ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ § 1.1. РЕЗИСТОРЫ Основные параметры резисторов § 1.2. КОНДЕНСАТОРЫ Основные параметры постоянных конденсаторов 1.3. КАТУШКИ ИНДУКТИВНОСТИ Основные параметры катушки индуктивности (ГОСТ 20718—75) § 1.4. ТРАНСФОРМАТОРЫ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Основные параметры трансформаторов питания § 2.1. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Основные положения теории электропроводности. Примесная электропроводность. § 2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Концентрация носителей зарядов. Уравнения непрерывности. § 2.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕХОДЫ Контакт металл — полупроводник.  Контакт двух полупроводников p- и n-типов. Свойства несимметричного p-n-перехода. p-n-переход смещен в прямом направлении Переход, смещенный в обратном направлении. Переходы p-i, n-i-, p+-p-, n+-n-типов. 2.4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛЬНЫХ p-n-ПЕРЕХОДОВ § 2.5. ОСНОВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ § 2.6. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ДИОДЫ Выпрямительные диоды. Основные параметры выпрямительных диодов и их значения у маломощных диодов Импульсные диоды. Полупроводниковые стабилитроны. Варикапы. Диоды других типов. § 2.7. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Математическая модель транзистора. Три схемы включения транзистора. Инерционные свойства транзистора. Шумы транзистора. Н-параметры транзисторов. § 2.8. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ С ИНЖЕКЦИОННЫМ ПИТАНИЕМ § 2.9. ТИРИСТОРЫ Основные параметры тиристоров и их ориентировочные значения § 2.  10. ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫОсновные параметры полевых транзисторов и их ориентировочные значения § 2.11. ОСОБЕННОСТИ КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ ЦЕПЕЙ В МИКРОМИНИАТЮРНОМ ИСПОЛНЕНИИ Пассивные компоненты ИС. Конденсаторы. Индуктивности. Транзисторы ИС. Изоляция компонентов в монолитных интегральных узлах. ГЛАВА 3. КОМПОНЕНТЫ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ Основные параметры и характеристики светодиодов § 3.3. ФОТОПРИЕМНИКИ Основные характеристики и параметры фоторезистора Фотодиоды. Основные характеристики и параметры фотодиода Фототранзисторы. Основные характеристики и параметры фототранзистора Фототиристоры. Многоэлементные фотоприемники. Фотоприемники с внешним фотоэффектом. § 3.4. СВЕТОВОДЫ И ПРОСТЕЙШИЕ ОПТРОНЫ § 3 5. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОМПОНЕНТАХ УСТРОЙСТВ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.6.  ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ§ 3.7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.8. ВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ § 3.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПРИБОРЫ ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ГЛАВА 4. УСИЛИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УСИЛИТЕЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ И ХАРАКТЕРИСТИКАХ § 4.2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСИЛИТЕЛЯМ § 4.3. СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ § 4.4. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ Каскад с общим стоком. § 4.5. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩИМ ЭМИТТЕРОМ Входное сопротивление. § 4.6. УСИЛИТЕЛЬНЫЙ КАСКАД НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ОБЩЕЙ БАЗОЙ Сложные эмиттерные повторители. § 4.  8. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ§ 4.9. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ И С КАСКОДНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ТРАНЗИСТОРОВ § 4.10. УПРАВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА И УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ НА ИХ ОСНОВЕ 4.11. УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ С ТРАНСФОРМАТОРНОЙ СВЯЗЬЮ 4.12. МОЩНЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ КАСКАДЫ Каскад с ОБ трансформаторным входом и трансформаторным выходом. Двухтактные выходные каскады. § 4.13. БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ МОЩНЫЕ ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ § 5.1. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ Параметры RC-цепи связи. § 5.2. УСИЛИТЕЛИ В ИНТЕГРАЛЬНОМ ИСПОЛНЕНИИ 5.3. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ § 5.4. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ § 5.5. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ § 5.6. ОСОБЕННОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ, ОХВАЧЕННЫХ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ § 5.7. УСТОЙЧИВОСТЬ УСИЛИТЕЛЕЙ И КОРРЕКЦИЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЛАВА 6. АНАЛОГОВЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.  1. МАСШТАБНЫЕ УСИЛИТЕЛИ6.2. ЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Интеграторы на основе операционных усилителей. § 6.4. ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА Активные дифференцирующие устройства. § 6.5. АКТИВНЫЕ ФИЛЬТРЫ § 6.6. МАГНИТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.7. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ § 6.8. ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ И УСТРОЙСТВА, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ § 6.9. ДЕТЕКТОРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ГЛАВА 7. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ § 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИМПУЛЬСНЫХ ПРОЦЕССАХ И УСТРОЙСТВАХ § 7.2. ДИОДНЫЕ КЛЮЧИ § 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ § 7.4. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧЕВЫХ ЦЕПЯХ С БИПОЛЯРНЫМИ ТРАНЗИСТОРАМИ § 7.6. ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В КЛЮЧАХ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ ГЛАВА 8. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, ТРИГГЕРЫ, АВТОГЕНЕРАТОРЫ § 8.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ § 8.2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ 8.  3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОП-ТРАНЗИСТОРАХ§ 8.4. ТРИГГЕРЫ § 8.5. НЕСИММЕТРИЧНЫЕ ТРИГГЕРЫ § 8.6. ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ Генераторы напряжения прямоугольной формы. Генераторы линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН). Генераторы напряжения треугольной формы. Генераторы синусоидальных колебаний. Генераторы LC-типа. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Приложение Схемы включения операционных усилителей ЛИТЕРАТУРА |
Униполярные транзисторы (MOSFET)
С биполярными транзисторами мы уже давно познакомились, еще несколько статей назад. Но есть еще и другие типы транзисторов, о которых вы может быть слышали, но с работой которых еще не сталкивались. Пора их изучить!
