы защиты от статического электричества не успевают сработать, и статика разрушает полевые транзисторы.

А вот биполярные транзисторы наоборот, лучше переносят статику. Но в тоже время, они потребляют больше мощности, так как для их открытия нужен электрический ток.

Схемы включения

Так как у транзисторов три контакта, то можно чередовать вход и выход. Что это даст? У каждого контакта свои особенности. Например, если мы подадим сигнал на базу и эмиттер биполярного транзистора, а снимать итоговый сигнал будем с эмиттера и коллектора, то такая схема будет называются с общим эмиттером.

Этот тип включения позволяет передать максимум мощности в нагрузку.

Прочитать подробнее про работу схемы с общим эмиттером можно в этой статье.

Аналогичным образом можно подключить схему с общим коллектором и с общей базой. По сути, общий контакт — это такой контакт, который работает и на входе и на выходе одновременно с разными контактами.

Все тоже самое справедливо и для полевых транзисторов. Есть схемы с общим стоком, истоком и затвором.

Другие типы транзисторов

А еще бывают однопереходные, комплементарные и КМОП, МДП (MOSFET) и множество других транзисторов. Они разные по своим характеристикам, выполняют разные задачи и предназначены для конкретных целей. Но в целом, принцип работы у всех одинаков. Это управление электрическим током.

Характеристики

Так как полупроводниковые триоды (транзисторы) выполнены из полупроводника, то и на их работу влияет окружающая среда. Например, при изменении температуры окружающей среды, транзистор может вносить нелинейные искажения в выходной сигнал. С этим борются при помощи термпостабидизционных схем, которые позволяют стабилизировать работу транзистора на высоких температурах.

Также у транзисторов есть ВАХ (вольт-амперные характеристики), которые в отличие от вакуумной техники, быстро переходят в насыщение.

У всех транзисторов есть следующие параметры:

Коэффициент усиления по току;
Коэффициент усиления по напряжению;
Коэффициент усиления по току;
Коэффициент обратной связи;
Коэффициент передачи по току;
Входное сопротивление;
Выходное сопротивление;
Время включения;
Максимально допустимый ток и др.

Обратный ток коллектор-эмиттер;
Частота коэффициента передачи тока базы;
Обратный ток коллектора;
Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером и др.

Режимы работы

В целом, можно выделить несколько режимов работы:

Номинальный режим;
Инверсный;
Насыщения;
Отсечка;
Барьерный.

Функции транзисторов

Транзисторы выполняют следующие функции:

Позволяют усиливать электрические сигналы. Транзисторы усиливают любые электрические сигналы, как высокие так и низкие частоты.
Могут работать как ключ, включать и выключать поступление электрического тока. Благодаря этому простому включению и выключению работают все современные процессоры. Транзисторы – это основа всей современной цифровой техники.
Генерируют электрические сигналы за счет положительной обратной связи. На их основе можно сделать генераторы звука и сигналов.
Могут согласовывать сопротивления электрических цепях за счет различных схем включения и работают как ограничители тока. В блоках питания транзисторы могут ограничивать ток короткого замыкания, а также работать как предохранитель.

Чем транзисторы уступают лампам

Несмотря на неоспоримые преимущества транзисторов перед лампами, ламповые триоды по прежнему имеют ряд преимуществ., среди которых:

Устойчивость к высоким электромагнитным наводкам и помехам. Это не значит, что полупроводниковая техника может выйти из строя от любых помех. Но если случится сильнейшая магнитная буря от Солнца (или мощный ЭМИ удар от ядерных бомб), то все p-n переходы в полупроводниковой технике могут выйти из строя из-за высоких токов наводки. Вакуумная техниках намного устойчивее к таким помехам.
Ламповая техника намного лучше и стабильнее работает на высоких частотах. И это уже особенности конструкции. Так как в транзисторах есть p-n переходы, то у них тоже есть своя емкость. А паразитная емкость на высоких частотах негативно влияет на усиление сигнала. Появляются нелинейные искажения. А в вакуумной технике есть такие лампы, у которых по несколько экранирующих сеток, которые позволяют снизить эффект паразитных емкостей. Пример радиолампы — это клистрон.

Нельзя прямо сказать, что транзисторы полностью искоренили лампы. У каждой детали есть свои преимущества и недостатки в разных областях. Конечно, в цифровой технике транзисторам нет ровни среди ламп. Однако на сверхвысоких частотах транзисторы по-прежнему уступают лампам.

Транзисторы: схема, принцип работы, чем отличаются биполярные и полевые

Транзистор — повсеместный и важный компонент в современной микроэлектронике. Его назначение простое: он позволяет с помощью слабого сигнала управлять гораздо более сильным.

В частноти, его можно использовать как управляемую «заслонку»: отсутствием сигнала на «воротах» блокировать течение тока, подачей — разрешать. Иными словами: это кнопка, которая нажимается не пальцем, а подачей напряжения. В цифровой электронике такое применение наиболее распространено.

Транзисторы выпускаются в различных корпусах: один и тот же транзистор может внешне выглядеть совершенно по разному. В прототипировании чаще остальных встречаются корпусы:

Обозначение на схемах также варьируется в зависимости от типа транзистора и стандарта обозначений, который использовался при составлении. Но вне зависимости от вариации, его символ остаётся узнаваемым.

Биполярные транзисторы

Биполярные транзисторы (BJT, Bipolar Junction Transistors) имеют три контакта:

Основной характеристикой биполярного транзистора является показатель h_fe также известный, как gain. Он отражает во сколько раз больший ток по участку коллектор–эмиттер способен пропустить транзистор по отношению к току база–эмиттер.

Например, если h_fe = 100, и через базу проходит 0.1 мА, то транзистор пропустит через себя как максимум 10 мА. Если в этом случае на участке с большим током находится компонент, который потребляет, например 8 мА, ему будет предоставлено 8 мА, а у транзистора останется «запас». Если же имеется компонент, который потребляет 20 мА, ему будут предоставлены только максимальные 10 мА.

Также в документации к каждому транзистору указаны максимально допустимые напряжения и токи на контактах. Превышение этих величин ведёт к избыточному нагреву и сокращению службы, а сильное превышение может привести к разрушению.

NPN и PNP

Описанный выше транзистор — это так называемый NPN-транзистор. Называется он так из-за того, что состоит из трёх слоёв кремния, соединённых в порядке: Negative-Positive-Negative. Где negative — это сплав кремния, обладающий избытком отрицательных переносчиков заряда (n-doped), а positive — с избытком положительных (p-doped).

NPN более эффективны и распространены в промышленности.

PNP-транзисторы при обозначении отличаются направлением стрелки. Стрелка всегда указывает от P к N. PNP-транзисторы отличаются «перевёрнутым» поведением: ток не блокируется, когда база заземлена и блокируется, когда через неё идёт ток.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы (FET, Field Effect Transistor) имеют то же назначение, но отличаются внутренним устройством. Частным видом этих компонентов являются транзисторы MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Они позволяют оперировать гораздо большими мощностями при тех же размерах. А управление самой «заслонкой» осуществляется исключительно при помощи напряжения: ток через затвор, в отличие от биполярных транзисторов, не идёт.

Полевые транзисторы обладают тремя контактами:

N-Channel и P-Channel

По аналогии с биполярными транзисторами, полевые различаются полярностью. Выше был описан N-Channel транзистор. Они наиболее распространены.

P-Channel при обозначении отличается направлением стрелки и, опять же, обладает «перевёрнутым» поведением.

Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Типичной задачей микроконтроллера является включение и выключение определённого компонента схемы. Сам микроконтроллер обычно имеет скромные характеристики в отношении выдерживаемой мощности. Так Ардуино, при выдаваемых на контакт 5 В выдерживает ток в 40 мА. Мощные моторы или сверхъяркие светодиоды могут потреблять сотни миллиампер. При подключении таких нагрузок напрямую чип может быстро выйти из строя. Кроме того для работоспособности некоторых компонентов требуется напряжение большее, чем 5 В, а Ардуино с выходного контакта (digital output pin) больше 5 В не может выдать впринципе.

Зато, его с лёгкостью хватит для управления транзистором, который в свою очередь будет управлять большим током. Допустим, нам нужно подключить длинную светодиодную ленту, которая требует 12 В и при этом потребляет 100 мА:

Теперь при установке выхода в логическую единицу (high), поступающие на базу 5 В откроют транзистор и через ленту потечёт ток — она будет светиться. При установке выхода в логический ноль (low), база будет заземлена через микроконтроллер, а течение тока заблокированно.

Обратите внимание на токоограничивающий резистор R. Он необходим, чтобы при подаче управляющего напряжения не образовалось короткое замыкание по маршруту микроконтроллер — транзистор — земля. Главное — не превысить допустимый ток через контакт Ардуино в 40 мА, поэтому нужно использовать резистор номиналом не менее:

здесь U_d — это падение напряжения на самом транзисторе. Оно зависит от материала из которого он изготовлен и обычно составляет 0.3 – 0.6 В.

Но совершенно не обязательно держать ток на пределе допустимого. Необходимо лишь, чтобы показатель gain транзистора позволил управлять необходимым током. В нашем случае — это 100 мА. Допустим для используемого транзистора h_fe = 100, тогда нам будет достаточно управляющего тока в 1 мА

Нам подойдёт резистор номиналом от 118 Ом до 4.7 кОм. Для устойчивой работы с одной стороны и небольшой нагрузки на чип с другой, 2.2 кОм — хороший выбор.

