Site Loader

Содержание

Транзисторы с большим коэффициентом усиления. Особенности работы и схема транзистора дарлингтона. Особенности работы устройства

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады операционных усилителей, составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов.

Схема Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора (рисунок 7.51 ). В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности (

n-p-n ).

Рисунок 7.51 — Составной p-n-p транзистор Рисунок 7.52 — Составной n-p-n по схеме Шиклаи транзистор по схеме Дарлингтона

Схема Шиклаи или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя, как транзистор p-n-p типа (рисунок 7.51 ) с большим коэффициентом усиления по току,

Входное напряжение идентично одиночному транзистору. Напряжение насыщения выше, чем у одиночного транзистора на величину падения напряжения на эмиттерном переходе

n-p-n транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта в отличие от долей вольта одиночного транзистора. Между базой и эмиттером n-p-n транзистора (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и повышения термоустойчивости.

Транзистор Дарлингтона реализуется на однополярных транзисторах (рисунок 7.52 ). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов составляющих транзисторов.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходного транзистора. Входное сопротивление операционного усилителя при

.

Схема Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах. На одном кристалле формируются два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод (рисунок 7.53 ). Резисторы R 1 и R 2 подавляют коэффициент усиления в режиме малых токов, (рисунок 7.38 ), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и повышение рабочего напряжения закрытого транзистора,

Рисунок 7.53 — Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

Резистор R2 (порядка 100 Ом) формируется в виде технологического шунта, подобно шунтам катодного перехода тиристоров. С этой целью при формировании — эмиттера с помощью фотолитографии в определенных локальных областях оставляют окисную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p- столбики (рисунок 7.54 ). После металлизации по всей площади эмиттера эти столбики представляют собой распределенное сопротивление R2 и защитный диод D (рисунок 7.53 ). Защитный диод предохраняет от пробоя эмиттерные переходы при переполюсовке коллекторного напряжения. Входная мощность потребления транзистора по схеме Дарлингтона на полтора два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключений зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Транзисторы на токи успешно работают в импульсных преобразователях до частот порядка 100 кГц. Отличительной особенностью монолитного транзистора Дарлингтона является квадратичная передаточная характеристика, так как

В- амперная характеристика линейно возрастает с ростом тока коллектора до максимального значения,

При проектировании радиоэлектронных схем часто бывают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с параметрами лучше тех, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться больший коэффициент усиления по току h 21 , в других большее значение входного сопротивления h 11 , а в третьих более низкое значение выходной проводимости h 22 . Для решения перечисленных проблем отлично подходит вариант использования электронного компонента о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Приведенная чуть ниже схема эквивалентна одиночному n-p-n полупроводнику. В данной схеме ток эмиттера VT1 является током базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора на выполненные на одном кристалле и в одном корпусе. Там же и размещается нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора – база, коллектор и эмиттер.

Как видим из рисунка выше, стандартный составной транзистор это комбинация из нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеиваемой мощности в составе транзистора Дарлингтона может быть и более двух.

Основное плюсом составного транзистора является значительно больший коэффициент усиления по току h 21 , который можно приблизительно вычислить по формуле как произведение параметров h 21 входящих в схему транзисторов.

h 21 =h 21vt1 × h31vt2 (1)

Так если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60 то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих величин — 7200.

Но учитывайте, что параметр h31 достаточно сильно зависит от коллекторного тока. В случае когда базовый ток транзистора VT2 достаточно низок, коллекторного VT1 может не хватить для обеспечения нужного значения коэффициента усиления по току h 21 . Тогда увеличением h31 и, соответственно, снижением тока базы составного транзистора можно добиться роста тока коллектора VT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 включают дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Вычислим элементы для схемы Дарлингтона, собранной, например на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его ток базы определим из выражения:

i kvt1 =i бvt2 =i kvt2 / h 21vt2 = 1×10 -3 A / 200 =5×10 -6 A

При таком малом токе в 5 мкА коэффициент h 21 резко снижается и общий коэффициент может оказаться на порядок меньше расчетного. Увеличив ток коллектора первого транзистора при помощи добавочного резистора можно значительно выиграть в значении общего параметра h 21 . Так как напряжение на базе является константой (для типового кремниевого трех выводного полупроводника u бэ = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по :

R = u бэvt2 / i эvt1 — i бvt2 = 0.7 Вольта / 0.1 mA — 0.005mA = 7кОм

При этом мы можем рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме построены многие супербетта транзисторы.

Добавив дегтя упомяну, что данная схема Дарлингтона обладает таким существенным недочетом, как повышенное напряжение U кэ. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно возрастает до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открывать VT1, а для этого на его базу необходимо подать напряжение уровнем до 0,7 В (если при изготовлении полупроводника использовался кремний).