На этот раз мы расскажем вам о униполярных транзисторах. Мы обсудим их преимущества и недостатки, чтобы понять, в каких случаях их можно использовать.
Перед чтением этой статьи убедитесь, что вы ознакомились со статьей, в котором мы рассмотрели биполярные транзисторы.
На этом этапе должно быть очевидно, например, что у такого элемента есть три вывода (ножки). Также важно, что биполярные транзисторы являются элементами с регулируемым током — это означает, что для того, чтобы «включить» элемент, подключенный к транзистору, мы должны заставить ток протекать через его базу до соответствующего значения.
Типы униполярных транзисторов
Униполярные транзисторы бывают разных типов, каждый из которых полностью отличается от других. На этот раз мы обсудим популярные MOSFET (металлооксидные полупроводниковые полевые транзисторы), потому что они чаще всего используются в ситуациях, когда необходимо управлять компонентом, потребляющим большой ток (например, двигателем).
Типы униполярных транзисторов — выделим, среди прочего JFET и MOSFET транзисторы с обедненным и обогащенным каналом
Здесь стоит упомянуть, что большинство интегральных схем производятся с использованием только униполярных транзисторов. Позже в этой статье мы обсудим особенности, которые делают эти типы транзисторов столь широко используемыми.
Как устроен полевой МОП-транзистор?
Внутренняя структура транзистора — сложная тема, но можно кратко написать, что находится внутри MOSFET:
- ворота, обозначенные буквой G ( gate ) — это металлизированное покрытие,
- изолятор из оксида кремния — отделяет затвор от других компонентов,
- подложка, обозначенная буквой B ( bulk ) — полупроводник, легированный противоположным типу канала (какие каналы мы сейчас расскажем),
- сток, обозначенный буквой D, и исток, обозначенный буквой S — это легированные области, на которой они расположены.
| Легирование заключается во введении дополнительных атомов в чистый кремний. Эти атомы находятся в его кристаллической решетке и радикально меняют ее электрические свойства. |
У большинства полевых МОП-транзисторов, подложка подключена к источнику. Поэтому у элементов этого типа всего три распиновки. |
Немного теории (для любознательных)
Если мы добавим так называемых доноров, то есть атомы, у которых на один валентный электрон больше, чем у кремния, мы получим полупроводник N-типа. В таком полупроводнике свободные электроны от примеси становятся носителями тока. В свою очередь, полупроводник P-типа образуется после добавления так называемого акцептора, то есть атома с одним валентным электроном меньше, чем у кремния.
Например , N-канальные транзисторы (такие как BS170) имеют подложку P- типа , а сток и исток — N типа. Существуют также транзисторы с каналом P-типа — в их случае подложка легирована донорами, а сток и исток — акцепторами.
| Если вы не понимаете теоретического описания того, как работают транзисторы, не волнуйтесь. Это действительно сложная тема — самое важное (на данный момент) — изучить работу этих элементов на практике! |
Принцип работы полевого МОП-транзистора
Самый популярный тип транзисторов — транзисторы с обогащенным каналом, в которых канал формируется при прохождении напряжения между затвором и истоком.
Другой тип, менее популярный, тип МОП-транзисторов, с так называемым обедненным каналом, в рамках этой статьи мы обсуждать не будем.
Ток через выключенный транзистор в цепи сток-исток не протекает. Это связано с тем, что сток имеет более высокий потенциал, чем подложка, которая контактирует с ним (подключена к истоку), что смещает сформированный там PN-переход. Другими словами, расположенный там диод «случайно» забивается. Этот диод часто помещают даже на принципиальные схемы внутри полевого МОП-транзистора.
Внутренний выпрямительный диод в транзисторе и обозначение MOSFET-транзистора на схемах| Выпрямительный диод позволяет защитить транзистор от перенапряжения — как диод, включаемый катушкой реле. |
Ситуация начинает меняться, когда мы начинаем подавать на затвор положительное напряжение относительно источника. Затвор изолирован от остальной части транзистора, поэтому через него не течет ток. Напротив затвора, с другой стороны изолятора, находится подложка с множеством положительных носителей.