Если вместо биполярного транзистора использовать полевой, можно обойтись без резистора:

это связано с тем, что затвор в таких транзисторах управляется исключительно напряжением: ток на участке микроконтроллер — затвор — исток отсутствует. А благодаря своим высоким характеристикам схема с использованием MOSFET позволяет управлять очень мощными компонентами.

Основы электроники для чайников: что такое транзистор и как он работает

12 Январь 2021
7 минут
144 555
2

Электроника окружает нас всюду. Но практически никто не задумывается о том, как вся эта штука работает. На самом деле все довольно просто. Именно это мы и постараемся сегодня показать. А начнем с такого важного элемента, как транзистор. Расскажем, что это такое, что делает, и как работает транзистор.

Что такое транзистор?

Транзистор – полупроводниковый прибор, предназначенный для управления электрическим током.

Где применяются транзисторы? Да везде! Без транзисторов не обходится практически ни одна современная электрическая схема. Они повсеместно используются при производстве вычислительной техники, аудио- и видео-аппаратуры.

Времена, когда советские микросхемы были самыми большими в мире, прошли, и размер современных транзисторов очень мал. Так, самые маленькие из устройств имеют размер порядка нанометра!

Приставка нано- обозначает величину порядка десять в минус девятой степени.

Однако существуют и гигантские экземпляры, использующиеся преимущественно в областях энергетики и промышленности.

Транзисторы

Существуют разные типы транзисторов: биполярные и полярные, прямой и обратной проводимости. Тем не менее, в основе работы этих приборов лежит один и тот же принцип. Транзистор — прибор полупроводниковый. Как известно, в полупроводнике носителями заряда являются электроны или дырки.

Область с избытком электронов обозначается буквой n (negative), а область с дырочной проводимостью – p (positive).

Как работает транзистор?

Чтобы все было предельно ясно, рассмотрим работу биполярного транзистора (самый популярный вид).

Биполярный транзистор (далее – просто транзистор) представляет собой кристалл полупроводника (чаще всего используется кремний или германий), разделенный на три зоны с разной электропроводностью. Зоны называются соответственно коллектором, базой и эмиттером. Устройство транзистора и его схематическое изображение показаны на рисунке ни же

Биполярный транзистор

Разделяют транзисторы прямой и обратной проводимости. Транзисторы p-n-p называются транзисторами с прямой проводимостью, а транзисторы n-p-n – с обратной.

Транзисторы

Теперь о том, какие есть два режима работы транзисторов. Сама работа транзистора похожа на работу водопроводного крана или вентиля. Только вместо воды – электрический ток. Возможны два состояния транзистора – рабочее (транзистор открыт) и состояние покоя (транзистор закрыт).

Что это значит? Когда транзистор закрыт, через него не течет ток. В открытом состоянии, когда на базу подается малый управляющий ток, транзистор открывается, и большой ток начинает течь через эмиттер-коллектор.

Физические процессы в транзисторе

А теперь подробнее о том, почему все происходит именно так, то есть почему транзистор открывается и закрывается. Возьмем биполярный транзистор. Пусть это будет n-p-n транзистор.

Если подключить источник питания между коллектором и эмиттером, электроны коллектора начнут притягиваться к плюсу, однако тока между коллектором и эмиттером не будет. Этому мешает прослойка базы и сам слой эмиттера.

Транзистор закрыт

Если же подключить дополнительный источник между базой и эмиттером, электроны из n области эмиттера начнут проникать в область баз. В результате область базы обогатиться свободными электронами, часть из которых рекомбинирует с дырками, часть потечет к плюсу базы, а часть (большая часть) направится к коллектору.

Таким образом, транзистор получается открыт, и в нем течет ток эмиттер коллектор. Если напряжение на базе увеличить, увеличится и ток коллектор эмиттер. Причем, при малом изменении управляющего напряжения наблюдается значительный рост тока через коллектор-эмиттер. Именно на этом эффекте и основана работа транзисторов в усилителях.

Транзистор открыт

Вот вкратце и вся суть работы транзисторов. Нужно рассчитать усилитель мощности на биполярных транзисторах за одну ночь, или выполнить лабораторную работу по исследованию работы транзистора? Это не проблема даже для новичка, если воспользоваться помощью специалистов нашего студенческого сервиса.

Не стесняйтесь обращаться за профессиональной помощью в таких важных вопросах, как учеба! А теперь, когда у вас уже есть представление о транзисторах, предлагаем расслабиться и посмотреть клип группы Korn “Twisted transistor”! Например, вы решили купить отчет по практике, обращайтесь в Заочник.

Контрольная работа от 1 дня / от 100 р. Узнать стоимость
Дипломная работа от 7 дней / от 7950 р. Узнать стоимость
Курсовая работа 5 дней / от 1800 р. Узнать стоимость
Реферат от 1 дня / от 700 р. Узнать стоимость

Иван Колобков, известный также как Джони. Маркетолог, аналитик и копирайтер компании Zaochnik. Подающий надежды молодой писатель. Питает любовь к физике, раритетным вещам и творчеству Ч. Буковски.

Транзисторы — презентация онлайн

1. Транзисторы

ТРАНЗИСТОРЫ
Транзи́стор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала,
обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналам управлять током в
электрической цепи.
Управление током в выходной цепи осуществляется за счёт изменения входного
напряжения или тока. Небольшое изменение входных величин может приводить к
существенно большему изменению выходного напряжения и тока.

3. Классификация транзисторов

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАНЗИСТОРОВ
По структуре
Биполярный транзистор
Полевой транзистор
По основному полупроводниковому
материалу
Германиевые
Кремниевые
Арсенид-галлиевые
По мощности
Маломощные транзисторы до 100мВт
Транзисторы средней мощности от 0,1 до 1 Вт
Мощные транзисторы (больше 1 Вт)

5. Биполярный транзистор

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР
Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера,
базы и коллектора, на каждую из которых подается
напряжение. В зависимости от типа проводимости этих
областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно
область коллектора шире, чем эмиттера. Базу
изготавливают из слаболегированного полупроводника (изза чего она имеет большое сопротивление) и делают очень
тонкой. Поскольку площадь контакта эмиттер-база
получается значительно меньше площади контакта базаколлектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с
помощью смены полярности подключения нельзя. Таким
образом, транзистор относится к несимметричным
устройствам.

6. Принцип работы

ПРИНЦИП РАБОТЫ
В активном режиме работы транзистор включён так,
что его эмиттерный переход смещён в прямом
направлении (открыт), а коллекторный переход
смещён в обратном направлении (закрыт).
Для определённости рассмотрим npn транзистор.
Поскольку переход ЭБ открыт, то электроны легко
«перебегают» в базу. Там они частично
рекомбинируют с дырками, но большая их часть изза малой толщины базы и ее слабой легированности
успевает добежать до перехода база-коллектор.
Который, как мы помним, включен с обратным
смещением. А поскольку в базе электроны —
неосновные носители заряда, то электирическое
поле перехода помогает им преодолеть его. Таким
образом, ток коллетора получается лишь немного
меньше тока эмиттера.
Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется
сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет
проскочить больше электронов. А поскольку ток
коллектора изначально больше тока базы, то это
изменение будет весьма и весьма заметно. Таким
образом, произойдет усиление слабого сигнала,
поступившего на базу.

8. Основные характеристики

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Коллекторный ток транзистора в нормальном активном
режиме работы транзистора больше тока базы в
определенное число раз. Это число
называется коэффициентом усиления по току и является
одним из основных параметров транзистора.
Обозначается оно h31. Если транзистор включается без
нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении
коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы
даст статический коэффициент усиления по току. Он может
равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать
тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше
из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора
закономерно уменьшается.
Вторым немаловажным параметром является входное
сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно
представляет собой отношение напряжения между базой
и эмиттером к управляющему току базы. Чем оно больше,
тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления.
Третий параметр биполярного транзистора —
коэффициент усиления по напряжению. Он равен
отношению амплитудных или действующих значений
выходного (эмиттер- коллектор) и входного (база-эмиттер)
переменных напряжений.

10. Частотные характеристики

ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Входные (а) и выходные (б) статические характеристики биполярного
Транзистора, включенного по схеме с общей базой.
I
Iэ, мА
30
к,мА
Iэ=30мА
30
Uкб =0
20 Uкб =-5,0В
20
10
10
0
0,1
0,2
Uэб, В
U кб, В
0
2
4
Uкб, проб
Выходные (а) и входные (б) статические характеристики биполярного
транзистора , включенного по схеме с общим эмиттером.
Iк
Iб,мА
3
20 мА
1,5 мА
Uкэ=0
0,5 мА
2
Uкэ=-5В
0,5 мА
1
0
Iб=Iко
Iб =0
0.1
0.2
0.3
Uбэ,В
0
1
2
3
Uкэ,проб
Uкэ, В

12. Режимы работы биполярного транзистора

РЕЖИМЫ РАБОТЫ БИПОЛЯРНОГО
ТРАНЗИСТОРА
Нормальный активный режим
Переход эмиттер-база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в
обратном (закрыт) UЭБ>0;UКБ
Инверсный активный режим
Эмиттерный переход имеет обратное включение, а коллекторный переход — прямое.
Режим насыщения
Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
Режим отсечки
В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты).
Барьерный режим
В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через
небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмитерную цепь транзистора
включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор
представляет из себя диод, включенный последовательно с резистором. Подобные схемы
каскадов отличаются малым количеством комплектующих схему элементов, хорошей развязкой
по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, неразборчивостью к
параметрам
транзисторов.