Положительный потенциал затвора толкает их глубже в подложку, в результате чего атомы и электроны притягиваются со всей подложки в области под затвором.
| Накопление электронов в области под затвором называется инверсионным слоем. Он имеет тот же тип проводимости, что и сток и исток, что означает, что диод на стоке перестает существовать, и ток течет через транзистор. |
Откуда взялись эти электроны? В полупроводнике P-типа они естественным образом встречаются (производятся из кремния). Когда электронный слой становится «толстым», образуется канал, по которому может течь ток между стоком и истоком. Этот канал относится к типу N, т.к. он образован электронами.
Когда транзистор начинает проводить?
Резонно задать вопрос: при каком напряжении затвор-исток может протекать ток через транзистор? Этот параметр называется пороговым напряжением (U GSth ) — при его течении в транзисторе создается канал. Фактически, ток протекает через транзистор при любом напряжении затвор-исток, но он может быть очень и очень малым.
Производители всегда предоставляют пороговое напряжение при фиксированном токе стока (ID). В этом случае протекающий ток считается «значительным», что является проблемой. К сожалению, каждый производитель определяет пороговое напряжение по-разному, т.е. с удобным для него током стока. Лучше всего проверить это самим в документации по транзисторам. Например, следующая фотография представляет собой выдержку из таблицы данных 2N7000, которая очень похожа на BS170.
Фрагмент из документации транзистора 2Н7000Важнейшие параметры МОП-транзисторов
MOSFET-транзисторы, как и биполярные транзисторы, имеют множество различных параметров. Однако мы сосредоточимся на тех, которые являются наиболее важными с точки зрения «управляемого переключателя». Энтузиасты DIY используют их чаще всего в своих проектах.
- Сопротивление открытого канала — когда напряжение затвор-исток (UGS) в несколько раз превышает пороговое напряжение, тогда создаваемый канал достаточно широк, и его дальнейшее расширение ничего не меняет, потому что задействованы другие ограничения, такие как ширина протекания канала или контактное сопротивление.
В этом состоянии транзистор ведет себя как резистор с сопротивлением от нескольких Ом до нескольких миллиомов.
В этом состоянии транзистор ведет себя как резистор с сопротивлением от нескольких Ом до нескольких миллиомов.| Чем ниже это сопротивление, тем меньше будет рассеиваемая мощность. |
- Максимальное напряжение затвор-исток — затвор и исток разделены очень тонким слоем диэлектрика, который можно пробить, если к нему приложить слишком высокое напряжение.
| Будьте осторожны, не привышайте максимальное напряжение, иначе это может привести к разрушению транзистора. |
- Максимальный ток стока — максимальный ток, которым может управлять транзистор.
- Максимальное напряжение сток-исток — как и в случае максимального UGS — превышение допустимого UDS может привести к выходу из строя транзистора.
- Максимальная потеря мощности — результат нагрева транзистора при протекании тока.
Как можно быстро повредить полевой МОП-транзистор?
В отличие от биполярных транзисторов, полевые МОП-транзисторы очень чувствительны к электростатическим зарядам.
Такие заряды накапливаются повсюду, в том числе на поверхности нашего тела. Характерный «электрический удар» ощущается при разности потенциалов в тысячи вольт. Такие же напряжения могут накапливаться в структуре транзистора, поскольку его затвор идеально изолирован от стока и истока.
Почему мы об этом говорим? Достаточно взглянуть на любой технический паспорт этого типа транзистора, чтобы понять, что максимальное напряжение UGS составляет всего 20 В!
| Вывести из строя транзистор легко — достаточно неосторожно прикоснуться к транзистору в тот момент, когда наше тело электростатически заряжено. |
По этой причине, эти транзисторы следует хранить в антистатических пакетах, которые легко узнать по тому факту, что они сделаны из материала, похожего на металл. В качестве альтернативы их также можно вставить в специальную токопроводящую губку, которая закорачивает все три клеммы.
Короткое замыкание между ножками разрядит транзистор и устранит угрозу.
| Токопроводящая губка | Специальный пакет ESD |
Если у вас нет антистатического пакета или специальной губки, выводы этих транзисторов можно закоротить, например, алюминиевой фольгой. С другой стороны, когда мы создаем более крупную схему, например, припаивая ее к плате, стоит установить транзисторы MOSFET в самом конце (если это возможно).
Конечно, впадать в крайности тоже не стоит. Во время тренировки вы можете прикоснуться к этому элементу, как и к любому другому. Шанс повредить его относительно невелик. Однако стоит иметь в виду, что теоретически может случиться так, что такой транзистор не будет работать должным образом. Тогда стоит разрядить накопившиеся заряды и начать эксперименты с новым транзистором.
MOSFET-транзистор — влияние резистора затвора
Большинство полевых МОП-транзисторов используются как переключатели, управляемые напряжением.
Эти элементы очень популярны по двум причинам. Во-первых, их ворота не потребляют электричество. Во-вторых, из-за низкого сопротивления открытого канала происходят очень маленькие потери (что всегда является большим преимуществом).
Лучше всего проверить это на практике. На этот раз для выполнения упражнения вам понадобятся:
- 1 × зуммер с генератором,
- 1 × транзистор BS170,
- Резистор 1 × 100 R,
- Резистор 1 × 1 кОм,
- Резистор 1 × 1М,
- Батарея 4 × AA,
- 1 × корзина для 4 батареек АА,
- 1 × макетная плата,
- Комплект соединительных проводов.
Теперь нам необходимо собрать простую схему, в которой мы заменим резистор, подключенный к затвору — пусть в начале он будет 10 кОм. Если хотите, для безопасности, при сборке схемы, можно закоротить ножки транзистора фольгой — не забудьте снять ее непосредственно перед подключением батареи.
На практике схема может выглядеть так:
| Схема на макетной плате | MOSFET на практике |
Если схема собрана правильно, зуммер должен пищать. В такой ситуации стоит измерить ток, протекающий через зуммер, и напряжение между стоком и истоком транзистора. Также стоит измерить напряжение между выводами резистора.
| Измерение напряжения сток-исток | Измерение тока стока |
| Измерение напряжения затвор-исток | Измерение тока затвора |
Когда измерения готовы, замените наш резистор на резистор большего размера, то есть на 1 МОм, и повторите измерения, затем то же самое для резистора 100 Ом. Наконец, также стоит проверить, что произойдет, если мы подключим затвор через резистор к земле.
В этом эксперименте, каждый раз, напряжение транзистора UGS превышало пороговое значение напряжения. Это произошло из-за того, что исток был подключен к земле, а затвор — к напряжению, близкому к +6 В, а пороговое напряжение этого транзистора было от 2 до 3 В. В свою очередь, подключение затвора к земле вызвал исчезновение канала и отсутствие тока, потому что UGS = 0.
| Идеально работающий мультиметр имел бы бесконечно большое сопротивление. Однако наш мультиметр имеет сопротивление 1 МОм, что приводит к большим искажениям при последовательном измерении с R = 1 МОм. |
Собранные в таблице данные, наглядно показывают состояние засорения и насыщения транзистора. В насыщенном состоянии (когда UGS намного больше, чем UGSth), сопротивление между стоком и истоком незначительно, следовательно, падение напряжения составляет порядка нескольких мВ, а сток ограничен током, ограниченным только зуммером.
В засоренном состоянии сопротивление настолько велико, что ток стока практически не течет, и почти все напряжение протекает между стоком и истоком. Все эти наблюдения не зависят от используемого резистора затвора (ситуация была бы иной в случае с биполярными транзисторами).
Если резистор удален из работающей схемы (что мы не рекомендуем делать из-за возможности повреждения транзистора), зуммер все еще мог бы издавать звуковой сигнал. Почему? Затвор отделен от канала изолятором, поэтому там создается емкость, то есть там есть небольшой внутренний конденсатор. Только через некоторое время из-за несовершенства изолятора он разрядится.
MOSFET-транзистор — влияние напряжения затвора
Мы уже знаем, что резистор на затворе MOSFET не влияет на работу схемы, т.к. затвор практически не потребляет ток. В такой ситуации смена резистора, ограничивающего максимальный ток, ничего не меняет. Именно здесь напряжение затвор-исток является ключевым.
Поэтому, на этот раз, мы проверим, как ведет себя эта схема, когда мы подаем на затвор другое напряжение.
Для этой цели мы, конечно, будем использовать потенциометр в качестве делителя напряжения. Поворачивая головку потенциометра, мы сможем плавно регулировать напряжение, которое попадает на затвор.
Собранная схема на практике может выглядеть так:
| Схема сборки | Примерная реализация схемы |
После включения питания, зуммер может свистеть, а может и не свистеть — все зависит от настройки потенциометра. Вначале стоит повернуть ее в сторону понижения, чтобы схема не издавала ни звука. В этом случае на затвор подается очень небольшое напряжение, поэтому ничего не происходит. Итак, мы начинаем медленно поворачивать головку потенциометра в другую сторону. В какой-то момент зуммер начнет издавать мягкий звук — это признак того, что транзистор начинает проводить (из-за превышения порогового напряжения).
Пороговое напряжение в документации транзистора BS170В этой ситуации стоит измерить напряжение между затвором и истоком (т.
е. землей). Во время этого эксперимента зуммер начинал пищать, когда напряжение составляло 1,86 В.