13. Схемы включения биполярных транзисторов

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ
ТРАНЗИСТОРОВ
Схема включения с общим эмиттером
Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току
(а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц), в связи с чем
является наиболее распространенной.
Схема включения с общей базой
Эта схема не дает значительного усиления сигнала, зато хороша на
высоких частотах, поскольку позволяет более полно использовать
частотную характеристику транзистора. Если один и тот же транзистор
включить сначала по схеме с общим эмиттером, а потом с общей базой,
то во втором случае будет наблюдаться значительное увеличение его
граничной частоты усиления.
Схема включения с общим коллектором
Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью
передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная
связь.
Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме с общим
эмиттером. А вот коэффициент усиления по напряжению маленький
(основной недостаток этой схемы). Он приближается к единице, но
всегда меньше ее. Таким образом, коэффициент усиления по мощности
получается равным всего нескольким десяткам единиц.

16. Устройство полевого транзистора

УСТРОЙСТВО ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
Полевой транзистор — это
полупроводниковый прибор, усилительные
свойства которого обусловлены потоком
основных носителей, протекающим через
проводящий канал и управляемый
электрическим полем. В отличие от
биполярных работа полевых транзисторов
основана на использовании основных
носителей заряда в полупроводнике. В
связи с этим их называют униполярными.
Униполярными называют такие
транзисторы, работа которых основана на
использовании основных носителей: только
дырок или только электронов.

17. Схема включения ПТ в цепь

СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ПТ В ЦЕПЬ
К истоку подсоединяют плюс, к стоку — минус источника напряжения, к
затвору — минус источника.
Сопротивление между стоком и истоком очень велико, так как стоковый рn-переход оказывается под обратным смещением. Подача на затвор
отрицательного смещения сначала приводит к образованию под затвором
обедненной области, а при некотором напряжении называемом
пороговым, — к образованию инверсионной области, соединяющей pобласти истока и стока проводящим каналом. При напряжениях на затворе
выше канал становится шире, а сопротивление сток-исток — меньше.
Рассматриваемая структура является, таким образом, управляемым
резистором.

18. Конструкция МДП-транзистора

КОНСТРУКЦИЯ МДП-ТРАНЗИСТОРА
Две основные структуры МДП транзисторов показаны на рисунке. Первая
из них (рис.а) характерна наличием специально осуществленного
(собственного или встроенного} канала, проводимость которого
модулируется смещением на затворе. В случае канала р-типа
положительный потенциал Us отталкивает дырки из канала (режим
обеднения), а отрицательный — притягивает их (режим обогащения).
Соответственно проводимость канала либо уменьшается, либо
увеличивается по сравнению с ее значением при нулевом смещении.
Вторая структура (рис. б) характерна отсутствием структурно
выраженного канала. Поэтому при нулевом смещении на затворе
проводимость между истоком и стоком практически отсутствует: исток и
сток образуют с подложкой встречновключенные р-п переходы. Тем
более не может быть существенной проводимости между истоком и
стоком при положительной полярности смещения, когда к поверхности
полупроводника притягиваются дополнительные электроны. Однако при
достаточно большом отрицательном смещении, когда
приповерхностный слой сильно обогащается притянутыми дырками,
между истоком и стоком образуется индуцированный (наведенный
полем) канал, по которому может протекать ток. Значит, транзисторы с
индуцированным каналом работают только в режиме обогащения. В
настоящее время этот тип транзисторов имеет наибольшее
распространение.

20. Принцип действия МДП транзисторов (распределение зарядов при нулевых напряжениях на электродах).

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МДП ТРАНЗИСТОРОВ
(РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАРЯДОВ ПРИ НУЛЕВЫХ
НАПРЯЖЕНИЯХ НА ЭЛЕКТРОДАХ).
Принцип работы МОП-транзистора инверсионного типа проиллюстрирован
на рисунке. Для простоты полагается, что затвор отделен от полупроводника
идеальным изолятором, а влияние поверхностных ловушек не учитывается.
Распределение зарядов при нулевых напряжениях на электродах показано
на рисунке а. Вблизи «+-областей, созданных диффузией для образования
истока и стока, имеются области пространственного заряда, возникшие за
счет внутренней разности потенциалов на n-р-переходах. Поскольку в pобласти электроны практически отсутствуют, сопротивление исток-сток
весьма велико и соответствует сопротивлению двух встречно включенных
диодов npи нулевом смещении.
Если к затвору приложено положительное напряжение (рис 6),
вблизи поверхности происходит инверсия типа проводимости,
так что в этой области концентрация электронов становится
достаточно высокой и сопротивление сток-исток резко
уменьшается.
При подаче положительного напряжения на сток (рис. в) электроны
начинают двигаться от истока к стоку по инверсионному слою. За
счет падения напряжения вдоль канала нормальная составляющая
поля затвора и соответственно концентрация электронов
уменьшаются в направлении от истока к стоку. Толщина же
обедненной области под инверсионным слоем в этом направлении
увеличивается вследствие возрастания разности потенциалов между
подложкой и каналом.
Когда напряжение на стоке превысит определенную величину
(рис.г), происходит перекрытие канала вблизи стока, и ток через
прибор выходит на насыщение так же, как и в транзисторе с
управляющим р-n переходом.

24. Условно-графические обозначения

УСЛОВНО-ГРАФИЧЕСКИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Со встроенным
каналом n-типа
С изолированным
затвором
обогащенного типа с
n- каналом
(индуцированным)
Со встроенным
каналом n-типа
С изолированным
затвором
обедненного типа с
p- каналом
(встроенным)
С изолированным
затвором обогащенного
типа с p- каналом
(индуцированным)
С изолированным
затвором
обедненного типа с
n-каналом
(встроенным)

25. Схемы включения полевого транзистора

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА
Полевой транзистор в качестве элемента схемы представляет собой активный
несимметричный четырехполюсник, у которого один из зажимов является
общим для цепей входа и выхода. В зависимости от того, какой из электродов
полевого транзистора подключен к общему выводу, различают схемы: с общим
истоком и входом на затвор; с общим стоком и входом на затвор; с
общим затвором и входом на исток. Схемы включения полевого транзистора
показаны на рис. 6.
По аналогии с ламповой электроникой, где за типовую принята схема с
общим катодом, для полевых транзисторов типовой является схема с общим
истоком.

26. Вольт — амперные характеристики ПТ со встроеным каналом n- типа: а — стоковые; б — стоко — затворные.

ВОЛЬТ — АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПТ СО ВСТРОЕНЫМ
КАНАЛОМ N- ТИПА: А — СТОКОВЫЕ; Б — СТОКО — ЗАТВОРНЫЕ.

27. Усилители постоянного тока

УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Усилителями постоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для
усиления медленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты.
УПТ
Однотактные
прямого усиления
Усилители с
преобразованием
Дифференциальные
усилители

28. Однотактные усилители прямого усиления

ОДНОТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПРЯМОГО
УСИЛЕНИЯ
потенциал эмиттера устанавливается за счет
балластного сопротивления Ro
применения опорного диода D
+Ek
Rk
Re
Ro
Rk
Re
D
входной каскад УПТ
выходной каскад УПТ
+Eк
R1
+Eк
Rк
Rн
R3
Rr
Uн
T1
Rэ
R2
Рис. 3
Рис. 4
R4

30. Усилители с преобразованием

УСИЛИТЕЛИ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ
М—модулятор. У—усилитель переменного тока, ДМ—демодулятор.
Uвх
М
U1
У
U2
ДМ
Uн
Rн
временные диаграммы напряжений в основных точках схемы
Uвх
T
U1
T
U2
T
Uн
T
Рис. 6

32. Модуляторы

МОДУЛЯТОРЫ
простейший транзисторный
модулятор
компенсированный модулятор
один из вариантов демодулятора — фазочувствительный выпрямитель

34. Дифференциальные усилители

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ
принципиальная схема простейшего варианта дифференциального усилителя

35. Схема включения дифференциального усилителя

СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО
УСИЛИТЕЛЯ
принципиальная схема включения ДУ с несимметричным входом и симметричным
выходом

36. Разновидности дифференциальных усилителей

РАЗНОВИДНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
УСИЛИТЕЛЕЙ
ДУ на составных транзисторах
ДУ на МДП-транзисторах
ДУ с динамической нагрузкой

% PDF-1.6 % 38 0 объект > эндобдж xref 38 81 0000000016 00000 н. 0000002437 00000 н. 0000002500 00000 н. 0000002710 00000 н. 0000003005 00000 н. 0000003972 00000 н. 0000004484 00000 н. 0000004850 00000 н. 0000005802 00000 н. 0000006948 00000 н. 0000007332 00000 н. 0000007766 00000 н. 0000008121 00000 н. 0000012635 00000 п. 0000013661 00000 п. 0000013747 00000 п. 0000013783 00000 п. 0000013847 00000 п. 0000013898 00000 п. 0000014286 00000 п. 0000014596 00000 п. 0000014985 00000 п. 0000015073 00000 п. 0000015160 00000 п. 0000020269 00000 н. 0000020764 00000 п. 0000021220 00000 н. 0000021583 00000 п. 0000028947 00000 п. 0000029523 00000 п. 0000029920 00000 н. 0000037047 00000 п. 0000037573 00000 п. 0000037788 00000 п. 0000038107 00000 п. 0000038628 00000 п. 0000038963 00000 п. 0000039972 00000 н. 0000040263 00000 п. 0000040706 00000 п. 0000044187 00000 п. 0000044497 00000 п. 0000044576 00000 п. 0000044863 00000 н. 0000045243 00000 п. 0000045617 00000 п. 0000045861 00000 п. 0000050259 00000 п. 0000051230 00000 п. 0000051374 00000 п. 0000051762 00000 п. 0000051847 00000 п. 0000053409 00000 п. 0000053717 00000 п. 0000054056 00000 п. 0000055049 00000 п. 0000055584 00000 п. 0000056340 00000 п. 0000056837 00000 п. 0000057228 00000 п. 0000057603 00000 п. 0000057667 00000 п. 0000062112 00000 п. 0000063092 00000 п. 0000064015 00000 п. 0000064850 00000 п. 0000064900 00000 н. 0000065764 00000 п. 0000066474 00000 н. 0000067430 00000 п. 0000068346 00000 п. 0000069216 00000 п. 0000071909 00000 п. 0000074563 00000 п. 0000074871 00000 п. 0000075240 00000 п. 0000075408 00000 п. 0000077346 00000 п. 0000077669 00000 п. 0000078032 00000 п. 0000001916 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 118 0 объект > поток xb«f`6A ؀, $ & Lfqp-Pd

Неисправности транзисторов

Раздел 7.3 Тестовые транзисторы
• Модель с двумя диодами для BJT.
• Определение соединений транзисторов.
• Тестирование BJT.
• Тестирование полевых транзисторов.
• Тестирование полевых МОП-транзисторов

Модель двухдиодного транзистора

Рис.7.3.1 Модель двухдиодного транзистора.