При дальнейшем повороте головки, зуммер начинает звучать громче. Итак, мы находимся в линейной области — увеличение напряжения, протекающего на затвор, заставляет больше тока течь между истоком и стоком. Однако в какой-то момент мы дойдем до того, что дальнейшее изменение настроек потенциометра не повлияет на громкость зуммера — это так называемая область насыщения, которая возникает, когда на затвор подается напряжение более 2,6 В. В этой ситуации, ток, протекающий через полевой МОП-транзистор, ограничивается только зуммером, подключенным последовательно со стоком.
Когда стоит использовать полевые МОП-транзисторы?
Биполярные и униполярные транзисторы — очень важные элементы, но возникает вопрос: когда их использовать? Оба типа имеют свои преимущества и недостатки, поэтому в некоторых проектах, один имеет преимущество перед другим.
Использование биполярных транзисторов, безусловно, заслуживает внимания, когда схема питается от низкого напряжения (например, 1,5 В или 3,3 В), поскольку для ее работы достаточно напряжения 0,7 В. Униполярный транзистор может быть еще не полностью открыт в этих условиях.
МОП-транзисторы рекомендуются для управления нагрузками, потребляющими токи в диапазоне ампер, поскольку управляющий элемент (например, Arduino) не должен подавать на них питание — этого достаточно, чтобы установить достаточно высокий потенциал. Чтобы полностью открыть транзистор, приложите напряжение, в несколько раз превышающее пороговое напряжение между затвором и истоком (это напряжение включения).
| МОП-транзисторы практически не потребляют ток от цепи, которая контролирует их работу! |
Использование униполярных транзисторов рекомендуется там, где важно потребление тока. В некоторых проектах, особенно в схемах с питанием от небольших батарей, даже несколько микроампер, потребляемых базой биполярного транзистора, могут значительно сократить время работы устройства.
Между эмиттером и коллектором полностью включенного (насыщенного) биполярного транзистора создается постоянное напряжение — обычно 0,2 В, но это значение может быть выше для мощных транзисторов. У униполярных транзисторов есть только сопротивление открытого канала, поэтому падение напряжения на них зависит от протекающего тока.
Напоследок еще одно практическое замечание. Если нам нужно контролировать, например, 10 так называемых сверхярких светодиодов, каждый через отдельный транзистор, то следует использовать 10 биполярных транзисторов вместе с 10 резисторами, по одному на каждую базу. Между тем, использование полевых МОП-транзисторов устранит необходимость в дополнительных резисторах, что сэкономит место на плате.
Астабильный мультивибратор на MOSFET транзисторах
MOSFET-транзисторы имеют такой же эффект, что и их биполярные «коллеги», поэтому их можно использовать для создания подобных схем. В рамках еще одного практического эксперимента мы соберем нестабильный мультивибратор на базе полевых МОП-транзисторов.
В одной из статей мы описали такую схему на биполярных транзисторах. Тогда схема была такая:
Однако на этот раз мы должны внести небольшое изменение. Новая схема будет выглядеть так:
Схема нестабильного мультивибратора на MOSFET транзисторахПомимо замены самих транзисторов, изменилась и схема подключения. Резисторы R1 и R2 выполняют ту же роль, что и раньше, то есть ограничивают ток, протекающий через светодиоды. Однако резисторы R3 и R4, которые раньше питали базы транзисторов напрямую от батареи, теперь поляризовывают затворы прямо из стоков. Оба транзистора имеют разную полярность — потенциал стока «передается» через резистор на затвор.
| Схема сборки мультивибратора | Примерная реализация схемы |
В устойчивом состоянии, без конденсаторов, каждый светодиод будет немного светиться. Определенные потенциалы будут установлены на затворах (через резисторы R3 и R4): меньше, чем у источника питания (6 В), и больше, чем 0 В.
Менее 6 В, потому что подача 6 В на затвор полностью откроет такой транзистор и уменьшит его потенциал стока до нуля. Больше 0 вольт, потому что подача 0 вольт на затвор приведет к засорению транзистора и увеличению его потенциала стока до 6 вольт.
| Такое включение R3 и R4 приводит к тому, что состояние равновесия устанавливается автоматически (где-то между этими значениями напряжения). |
Конденсаторы C1 и C2 соединяют эти транзисторы вместе. Засорение одного (уменьшение потенциала затвора) вызывает автоматическое открытие другого (увеличение потенциала затвора). Чем больше открыт транзистор, тем ярче светит диод. В то время его сосед тоже забился больше. В этой схеме быстро развивается состояние, в котором транзисторы работают практически в двух состояниях: одно из них проводит ток, затем другое — не проводит, и цикл замыкается.
| Мультивибратор на транзисторах MOSFET N (горит красный светодиод) | Мультивибратор на транзисторах MOSFET N (горит синий светодиод) |
Дополнительный резистор у ворот?
На многих схемах можно увидеть следующую картину: относительно небольшой резистор (несколько десятков Ом) включен последовательно с затвором полевого МОП-транзистора.
Примерная схема такого типа показана на следующем рисунке — независимо от схемы. Остановимся только на анализе фрагмента с транзистором.