Как показано на рис. 7.3.1, независимо от того, является ли транзистор (а) типом NPN или (б) биполярным транзистором типа PNP, он состоит из двух диодных переходов, перехода база-эмиттер и перехода база-коллектор.В целях тестирования их можно представить себе просто как два диода с одним общим соединением, то есть с базой. Итак, чтобы проверить транзистор, вам просто нужно проверить прямое и обратное сопротивление каждого из этих переходов. Однако для этого сначала необходимо выяснить, какой штифт какой.

План A — Используйте лист данных производителя

Лучший способ проверить функции контактов — воспользоваться таблицей данных производителя. Практически каждый транзистор, когда-либо созданный, имеет свой собственный лист данных в Интернете.Просто введите номер транзистора в строку поиска в Интернете, и вы найдете несколько сайтов, на которых публикуются нужные вам данные. Вы также должны найти схему в техническом описании, показывающую соединения контактов транзистора (распиновку), где показаны контакты коллектора, базы и эмиттера, а также любые варианты. Если вы не можете найти нужную информацию, придется прибегнуть к плану B.

Рис.7.3.2 Общие транзисторные блоки.

Plan B — Определение функций выводов путем просмотра информации о корпусе транзистора.

Что делать, если вы не можете найти идентификационный номер жизненно важного транзистора на самом транзисторе? Еще не все потеряно; вы все еще можете найти функции булавки, немного поработав детективом. Если транзистор, который вы тестируете, имеет металлический корпус, как, например, на схемах компоновки обычных корпусов TO18, TO3, TO126, TO202, TO72 и т. Д., Это полезно. К коллектору почти всегда присоединяется металлический корпус или зона радиатора, чтобы тепло отводилось легче. Это означает, что если вы измеряете сопротивление от корпуса или металлической монтажной области к каждому контакту по очереди, один контакт, который измеряет нулевое сопротивление, является коллектором.Однако нам действительно нужно найти базу. В корпусах транзисторов, таких как TO39, это просто; эмиттер почти всегда находится рядом с металлическим язычком, а коллектор подсоединен к банке.

Обратите внимание, что часто это делает основание центром трех соединений — но это не всегда так; не полагайтесь на то, что база находится в центре. Изучите распространенные типы пакетов, показанные на рис. 7.3.2. Возможны вариации даже в пределах одного и того же типа упаковки. Так что, если план B не решил загадку, не беспокойтесь, всегда есть план C.

Plan C — Тестирование транзисторов с неизвестными выводами.

Еще один полезный способ найти базу — это измерить сопротивление между различными контактами. Для начала представьте, что мы подозреваем, что неизвестный транзистор может быть типа NPN (они гораздо более распространены, чем PNP в современных схемах), и он может быть неисправным

Рис.7.3.3 Определение выводов транзисторов и поиск неисправных транзисторов

Использование таблицы поиска неисправностей

Следуйте инструкциям в графах 1, 2 и 3

Если вы переходите к блоку 4, и оба теста дают показания от 500 Ом до 1 кОм, молодцы! Вы нашли базовый вывод с первой попытки, и в поле 5 сообщается, что вы тестируете транзистор NPN.

В качестве альтернативы, если оба измерения указывают на бесконечность, вы перейдете к блоку 6, поскольку положительный вывод не был на базе. Так что вернитесь к тесту 2 и попробуйте еще раз, подключив положительный провод к другому выводу. Повторяйте этот тест, пока не найдете основной штифт.

Или, если оба измерения на шаге 4 показывают бесконечность, либо транзистор неисправен (один или оба перехода имеют разомкнутую цепь), либо транзистор имеет тип PNP. Поэтому вам нужно начать все сначала, но на этот раз используя отрицательный вывод измерителя, чтобы найти базовый штифт.

Если в тесте 3 один или оба теста показывают 0 Ом (короткое замыкание), и вы случайно не коснулись положительного и отрицательного выводов вместе во время тестов, транзистор неисправен из-за короткого замыкания одного или обоих переходов.

Диагностическая таблица проверяет биполярный транзистор независимо от того, знаете ли вы, какие контакты какие или нет, но —

Если вы уже знаете распиновку

Вот сокращенная версия для подтверждения неисправности известного транзистора.Если все тесты прошли успешно, транзистор в порядке. Если какие-либо тесты не пройдут, транзистор выброшен в мусорное ведро.

1. Проверить сопротивление между коллектором и эмиттером.

2. Затем поменяйте местами положительное и отрицательное подключение счетчика. Если транзистор исправен, в обоих направлениях должно быть показание бесконечности.

Теперь подключите положительный провод измерительного прибора к базе и проверьте сопротивление обоих переходов, подключив отрицательный измерительный щуп (3) к коллектору, а затем (4) к эмиттеру.В обоих случаях вы должны получить типичное значение прямого сопротивления от 500 Ом до 1 кОм.

Наконец, поменяйте местами подключения счетчика, чтобы отрицательный провод был подключен к базе. Подключите положительный зонд (5) к коллектору, затем (6) к эмиттеру. Оба соединения теперь должны показывать бесконечность.

Тестирование полевых транзисторов

Рис.7.3.4 Диод JFET Модель

Полевые транзисторы

сконструированы иначе, чем биполярные транзисторы, и поэтому требуют других методов тестирования.Сначала рассмотрим схемы JFET на рис. 7.3.4, которые показывают путь сток / исток в виде единого блока кремния типа N или P, а затвор — как простой диод, который имеет либо анод (в полевых транзисторах с каналом P), либо катод ( в N-канальных полевых транзисторах), подключенных непосредственно к тракту сток / исток. Поэтому вместо того, чтобы тестировать два PN перехода, как в BJT, в JFET нам нужно проверить только один переход.

Первое, что нужно знать перед тестированием подозрительного JFET, — это распиновка выводов, как и любого другого транзистора, ее можно получить, загрузив лист данных для конкретного интересующего JFET.

Рис.7.3.5 2N3819 Паспорт.

После идентификации контактов источника, стока и затвора следующие тесты цифрового измерителя должны выявить состояние полевого транзистора:

1. Переключите измеритель в режим проверки диодов.
2. Измерьте сопротивление между Источником и Сливом с помощью плюсового измерительного провода на штифте слива.
3. Поменяйте местами провода измерителя (положительный на источник) и снова снимите показания сопротивления.

Результаты испытаний 1.и 2. обычно должны составлять от 130 до 180 Ом, но это может варьироваться в разных полевых транзисторах JFET. Если сопротивление кажется подозрительно низким, это может означать, что на затворе с очень высоким импедансом имеется остаточное напряжение из-за емкости затворного перехода. Чтобы устранить эту возможность, закоротите затвор и источник, на мгновение коснувшись обоих контактов вместе, затем повторите тесты 1. и 2. Показание 0 Ом или бесконечность означает, что JFET неисправен.

4. Предполагая, что шаги 2 и 3 в порядке, проверьте сопротивление между затвором и источником с помощью положительного измерительного щупа на выводе затвора.Ожидайте сопротивление от 700 Ом до 1 кОм. Это прямое сопротивление диода затвора.
5. Удерживая положительный датчик измерителя на затворе, переместите отрицательный зонд к сливу и проверьте сопротивление между затвором и сливом. Ожидайте аналогичных результатов для теста 4.
6. Теперь поменяйте местами подключения измерителя и проверьте обратное сопротивление диода затвора, поместив отрицательный щуп на вывод затвора, а положительный щуп на вывод истока. Теперь сопротивление должно быть бесконечным.
7. Наконец, проверьте сопротивление затвора для слива, оставив отрицательный зонд на затворе и переместив положительный зонд к штифту слива. Снова чтение должно быть бесконечным.

Рис. 7.3.6 JFET в антистатической пене

Во всех этих тестах вам следует по возможности воздерживаться от работы с JFET. В идеале при работе с полевыми транзисторами любого типа вы должны работать на рабочей станции ESD (антистатический разряд) или носить антистатический браслет.В качестве альтернативы вы можете по крайней мере воткнуть штыри (при условии, что они достаточно длинные) в кусок антистатической пены, например полевые транзисторы, в которых обычно хранятся полевые транзисторы. Тогда сопротивление между штырями позволит избежать накопления статического напряжения, но будет достаточно высоким. чтобы не сильно повлиять на показания сопротивления, которые вы снимаете во время этих тестов.

Тестирование полевых МОП-транзисторов

Первое, что нужно понять о полевых МОП-транзисторах, это то, что они намного более чувствительны к повреждению статическим разрядом, чем любые другие типы транзисторов, даже полевые транзисторы.Это связано с тем, что полевые МОП-транзисторы являются транзисторами с изолированным затвором, поэтому затвор полностью изолирован от тракта сток / исток. Это означает, что между затвором и другими выводами существует значительная емкость. Эту емкость можно легко зарядить до любого напряжения, включая чрезвычайно высокие напряжения, которые могут присутствовать на человеческом (вашем) теле, например, просто при ходьбе по комнате с ковровым покрытием. Такое статическое напряжение может легко вывести из строя полевой МОП-транзистор. Поэтому с самого начала следует проявлять осторожность, чтобы не прикасаться к клеммам MOSFET, когда MOSFET не находится в антистатической упаковке или не подключен к цепи.Поэтому для целей этих тестов мы будем предполагать, что тестировщик (вы) будете использовать антистатические методы, как описано в разделе о тестировании JFET. Однако одна мера предосторожности, которую мы не можем использовать, — это вставить MOSFET в антистатическую пену; так как это помешает нашим тестам работать. Поэтому для проведения тестов мы постараемся по возможности не прикасаться к контактам полевого МОП-транзистора и вставить контакты в макетную плату.

Тестовая последовательность полевого МОП-транзистора

Рис.7.3.7 MOSFET на макетной плате.

1. Установите цифровой мультиметр в положение проверки диодов.
2. На мгновение замкните клеммы затвора и стока вместе с одним из щупов измерителя, чтобы разрядить любую емкость затвора.
3. Подключите положительный датчик измерителя к клемме слива, а отрицательный датчик к клемме источника. Счетчик должен показывать бесконечность.
(Если измеритель показывает 0 Ом, попробуйте снова замкнуть затвор и сток с отрицательным проводом измерителя, чтобы убедиться, что любой заряд затвора удален).
Подключите положительный провод измерителя к источнику, а отрицательный датчик — к клемме слива. Измеритель должен теперь показывать около 500 Ом
То, что вы сейчас проверили, — это обратное и прямое сопротивление внутреннего защитного диода полевого МОП-транзистора.
4. Теперь подключите отрицательный щуп измерительного прибора к клемме источника и на мгновение коснитесь клеммы затвора положительным щупом измерительного прибора. Это на мгновение зарядит емкость базы, достаточную для включения полевого МОП-транзистора.
5. Подключите положительный зонд к сливу, а отрицательный — к источнику (повторение теста 3). На этот раз измеритель должен показать 0 Ом, потому что MOSFET теперь включается напряжением, которое вы приложили к затвору.
6. Поменяйте местами провода измерителя (положительный на источник и отрицательный на сток). Сопротивление сток / исток снова должно быть 0 Ом, подтверждая, что полевой МОП-транзистор включен.
7. Чтобы выключить полевой МОП-транзистор, используйте любой датчик, чтобы на мгновение замкнуть затвор на слив.
8.Убедитесь, что полевой МОП-транзистор теперь выключен, поместив положительный датчик на клемму слива и отрицательный датчик на источник, чтобы убедиться, что сопротивление между стоком и источником равно бесконечности, что еще раз показывает, что при нулевом напряжении на затворе полевой МОП-транзистор находится в выключен, и полевой МОП-транзистор работает правильно.

Заключение.

Проведение тестов JFET или MOSFET поможет вам выявить неисправные полевые транзисторы и лучше понять полевые транзисторы, но также призвано дополнить ваши исследования этих компонентов.Для получения более подробной информации обратитесь к модулю полупроводников 4 (полевые транзисторы), чтобы завершить изучение этих важных компонентов.

Предупреждение. Никогда не работайте с цепями под напряжением, если вы не знаете И ИСПОЛЬЗУЕТЕ безопасные методы работы. Многие цепи, которые получают питание от сети (сети) (а некоторые нет), содержат СМЕРТЕЛЬНОЕ напряжение, а также другие опасности. Работать с цепями под напряжением должен только полностью обученный персонал. Перед тем, как пытаться работать с цепями под напряжением с использованием любой информации, представленной на этом веб-сайте, прочтите важный ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ.

Начало страницы.>

Что такое открытый сток на полевом транзисторе и как он используется?

Если вы работаете с интегральной схемой (ИС), и в техническом описании упоминается открытый сток или открытый коллектор, это означает, что на выходном контакте имеется сток тока. Для тех, кто не знаком с терминологией, «сток тока» означает, что ток течет в вывод (или узел и т. Д.), А не из вывода. (Понять? Кухонная мойка сливает воду.В этом случае ток , сток , истощает ток). Противоположностью приемнику тока является «источник тока», когда вывод управляет выходным током и, следовательно, подает ток на все, что подключено к этому выводу. (Продолжая аналогию с кухней, источником тока будет водопроводный кран.)

Напомним, что транзистор — это, по сути, переключатель ВКЛ / ВЫКЛ, встроенный в кремний. То, что контролирует поведение транзистора при переключении, — это база. ( Рисунок 1. ) Если с выхода ИС проходит база, он включает ток через транзистор (т.е.д., транзисторный ключ находится в положении «ВКЛ.»). Если нет потока или слишком маленький поток через выход ИС для управления транзистором, то ток через транзистор не протекает (т. е. транзисторный ключ находится в положении «ВЫКЛ.»). Таким образом, транзисторы управляют протеканием тока и управляющими потенциалами напряжения в цепи, состоящей из сотен и миллиардов транзисторов, в зависимости от ИС.

Рисунок 1: Открытый сток означает то же, что и открытый коллектор, за исключением типа устройства (полевой транзистор или биполярный транзистор / биполярный транзистор).

Термин «открытый сток» означает, что сток есть, но на полевом транзисторе, например, на полевом МОП-транзисторе. (МОП-транзистор похож на транзистор, который может работать с более высокими напряжениями, но работает примерно так же.)

Термин «открытый коллектор» относится к потребителю тока на транзисторном выходе. Если транзистор NPN не подключен или открыт, но подключен к внешнему выводу, это открытый коллектор. Транзистор переключается на землю, когда он активен, таким образом «втягивая» ток (т. Е. Соединяется с землей, и, таким образом, ток шунтируется на землю для «рециркуляции» в плоскости заземления).И источник тока, и приемник тока имеют ток, текущий, но в разных направлениях.

В обоих случаях основной смысл термина «открытый сток или коллектор» заключается в том, что часть выходного транзистора напрямую выведена на вывод, который является внешним по отношению к корпусу ИС.

Устройства с открытым коллектором и отводом потребляют ток, когда они переведены в одно состояние, и не имеют тока (т. Е. Выдают состояние с высоким импедансом) в другом состоянии. Довольно часто используются открытые стоки (открытые коллекторы) вместе с подтягивающим резистором.Подтягивающий резистор подключен к высокому уровню (напряжение питания) на одном конце и подключен к одному или нескольким внешним контактам устройств с открытым стоком / коллектором, соединенных вместе. Таким образом, если какое-либо из устройств с открытым стоком (с открытым коллектором) настроено на прием тока, ток для всех устройств будет опускаться на землю, поскольку все они подключены в одной точке.

, который удерживает сигнальную линию на высоком уровне до тех пор, пока устройство на проводе не потребляет достаточно тока, чтобы подтянуть линию к низкому уровню. К сигнальному проводу можно подключить многие устройства.Если все устройства, подключенные к проводу, находятся в неактивном состоянии, подтягивание будет удерживать провод под высоким напряжением. Если одно или несколько устройств находятся в активном состоянии, напряжение сигнального провода будет низким. Обычно в схеме есть резистор между ней и цепью до 5В (подтягивающий резистор). Подтягивающие резисторы используются так, что, когда полевой транзистор (транзистор) находится в положении «ВЫКЛ», провод будет плавать до высокого напряжения, которое обычно является напряжением питания для схемы.

Страница не найдена — Промышленные устройства и решения

Продукты, описанные на этом веб-сайте, были разработаны и произведены для стандартных приложений, таких как общие электронные устройства, офисное оборудование, оборудование для передачи данных и связи, измерительные приборы, бытовая техника и аудио-видео оборудование.

Для специальных применений, в которых требуется качество и надежность, или если отказ или неисправность продукции может напрямую угрожать жизни или вызвать угрозу травмы (например, для самолетов и аэрокосмического оборудования, дорожного и транспортного оборудования, оборудования для сжигания, медицинского оборудования , устройства для предотвращения несчастных случаев и защиты от кражи, а также защитное оборудование), пожалуйста, используйте только после того, как ваша компания проверит пригодность наших продуктов для этого применения.

Независимо от области применения, при использовании наших продуктов в оборудовании, для которого ожидается высокий уровень безопасности и надежности, убедитесь, что схемы защиты, схемы резервирования и другие устройства установлены для обеспечения безопасности оборудования при оценке области применения путем независимой проверки безопасности. тесты.

Обратите внимание, что продукты и технические характеристики, размещенные на этом веб-сайте, могут быть изменены без предварительного уведомления в целях улучшения. Независимо от области применения, пожалуйста, подтвердите последнюю информацию и спецификации до окончательного этапа проектирования, покупки или использования.

Техническая информация на этом веб-сайте содержит примеры типичных операций и схем применения продуктов. Он не предназначен для гарантии ненарушения или предоставления лицензии на права интеллектуальной собственности этой компании или любой третьей стороны.