Хотя постоянный ток через затвор практически не течет (минимальный поток только из-за диэлектрических недостатков), переменный ток делает это с большим удовольствием. Это потому, что между затвором и другими электродами есть изолятор. Это приводит к появлению там весьма значительной емкости.
Емкость полевого МОП-транзистораЭти конденсаторы должны заряжаться, когда транзистор включен, и разряжаться, когда транзистор выключен. Производители стараются поддерживать эти мощности на минимальном уровне, потому что только тогда их можно быстро перезагрузить. Для обсуждаемого BS170 производитель дает 40 пФ входной емкости, то есть сумму значений обоих выделенных конденсаторов.
В свою очередь, популярный BUZ11 имеет входную емкость 2 нФ, что в 50 раз больше! Добавление резистора увеличивает время перезарядки этой емкости, но снижает ток.
| В случае частого переключения (например, при управлении мощностью с помощью ШИМ) такие «скачки» могут даже перегреть интегральную схему, управляющую затвором. |
Самые популярные MOSFET-транзисторы
В магазинах доступно несколько сотен типов MOSFET-транзисторов, а общее количество произведенных типов во много раз больше. Однако для новичков будут полезны те, которые дешевы и доступны по цене:
IRFZ44N — легко прикручивается к радиатору, имеет низкое сопротивление открытого канала (17,5 мОм) и может проводить большие токи (до 49 А). К сожалению, он имеет высокое пороговое напряжение (2-4 В), поэтому мы рекомендуем управлять им от более высокого напряжения, например 12 В.
Описание выводов транзистора IRFZ44N (слева вид снизу, т.е. со стороны выводов)IRL2703 — он немного слабее (максимальный ток стока 24 А) и имеет более высокое сопротивление открытого канала (40 мОм), но его пороговое напряжение составляет около 1 В, поэтому можно попробовать управлять им напрямую с микроконтроллера, питаемого от 5 В.
BSS123 — выпускается в небольшом корпусе для поверхностного монтажа (SMD), что может усложнить установку для новичков. Его параметры не впечатляют: сопротивление открытого канала 10 Ом (при U GS = 4,5 В) и максимальный ток стока 170 мА. Однако он идеально подходит для прямого управления с микроконтроллеров на 5 В.
Описание выводов SMD транзистора BSS123 (слева — вид сверху)Вывод
Униполярные транзисторы — это просто необходимые и очень нужные элементы, которые, несомненно, пригодятся вам в ваших будущих проектах. Эта статья была предназначена только для обсуждения самой важной группы, то есть транзисторов типа MOSFET с обогащенным каналом.
Как минимум, после изучения данной статьи следует помнить, что полевые МОП-транзисторы — это элементы, протекающий ток в которых, зависит от значения приложенного напряжения, а не от базового тока. Благодаря этому полевые МОП-транзисторы практически не потребляют ток схемы, которая контролирует их работу.
С Уважением, МониторБанк
Силовые транзисторы и их применение
Сегодня я собираюсь дать вам обзор силовых транзисторов. Этот блог является постоянным блогом серии Transistors, поэтому, если вы хотите прочитать о любом другом транзисторе, вы можете посетить наш веб-сайт . В этом блоге мы обсудим транзистор с биполярным переходом, силовые биполярные транзисторы с номером модели, транзистор Дарлингтона, полевой МОП-транзистор, силовой полевой МОП-транзистор с номером модели, биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ), типы БТИЗ, БТИЗ с номером модели. и так далее.
Мощный транзистор — это тип транзистора, который используется в усилителях высокой мощности и источниках питания. Мощные транзисторы подходят для приложений, где используется большая мощность, ток и напряжение. Это переходной транзистор, предназначенный для работы с большими токами и мощностями, а также используемый в звуковых и коммутационных схемах.
Классификация силовых транзисторов включает следующее:
Биполярный транзистор (BJT)
Металлооксид-полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET)
Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).
Транзистор с биполярным переходом
Биполярный транзистор — это транзистор с биполярным переходом, способный работать с двумя полярностями (дырки и электроны), его можно использовать в качестве переключателя или усилителя. устройство.
Ниже приведены характеристики Power BJT,
- Он имеет больший размер, поэтому через него может протекать максимальный ток
- Напряжение пробоя высокое
- Обладает более высокой пропускной способностью по току и большой мощностью
- Имеет более высокое падение напряжения во включенном состоянии
- Приложение высокой мощности
Power BJT с номером модели
| TIP32C — силовой транзистор PNP | TIP31C — силовой транзистор NPN | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
TIP32 — это силовой транзистор PNP. Поскольку он имеет высокий ток коллектора около 3 А, его можно использовать для переключения мощности или усиления большого сигнала. Транзистор в основном известен своей высокой мощностью усиления. | TIP31C представляет собой СИЛОВОЙ ТРАНЗИСТОР NPN. Он имеет высокий ток коллектора около 3А. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технические характеристики
| Технические характеристики
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
приложений
| Приложения
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если вы хотите купить: нажмите ЗДЕСЬ | Если вы хотите его купить: нажмите ЗДЕСЬ |
Транзистор Дарлингтона
Конфигурация Дарлингтона (также известная как пара Дарлингтона) представляет собой схему, состоящую из двух биполярных транзисторов, эмиттер одного из которых соединен с базой другого, так что ток, усиленный первым транзистором, дополнительно усиливается вторым.