Если какие-либо продукты, спецификации продуктов и техническая информация на этом веб-сайте подлежат экспорту или предоставлению нерезидентам, необходимо соблюдать законы и постановления страны-экспортера, особенно те, которые касаются безопасного экспортного контроля.

Информация, содержащаяся на этом веб-сайте, не может быть перепечатана или воспроизведена полностью или частично без предварительного письменного разрешения Panasonic Corporation.

Инструменты и программы, представленные на этом веб-сайте, должны использоваться по вашему усмотрению.Panasonic не гарантирует каких-либо результатов от использования этих инструментов и программ и не несет ответственности за любые убытки, возникшие в результате использования вами.

<о письме для получения сертификата соответствия директиве ЕС RoHS>
Дата перехода на продукт, соответствующий требованиям RoHS, зависит от номера детали или серии.
При использовании инвентаря, в котором неясно соответствие требованиям RoHS, выберите «Запрос на продажу».
в форме веб-запроса.

Извещение о передаче полупроводникового бизнеса

Полупроводниковый бизнес Panasonic Corporation (далее именуемой «Компания») будет передан 1 сентября 2020 года Nuvoton Technology Corporation (далее именуемой «Nuvoton»). Соответственно, Panasonic Semiconductor Solutions Co., Ltd., которая управляла полупроводниковым бизнесом Panasonic, перейдет под эгидой Nuvoton Group с новым названием Nuvoton Technology Corporation Japan (далее именуемой «NTCJ»).
В соответствии с этой передачей полупроводниковая продукция, размещенная на этом веб-сайте, будет считаться продукцией, произведенной NTCJ, после 1 сентября 2020 года. Однако такая продукция будет постоянно продаваться через Компанию.
Обратите внимание, что при запросе о полупроводниковых продуктах, размещенных на этом веб-сайте, клиенты должны перейти на веб-сайт, управляемый NTCJ (далее «веб-сайт NTCJ»), и подтвердить, что NTCJ является компанией, ответственной за управление личной информацией, предоставляемой клиентами на ее веб-сайте.Мы ценим ваше понимание по этому поводу.

Транзисторный переключатель на стороне низкого и высокого уровня

Обычная задача транзистора — это включение и выключение устройства. Существует две конфигурации транзисторного переключателя: со стороны низкого и высокого уровня. Расположение транзистора определяет тип схемы и ее название. Любая конфигурация транзистора может использовать BJT или MOSFET.

В этом посте я рисую конфигурацию для обоих типов транзисторов, рассказываю о том, для чего требуется драйвер, и объясняю, почему вы должны использовать любой из них.Если вы плохо знакомы с транзисторами, ознакомьтесь с ссылками на ресурсы внизу. У меня есть несколько видеороликов, которые я снял, и некоторые из «Учебной схемы element14», которые отлично справляются с внедрением транзисторов.

Конфигурация транзистора нижнего плеча

Когда транзистор заземлен, это означает, что нагрузка находится между + V и транзистором. Поскольку транзистор переключает путь на землю или находится на стороне низкого напряжения нагрузки, он называется переключателем на стороне низкого напряжения.

Обычно они используют NPN BJT или N-канальный MOSFET.

Примеры транзисторов нижнего уровня (обратите внимание, что полевой транзистор имеет понижающий резистор.)

Для NPN BJT эмиттер подключается к земле, а коллектор подключается к отрицательной стороне нагрузки. В качестве переключателя BJT работает в режиме насыщения. Насыщение означает, что ток базы достаточен для полного включения транзистора.

Для N-канального MOSFET исток подключается к земле, а сток подключается к отрицательной стороне нагрузки. Хотя вы можете использовать JFET для этой схемы, MOSFET в режиме улучшения работает лучше.

Переключатель на транзисторах верхнего плеча

Переключатель со стороны высокого давления противоположен переключателю со стороны низкого давления. Этот транзистор соединяет + V и нагрузку. Из-за того, как работают транзисторы, их может быть немного сложнее использовать в схеме Arduino или Raspberry Pi.

Обычно они используют PNP BJT или MOSFET с P-каналом.

Транзисторы верхнего плеча (обратите внимание, что полевой транзистор имеет подтягивающий резистор.)

Для PNP BJT эмиттер подключается к источнику напряжения, а коллектор подключается к положительной стороне нагрузки.Глядя на схематический рисунок для NPN и PNP, PNP может выглядеть так, как будто он перевернут. Как и NPN, PNP BJT должен работать в области насыщения, чтобы полностью включить транзистор.

Для МОП-транзистора с P-каналом, исток подключается к источнику напряжения, а сток подключается к положительной стороне нагрузки. Как и в случае с нижней стороной, вы, вероятно, захотите использовать MOSFET в режиме улучшения. Имейте в виду, что вы никогда не найдете P-Channel в режиме истощения. Они существуют только в учебниках и как ошибки при вводе данных.

МОП-транзистор с каналом P с одинаковым напряжением нагрузки

При использовании транзистора P-типа при напряжении нагрузки, которое имеет тот же уровень напряжения, что и сигнал, управляющий транзистором, приведенная выше схема работает нормально. Ну, логика перевернута, но в остальном все в порядке. Для подробного объяснения ознакомьтесь с этим постом, который я написал в Учебном пособии по P-Channel MOSFET только с положительным напряжением.

Когда напряжение нагрузки ВЫШЕ, чем напряжение сигнала, вам нужен драйвер. Затем давайте посмотрим, как драйвер используется с транзисторными переключателями низкого и высокого уровня.

Транзистор управляет другим транзистором

Схема задающего транзистора — это схема, которая управляет другим транзистором. Эта схема отличается от пары Дарлингтона BJT, которая представляет собой BJT с высоким коэффициентом усиления. Вместо этого используется драйвер транзистора, когда напряжение (или ток) управляющего сигнала несовместимо с нагрузочным транзистором. Ниже приведены два случая, когда вам может потребоваться драйвер транзистора. Это ни в коем случае не единственные. Так что, если вы знаете о каком-либо случае или подозреваете, что он вам нужен, оставьте комментарий.

Примеры транзисторных драйверов

Сильноточные полевые МОП-транзисторы имеют значительный порог Vgs. Хотя 5 вольт на выводе Arduino GPIO может быть достаточно для включения транзистора, этого недостаточно для его насыщения. Пока полевой транзистор не будет насыщен, его Rds-ON может быть относительно высоким, ограничивая максимальный ток, который он может выдержать.

Часто используется драйвер NPN с PNP BJT или P-канальным MOSFET, когда напряжение нагрузки выше, чем напряжение сигнала. Без драйвера транзистор может никогда не выключиться.Драйвер, по сути, повышает управляющее напряжение до достаточно высокого уровня, чтобы не смещать переход Vbe или Vgs транзистора. Мой учебник по ШИМ-вентилятору для ПК — это пример того, как Arduino управляет вентилятором на 12 В с помощью PNP.

Зачем вообще заморачиваться с транзисторами верхнего плеча?

Как для BJT, так и для MOSFET транзисторов их P-тип обычно имеет большее сопротивление (или более низкую допустимую нагрузку по току), чем их аналоги N-типа. По этой причине некоторые могут прийти к выводу, что вам всегда следует использовать N-тип в конфигурации низкого уровня.

Однако сделайте шаг назад и подумайте на секунду, что делают два разных типа схем. Переключатель нижнего плеча подключает массу, в то время как выключатель верхнего плеча подключает источник напряжения. Как правило, в цепи вы хотите, чтобы земля оставалась подключенной, а питание переключалось. Одна из причин заключается в том, что даже когда транзистор полностью открыт, на нем все еще есть небольшое падение напряжения. Это падение напряжения означает, что заземление этого устройства не равно 0 вольт. Для чего-то простого, например, светодиода, не имеет значения, что вы переключаете.Однако активное устройство, такое как микроконтроллер, нуждается в заземлении! Поэтому, когда у вас есть нагрузка, которая требует заземления, вам НЕОБХОДИМО использовать переключатель высокого напряжения.

Как простое практическое правило, если вы включаете и выключаете устройство, переключатель нижнего уровня является простым решением. Однако, если вы подаете питание на всю цепь или устройство, чувствительное к напряжению, вам нужно использовать переключатель высокого напряжения.

Между прочим, есть готовые компоненты, называемые «выключателем нагрузки». Это ИС, которые имеют полевой МОП-транзистор с P-каналом в качестве переключающего транзистора со встроенным драйвером для этого P-канала.Для компонентов этого типа не требуется внешний драйвер.

Ссылки по основам транзисторов

(для справки)

Схема обучения, как работают транзисторы. Карен объясняет с нуля, как работают биполярные переходные транзисторы (BJT). В сети есть много объяснений по физике транзисторов, но Карен — самая ясная из тех, с которыми я когда-либо сталкивался.
Цепь обучения, обратная связь BJT. В этом эпизоде TLC я присоединился к Карен и рассмотрел некоторые заблуждения сообщества (и я подозреваю, что другие) в видео, указанном выше.
Аддомс, БЮЦ. Видео, которое я сделал о БЮТ. Я не буду вдаваться в подробности того, как работают электроны, но вместо этого покажу, как их использовать в цепи.
AddOhms, MOSFETs. Вторая часть моих видео о транзисторах. В этом выпуске я объясню, как использовать полевые МОП-транзисторы. (Это видео является самым популярным на моем канале YouTube с миллионом просмотров.)

Ltspice транзистор iv кривая

Как использовать api с javascript

Husqvarna Snow blade Assembly

Коэффициент усиления биполярного транзистора — это, по сути, соотношение между выходным (коллекторным) и входным (базовым) токами.Более того, уместно упомянуть, что в отличие от устройства, управляемого напряжением (например, MOSFET), биполярный транзистор управляется током, что означает, что выход управляется путем модуляции его базового тока.

Повышенная производительность: поколение IV обеспечивает более плоскую и более высокую кривую эффективности с улучшенным показателем качества (R ON * Q OSS) примерно на 10 процентов. Простота проектирования: поколение IV предлагает повышенную простоту встраивания, устраняя необходимость в демпфере коммутационного узла при высоких рабочих токах.15 мая 2019 г. · Трассировка кривой для транзистора Поскольку транзистор представляет собой трехконтактное устройство, количество измерений, которые могут быть выполнены, довольно велико, однако лишь некоторые из этих измерений находят общее применение, одно из них — зависимость коллектора. напряжение на токе базы (оба, разумеется, относительно земли) при постоянном токе коллектора.

3. ТРАНЗИСТОРЫ И СХЕМЫ ТРАНЗИСТОРОВ 3.1. Двойной переход 3.1.1. Эмиттер, коллектор и база По сути, транзистор состоит из двух диодов, расположенных спина к спине: транзисторы могут быть либо n-p-n, либо p-n-p.Показанная выше конфигурация называется транзистором n-p-n. Клемма слева называется эмиттером, клемма справа — Добавить диоды, транзисторы и операционные усилители в библиотеку LTspice очень просто. LT-обновления библиотек поддерживают ваши дополнения. Большим преимуществом является совместимость синтаксиса PSpice, что означает, что большим преимуществом является совместимость синтаксиса PSpice, что означает более быстрое обучение для меня и прием колод карт PSpice.Мы провели экспериментальное исследование туннелирования через токовый сверхпроводящий одноэлектронный транзистор при температурах до 40 мк.Смещенный по току транзистор состоял из двух сверхмалых туннельных переходов, соединенных последовательно, смещенных через два высокоомных резистора (длиной 10 мкм), расположенных очень близко к туннельным переходам.

18 декабря 2012 г. · Для отображения окна графика требуется некоторое время. Когда это произойдет, начнется отслеживание кривой, сначала щелкнув окно графика, а затем набрав «s». Код обработки также записывает данные трассировщика кривой в текстовый файл. Меню Sketch / ShowSketchFolder откроет нужную папку.Первоначально файл получает имя в то время, когда были получены данные. 20 ноября 2016 г. · Чтобы проверить это, поскольку 2N7002 — это модель встроенного транзистора в LTspice, а BSS138 — это модель подсхемы, сначала мне пришлось удалить компонент nmos и снова добавить его, затем щелкнуть правой кнопкой мыши (без. ..

В январе 2015 года я играл с LTspice IV и решил создать несколько многоразовых блоков логики CMOS для нашего сообщества nedoPC.org.Позже я начал добавлять макеты CMOS, созданные в Magic VLSI Layout Tool v8.0, а некоторые были даже испытаны в кремнии в октябре 2015 года для CMOS 0,5 мкм …

CA3046, CA3086, CA3127 Модели транзисторных массивов SPICE Введение В этой заметке по применению описываются модели транзисторов SPICE для биполярных устройств, которые включают CA3046, CA3086 и массивы высокочастотных NPN-транзисторов CA3127. Описание модели Эта модель была разработана для симулятора PSPICE 18 июля 2015 г. · Полупроводниковый диод — внутренняя конструкция. Полупроводниковый диод состоит из двух полупроводниковых кристаллов с разным легированием — p- и n-типа.Вместе они образуют так называемый «pn переход», где слой «n» (с электронодонорными легирующими добавками) имеет избыточное количество электронов, которые являются там основными носителями (у нас больше электронов (-), чем электронных дырок (+ )). LTspice von Linear Technology hat sich vom hauseigenen Design-Werkzeug für Schaltregler zu einem leistungsfähigen, универсальный симулятор для аналога Schaltungen entwickelt. Программное обеспечение, базирующееся на SPICE, предназначалось для «Программы моделирования с акцентом на интегральные схемы».

Ltspice — это линейный объект моделирования, который не совместим с редкими моделями и конструкторами.Эта модель, предлагаемая на национальном сайте, является моделью PSpice, которая является другой логикой и не представляет собой другую модель для PSpice, совместимую с LTSpice, голосовую связь, которая содержит текущую версию PSpice: кривые, чем это было возможно ранее. Предлагаемая модель использует экспериментальные кривые ВАХ диодов с нелинейной зависимостью Аррениуса для регрессии высоты барьера Шоттки (B0), коэффициента крутизны (E 00) и уровня Ферми (), что позволяет определять зонные диаграммы измеренных границ раздела.Эта модель протестирована с обоими смоделированными интерфейсами.

Операционный усилитель Ltspice Транзистор Трассировка кривой I-V Введение Это рабочее пространство, настроенное для выполнения трассировки кривой тока-напряжения (I-V) для NPN BJT. Эти кривые полезны для характеристики этих часто используемых устройств и для демонстрации правильности описывающих их математических моделей.

Измерители кривых 370B и 371B сочетают в себе простую в использовании переднюю панель, цифровой сбор данных и отображение, а также возможность программирования для удовлетворения различных потребностей приложений.В лаборатории исследований и разработок индикаторы кривых Tektronix используются для определения характеристик новых конструкций, извлечения параметров SPICE, анализа отказов и создания технических паспортов. Эти кривые отражают, что большинство схем спроектировано с напряжением в качестве независимой переменной; при этом источники напряжения и токи являются зависимыми переменными. Это означает, что наклон кривых ВАХ составляет 1 / R. Так что обычно, тогда как обычно горизонтальный наклон равен 0, теперь это наклон бесконечности. Поведение на терминалах. В этой лаборатории мы сконцентрируемся на характеристиках тока в зависимости от напряжения, сокращенно ВАХ.В первой лаборатории мы уже видели ВАХ расходных материалов и солнечных элементов. В этой лаборатории мы расширим наш репертуар, включив в него характеристики потенциометров, осциллографа, диода и транзистора.

Серийный номер TVC, ЦЕПИ КВАРЦЕВОГО ОСЦИЛЛЯТОРА 2-60 В ИТОГОВЫЙ ОТЧЕТ Контракт № DA36-039 SC-88-892 V Департамент армии Проект № 3 G-4,645401 1 июля 1961 г. — 30 июня 1962 г. Добавление Диоды, транзисторы и операционные усилители в библиотеку LTspice легко. LT-обновления библиотек поддерживают ваши дополнения.Я новичок в Linux, а также в моем Pi … Я борюсь с большинством аспектов, кривая обучения для меня огромна. Сказав это, я SysOp и установил MysticBBS на моем … LTspice IV также будет работать в Linux. Программа была протестирована на Linux RedHat 8.0 с WINE. В противном случае диоды могут перевернуть список цепей или соединения выводов транзистора могут быть зашифрованы. 50 Предел числа итераций переходной кривой постоянного тока. 10 Ограничение количества итераций временной точки анализа переходных процессов.

Использование LTSpice для создания характеристических кривых биполярного транзистора (BJT).Сообщение: http: //wp.me/p1us83-sl Сайт: alexkaltsas.wordpress.com

LTspice IV поставляет множество моделей устройств, включая дискретные транзисторы и модели MOSFET. Тем не менее, существует также множество сторонних моделей от производителей, которые вы можете добавить к своим схемам моделирования LTspice IV. 21 августа 2011 г. · Вкратце, однако, оператор .MODEL предоставит модель для существующего примитива Spice (т. Е. Конденсатора, резистора, транзистора, диода и т. Д.). В то время как операторы .MODEL будут работать для простых моделей и старых деталей, они не будут очень точными для новых, меньших деталей.

Бесплатно. Размер: 43 МБ. Windows. Категория: Наука / САПР. Моделируйте импульсные регуляторы и аналоговые схемы с помощью этого приложения, которое включает в себя множество компонентов, которые вы можете интегрировать в свои схемы. Keysight Curve Tracer / Power Device Analyzer — лучшее решение для оценки силовых устройств. Измерители кривых / анализаторы силовых устройств имеют широкий диапазон значений напряжения и тока в диапазоне от 3 кВ / 20 А до 10 кВ / 1500 А, а также другие функции, которые позволяют им работать со всеми типами силовых устройств.

Кривая iv диода в зависимости от температуры. Обратите внимание, что, хотя вы можете просто изменять температуру и коэффициент идеальности, полученные кривые iv вводят в заблуждение. Как и ожидалось, кривая очень плавная, поскольку диод демонстрирует только усиленное спонтанное излучение. Измените ток насыщения и наблюдайте за изменением кривой iv. 30 апреля 2014 г. · Изготовление моделей транзисторов — сложная задача и не рекомендуется для непрофессионала. Либо попробуйте поговорить с продавцом, чтобы получить такой, либо приблизиться со встроенной моделью.Книга по этой теме — «Моделирование полупроводниковых устройств с помощью Spice», 2-е издание. Некоторые параметры кривой читаются человеком (емкость затвора, бета-коэффициент и т. Д.), Другие — нет. от тока стока транзистора. IV. НАСЫЩЕНИЕ УМЕНЬШЕНИЯ ПОДВИЖНОСТИ На основе процедуры, предложенной в разделе III, построены кривые ухудшения тока стока в линейной области, ухудшения порогового напряжения и ухудшения мобильности.