Коллекторы обоих транзисторов соединены между собой. Эта комбинация обеспечивает гораздо более высокий коэффициент усиления по току, чем любой из транзисторов по отдельности.
| TIP127 — транзистор Дарлингтона NPN | TIP122 — Транзистор Дарлингтона PNP | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| TIP127 представляет собой PNP-транзистор с парой Дарлингтона. Он работает как обычный PNP-транзистор, но, поскольку внутри него находится пара Дарлингтона, он имеет хороший номинальный ток коллектора около -5 А и коэффициент усиления около 1000. Он также может выдерживать около -100 В на коллектор-эмиттер, поэтому его можно использовать. для вождения тяжелых грузов. | TIP122 представляет собой транзистор NPN с парой Дарлингтона. Он работает как обычный NPN-транзистор, но, поскольку внутри него находится пара Дарлингтона, он имеет хороший номинальный ток коллектора около 5 А и коэффициент усиления около 1000. тяжелая ноша. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технические характеристики
| Технические характеристики
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложения
| Применение
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Если вы хотите купить: нажмите ЗДЕСЬ | Если хотите купить: нажмите ЗДЕСЬ |
Прочие силовые транзисторы (BJT):
| ПНП | |
| TIP110-112 Дополнительный кремниевый силовой транзистор Дарлингтона | TIP115-117 Дополнительный кремниевый силовой транзистор Дарлингтона |
| BJE243 Кремниевый силовой пластиковый транзистор | BJE253 Силовой кремниевый пластиковый транзистор |
| TIP41 TIP41A TIP41B TIP41C Дополнительный кремниевый пластиковый силовой транзистор | TIP42 TIP42A TIP42B TIP42C Дополнительный кремниевый пластиковый силовой транзистор |
| BD135 BD137 BD139 Пластиковый кремниевый транзистор средней мощности | BD136 BD138 BD140 Пластик средней мощности Кремниевый транзистор |
| TTC5200 Кремниевый транзистор с тройным рассеянным светом | TTA1943 Кремниевый тройной рассеивающий транзистор |
МОП-транзистор
МОП-транзистор означает полевой транзистор на основе оксида металла.
МОП-транзистор представляет собой трехконтактное устройство с клеммами истока, базы и стока. Это подкласс полевого транзистора.
МОП-транзистор подразделяется на два типа в зависимости от типа операций, а именно: МОП-транзистор с режимом расширения (E-MOSFET) и МОП-транзистор с режимом истощения (D-MOSFET)
Итак, в целом существует 4 различных типа МОП-транзисторов
МОП-транзистор с режимом истощения N-каналов
МОП-транзистор с режимом истощения каналов
МОП-транзистор с режимом расширения N-каналов
МОП-транзистор с режимом расширения P-каналов
| P-Channel MOSFET называются PMOS | |
Основное различие между N-Channel MOSFET и P-Channel MOSFET заключается в том, что в N-канале переключатель MOSFET остается разомкнутым до подачи напряжения на затвор.
Когда на вывод затвора подается напряжение, переключатель (между стоком и истоком) закрывается, а в полевых МОП-транзисторах с P-каналом переключатель остается закрытым до тех пор, пока не будет подано напряжение на затвор.
Аналогичным образом, основное различие между полевыми МОП-транзисторами в режиме расширения и в режиме истощения заключается в том, что напряжение затвора, подаваемое на E-MOSFET, всегда должно быть положительным, и у него есть пороговое напряжение, при превышении которого он полностью включается. Напряжение D-затвора MOSFET может быть как положительным, так и отрицательным, и он никогда полностью не открывается. Кроме того, D-MOSFET может работать как в режиме расширения, так и в режиме истощения, тогда как E-MOSFET может работать только в режиме расширения.
Ниже приведены характеристики МОП-транзистора.
- Он также известен как регулятор напряжения .
- Входной ток не требуется
- Высокий входной импеданс.