Кривая передаточной характеристики может определять напряжение затвора, при котором транзистор пропускает ток и выходит из выключенного состояния.Это пороговое напряжение устройства (V tn). На рисунке 5 показаны измеренные входные характеристики транзисторов nMOS и pMOS с небольшим потенциалом 0,1 В на их стоке к клеммам истока. У LTspice есть монтекарло. Я не совсем видел то, что предполагал, но, возможно, это где-то похоронено или дополнительный пакет. Я видел, что вы можете варьировать допуски, что аналогично; Я имел в виду формирование статистического распределения, которое связано, давая график распределения выходных данных, например:

Мусорные ведра с девятью звездами

Разница между IGBT биполярного транзистора с изолированным затвором и MOSFET

MOSFET Vs IGBT

В сегодняшнем мире есть представляют собой широкие разновидности твердотельных импульсных транзисторов питания для выполнения операций переключения в силовых электронных системах.Все они имеют свои собственные характеристики с точки зрения тока, напряжения, скорости переключения, нагрузки, схемы драйвера и температуры. У каждого есть свои ограничения и преимущества, но его использование зависит от требований приложения.

В большинстве коммутационных приложений металл-оксидный полупроводниковый транзистор с полевым эффектом (MOSFET) и биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT) преобладают по сравнению с другими переключающими устройствами из-за их превосходных характеристик. Эти приложения включают источники бесперебойного питания (ИБП), солнечные инверторы и преобразователи, различные системы драйверов двигателей, приложения на основе технологии широтно-импульсной модуляции (ШИМ), импульсные источники питания (SMPS) и т. Д.

Давайте посмотрим на заметные различия, которые делают эти коммутационные устройства подходящими для соответствующих приложений. В этом отношении уместно описание следующих двух переключающих устройств.

Высоковольтный силовой полевой МОП-транзистор

Силовой МОП-транзистор

МОП-транзистор является наиболее часто используемым переключающим устройством, которое представляет собой силовое устройство, управляемое напряжением, в отличие от BJT, которое представляет собой устройство, управляемое током. MOSFET — это слаботочное, низковольтное и высокочастотное коммутационное устройство.Он состоит из трех выводов: затвора, стока и истока. Он поставляется с двумя различными режимами: режимами улучшения и истощения, и полевые МОП-транзисторы могут быть P-канальными или N-канальными. МОП-транзисторы различаются в зависимости от уровня напряжения на клемме затвора.

В режиме обеднения максимальная проводимость имеет место между истоком и стоком, если нет напряжения на выводе затвора, тогда как положительное или отрицательное напряжение на затворе снижает проводимость. В режиме улучшения полевой МОП-транзистор не проводит ток, если на клемме затвора нет напряжения, а если напряжение больше, имеет место проводимость.

Если положительное напряжение больше порогового уровня, приложенного между затвором и истоком, то оно создает проводящий слой за счет накопления электронов. Этот слой формируется между оксидным слоем и слоем P-подложки, отталкивая дырки от P-подложки и притягивая электроны в N-слое. С увеличением напряжения между затвором и истоком размер этого проводящего слоя увеличивается, что приводит к протеканию большего тока от истока к стоку. Таким образом, полевой МОП-транзистор переходит в режим проводимости за счет приложения напряжения между затвором и истоком.

МОП-транзистор можно отключить, уменьшив напряжение затвор-исток ниже порогового уровня. Иногда для его запуска требуется ток BJT, хотя MOSFET является переключателем, управляемым напряжением. Он также имеет диод со стоком на корпусе, который полезен при работе с приложениями с током свободного хода. Поскольку его сопротивление в открытом состоянии низкое, потери в открытом состоянии также ниже. МОП-транзисторы могут работать при высоких частотах и низких напряжениях и идеально подходят для более быстрых операций переключения с низкими перепадами напряжения.Но они ограничены использованием при более высоких рабочих напряжениях в диапазоне около 500 В.

IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором)

IGBT спроектирован путем объединения функций как MOSFET, так и BJT в монолитной форме. Поскольку BJT имеют высокую пропускную способность по току, а управление MOSFET легко, IGBT предпочтительны для приложений средней и большой мощности. Это устройство с неосновным носителем заряда и имеет высокий входной импеданс.

Биполярный транзистор с изолированным затвором

Он имеет три вывода: эмиттер, коллектор и затвор.Затвор является управляющим выводом, тогда как выводы коллектора и эмиттера связаны для пути проводимости. IGBT представляет собой четырехслойную структуру P-N-P-N, такую же, как у тиристоров. На приведенном ниже рисунке показаны различные слои IGBT, в которых поток электронов через область дрейфа и канал втягивает больше дырок в область дрейфа по направлению к эмиттеру. Поскольку ток состоит из дырок и электронов, ток имеет биполярную природу.

Структура IGBT

Подобно MOSFET, когда прикладывается положительное смещение затвора, он позволяет инвертировать P-базовую область под затвором и создает N-канал.В этом состоянии сопротивление n-слоя быстро уменьшается, когда положительные дырки инжектируются из p + -слоя в n-слой. Это заставляет IGBT обрабатывать больше токов, чем MOSFET, из-за более низких потерь проводимости. Для его выключения — отрицательное смещение на затворе или понижение напряжения затвора до порогового уровня отключает его из-за отсутствия инжекции дырок в N-область.

Разница между биполярным транзистором с изолированным затвором (IGBT) и силовыми полевыми МОП-транзисторами высокого напряжения

MOSFET — это устройство с основным носителем, в котором проводимость осуществляется за счет потока электронов, тогда как IGBT представляет собой поток тока, содержащий как электроны, так и дырки.Как обсуждалось выше, инжекция неосновных носителей (дырок) в область дрейфа значительно снижает напряжение на каскаде из-за модуляции проводимости. Это преимущество низкого падения напряжения в открытом состоянии по сравнению с MOSFET, который представляет собой меньший размер микросхемы и менее дорогое устройство.
БТИЗ состоит из выводов эмиттера, коллектора и затвора, тогда как полевой МОП-транзистор состоит из выводов истока, стока и затвора.
БТИЗ преимущественно используется для приложений с более высоким напряжением, поскольку он униполярен и требует дополнительного диода свободного хода для обратного тока.Из-за этого дополнительного диода на IGBT он дает очень высокую производительность по сравнению с MOSFET.
Структуры MOSFET и IGBT выглядят очень похоже, за исключением P-подложки под N-подложкой. Благодаря этому дополнительному слою проводимость увеличивается за счет инжекции дырок, что также снижает напряжение в открытом состоянии, как обсуждалось выше.
рассчитан на напряжение около 600 вольт, тогда как IGBT рассчитан на диапазон напряжений около 1400 В. Следовательно, при высоких напряжениях ток становится низким, что в конечном итоге приводит к низким коммутационным потерям.
IGBT предпочтительнее для низкой частоты (менее 20 кГц), высокого напряжения (более 1000 В), небольшой или узкой нагрузки или линейных колебаний; низкий рабочий цикл, высокая рабочая температура; и приложения с номинальной выходной мощностью более 5 кВт; тогда как MOSFET предпочтительнее для широких нагрузок или вариаций линии, низкого напряжения (менее 250 В), больших рабочих циклов и высокочастотных (более 200 кГц) приложений.

транзисторы. микросхемы

ТРАНЗИСТОРЫ

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

СТРУКТУРА

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРОВ

МИКРОСХЕМЫ

НАЗАД

Транзистор [База знаний]

Теория

КОМПОНЕНТЫ

ARDUINO

RASPBERRY

ИНТЕРФЕЙСЫ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Биполярный транзистор

Полевой транзистор (униполярный)

ТРАНЗИСТОР • Большая российская энциклопедия

Как определить выводы неизвестного биполярного транзистора

Что будет, если перепутать коллектор и эмиттер в схеме

Особенности и области применения составных транзисторов

Как определить выводы транзистора

Способ №1

Способ №2

Способ №3

Способ №4

Устройство составного транзистора

Принцип действия

Биполярный транзистор

Основные особенности транзистора Дарлингтона

Полевой транзистор

Примеры применения составного транзистора

Виды транзисторов

Полевые

Биполярные

Комбинированные

Основные характеристики

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах

БИПОЛЯРНЫЙ ТРАНЗИСТОР

Принцип работы транзистора простым языком

Принцип работы транзистора

Принцип работы транзистора

Устройство

Принцип действия

Классификация устройств

Устройство транзисторов

Принцип работы транзистора

Как работает транзистор — видео

Принцип работы биполярного транзистора

Транзистор в ключевом режиме

Типы полевых транзисторов

Режимы работы

Нормальный активный режим

Инверсный активный режим

Транзисторы: принцип работы,​ схема подключения, отличие биполярного от полевого

Что такое транзистор

Принцип действия

Биполярный транзистор

Полевой транзистор

Основные характеристики

Типы подключений

Виды транзисторов

Как работают транзисторы — простое объяснение

Как работают биполярные транзисторы

Выбор номиналов компонентов схемы

Как подобрать транзистор

Как работает MOSFET транзистор

Как выбрать MOSFET-транзистор

Зачем нужен транзистор?

Транзистор как усилитель

Для чего нужны транзисторы и как они работают

Концепция транзисторов

Полевые транзисторы

Биполярные транзисторы

Отличие биполярных транзисторов от полевых

Схемы включения

Другие типы транзисторов

Характеристики

Режимы работы

Функции транзисторов

Чем транзисторы уступают лампам

Транзисторы: схема, принцип работы,​ чем отличаются биполярные и полевые

Транзисторы: принцип работы, схема подключения, отличие биполярного от полевого

Транзисторы: схема, принцип работы, чем отличаются биполярные и полевые