Мощные МОП-транзисторы с номером модели
| IRF9533 P-канальный силовой МОП-транзистор | IRFZ14 N-канальный силовой МОП-транзистор | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Технические характеристики
| Технические характеристики
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложения
| Приложения
|
| IRF5210 Мощный полевой МОП-транзистор P-канала | STP40NF10L Мощный N-канальный МОП-транзистор | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
IRF5210 Мощный МОП-транзистор с передовыми технологиями обработки для достижения чрезвычайно низкого сопротивления в открытом состоянии на единицу площади кремния. Это преимущество в сочетании с высокой скоростью переключения. Низкое термическое сопротивление и низкая стоимость упаковки TO-220 способствуют его широкому распространению в отрасли. | Эта серия мощных полевых МОП-транзисторов специально разработана для минимизации входной емкости и заряда затвора. Поэтому он подходит в качестве основного переключателя в передовых высокоэффективных изолированных преобразователях постоянного тока в постоянный и компьютерных приложениях. Он также предназначен для любого приложения с низкими требованиями к зарядке затвора. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технические характеристики
| Технические характеристики
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложения
| Приложения
|
Прочие силовые МОП-транзисторы:
- IRFP460 N-канальный силовой МОП-транзистор
- P55NF06 N-канальный силовой МОП-транзистор
- IRFZ44N Силовой N-канальный МОП-транзистор
- IRF1405 N-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF4905 P-канальный силовой полевой МОП-транзистор
- IRF5305 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9520 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9530 P-канальный силовой МОП-транзистор
Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
Как следует из названия, IGBT — это транзистор, сочетающий в себе функции FET и BJT.
Его функция определяется затвором, который может включать или выключать транзистор. Инверторы, преобразователи и источники питания — все это примеры оборудования силовой электроники, в котором они используются.
Типы IGBT
IGBT подразделяются на два типа на основе буферного слоя n+, IGBT с буферным слоем n+ называются сквозными IGBT (PT-IGBT), IGBT без n+ буферный слой называется IGBT без пробивки (NPT-IGBT).
Разница между IGBT со сквозным отверстием (PT-IGBT) и IGBT без отверстия (NPT-IGBT)
Проходной IGBT (PT-IGBT) | Непробиваемый IGBT (NPT-IGBT) |
Коллектор представляет собой сильно легированный слой P+
| Коллектор представляет собой слаболегированный Р-слой.
|
Он имеет небольшой положительный температурный коэффициент напряжения в состоянии ВКЛ, поэтому параллельная работа требует большой осторожности и внимания.
| Температурный коэффициент напряжения во включенном состоянии сильно положителен, что упрощает параллельную работу.
|
Потери при выключении более чувствительны к температуре, поэтому они значительно увеличиваются при более высокой температуре.
| Потери при выключении менее чувствительны к температуре, поэтому они останутся неизменными при изменении температуры.
|
Биполярные транзисторы с изолированным затвором имеют следующие характеристики (БТИЗ),
- На входе схемы потери меньше
- более высокий прирост мощности.
БТИЗ с номером модели FGA25N120
| FGA25N120AN | ФГА25Н120АНД | ФГА25Н120АНТД | ФГА25Н120АНТДТУ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Используя технологию NPT (NPT-IGBT состоят из низколегированной подложки n-типа), серия AN IGBT обеспечивает низкие потери проводимости и переключения. Серия предлагает решение для таких приложений, как индукционный нагрев (IH), управление двигателем, инверторы общего назначения и источники бесперебойного питания (ИБП). | Использование технологии NPT (NPT-IGBT состоят из низколегированной подложки n-типа), И серия IGBT обеспечивает низкие потери проводимости и переключения. серия предлагает решение для источников питания (ИБП). | Усовершенствованная технология NPT, NPT IGBT на 1200 В обеспечивает превосходные характеристики проводимости и переключения, высокую устойчивость к лавинам и простую параллельную работу. Это устройство хорошо подходит для приложений с резонансным или мягким переключением, таких как индукционный нагрев, микроволновая печь. | Усовершенствованная технология NPT, NPT IGBT на 1200 В обеспечивает превосходные характеристики проводимости и переключения, высокую устойчивость к лавинам и простую параллельную работу. Это устройство хорошо подходит для приложений с резонансным или мягким переключением, таких как индукционный нагрев, микроволновая печь. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Технические характеристики
| Технические характеристики
| Технические характеристики
| Технические характеристики
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Приложения
| Приложения
| Приложения
| Приложения
|
Другие БТИЗ:
- ФГВ30ХС65К
- ФГВ40СС65К
- ФГВ40Н65ВД
- ФГВ40Н120В
- ФГЗ50Н65ВД
Если вы заинтересованы в покупке IGBT, нажмите ЗДЕСЬ
Если вы заинтересованы в покупке силовых транзисторов, нажмите вниз.
СИЛОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ
Где я могу купить электронные компоненты онлайн в Индии?
HNHcart.com
Транзисторные схемы — Компоненты и основные схемы — Электроника — Физические эксперименты
Показать 10 20 50 на странице
- ВП4.1.6.1
Этот продукт содержит опасные вещества!
- ВП4.1.6.2
Этот продукт содержит опасные вещества!
- ВП4. 1.6.3
Этот продукт содержит опасные вещества!
- ВП4.1.6.4
Этот продукт содержит опасные вещества!
- ВП4.
1.6.3