В результате чтоб исключить упомянутый недостаток, в классическую схему внесли незначительные изменения и получили комплементарный транзистор Дарлингтона. Такой составной транзистор составлен из биполярных приборов, но уже разной проводимости: p-n-p и n-p-n.

Российские, да и многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклаи, хотя эта схема называлась парадоксной парой.

Типичными минусом составных транзисторов, ограничивающими их применение является невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое использование только в низкочастотных схемах. Они прекрасно работают в выходных каскадах мощных УНЧ, в схемах управления двигателями и устройствами автоматики, в схемах зажигания автомобилей.

На принципиальных схемах составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, но используется такое условно графическое изображение составного транзистора на схеме.

Одной из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре токовых усилителя в одном корпусе. Кроме того микросборку L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи.

Кроме того уважение у радиолюбителей получили и специализированные микросборки на основе схемы Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки отлично украшают радиолюбительские схемы и делают их более функциональными.

Микросхема является семи канальным коммутатор мощных нагрузок на базе составных транзисторов Дарлингтона с открытым коллектором. Коммутаторы содержат защитные диоды, что позволяет коммутировать индуктивные нагрузки, например обмотку реле. Коммутатор ULN2004 необходим при сопряжения мощных нагрузок с микросхемами КМОП-логики.

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (прикладываемого к Б-Э переходу VT1), регулируется транзистором VT1, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.


Сигнал требующий усиления через предварительный УНЧ подается на предварительный дифферециальный усилительный каскад построенный на составных VT1 и VT2. Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде, снижает шумовые эффекты и обеспечивает работу отрицательной обратной связи. Напряжение ОС поступает на базу транзистора VT2 с выхода усилителя мощности. ОС по постоянному току реализуется через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем открывается стабилитрон и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через небольшой промежуток времени реле выключается и начинается новый цикл работы генератора.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент β будет равен произведению коэффициентов β составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора Т 1 должен превышать потенциал эмиттера транзистора Т 2 , на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор T 1 не может быстро выключить транзистор Т 2 . С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора Т 2 включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смешение транзистора Т 2 в область проводимости за счет токов утечки транзисторов Т 1 и Т 2 . Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток. малый по сравнению с базовым током транзистора Т 2 . Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai). Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той. которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента β. Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор n-p-n — типа, обладающий большим коэффициентом β. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Т 2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора T 1 Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами Т 2 и Т 3 . ведет себя как один транзистор n-p-n — типа. с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы Т 4 и Т 5 , соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор p-n-p — типа. с большим коэффициентом усиления. Как и прежде, резисторы R 3 и R 4 имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы Т 4 и Т 5 , были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только n-p-n — типа.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току. Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные — не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента h 21э получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа 2N5962. для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; этот транзистор принадлежит к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U кэ от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения C). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента β. Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18 . Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа LM394 и МАТ-01; они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U бэ согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до 50 мкВ), а коэффициент h 21э — до 1%. Схема типа МАТ-03 представляет собой согласованную пару p-n-p — транзисторов.

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента β можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316.

Усилитель, называется именно так, не по причине, что его автор ДАРЛИНГТОН, а потому, что выходной каскад усилителя мощности построен на дарлингтоновских (составных) транзисторах.

Для справки : два транзистора одинаковой структуры соединены специальным образом для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, у мощных транзисторов ≈1000 и у маломощных транзисторов ≈50000.

Достоинства транзистора Дарлингтона

Высокий коэффициент усиления по току.

Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора

Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В.

Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности.

Принципиальная схема УНЧ

Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом самостоятельного построения сабвуферного усилителя. Самое ценное в схеме — выходные транзисторы, цена которых не превышает 1$. По идее, такой усилитель усилитель можно собрать за 3-5$ без блока питания. Давайте сделаем небольшое сравнение, какой из микросхем может дать мощность 100-200 ватт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитые . Но если сравнить цены, то дарлингтоновская схема и дешевле и мощнее TDA7294!

Сама микросхема, без комплектующих компонентов стоит 3$ как минимум, а цена активных компонентов дарлингтоновской схемы не более 2-2,5$! Притом, что дарлингтоновская схема на 50-70 ватт мощнее TDA7294!

При нагрузке 4 Ом усилитель отдает 150 ватт, это самый дешевый и неплохой вариант сабвуферного усилителя. В схеме усилителя использованы недорогие выпрямительные диоды, которые можно достать в любом электронном устройстве.

Усилитель может обеспечивать такую мощность за счет того, что на выходе использованы именно составные транзисторы, но при желании они могут быть заменены на обычные. Удобно использовать комплементарную пару КТ827/25, но конечно мощность усилителя спадет до 50-70 ватт. В дифференциальном каскаде можно использовать отечественные-КТ361 или КТ3107.

Полный аналог транзистора TIP41 наш КТ819А, Этот транзистор служит для усиления сигнала с диффкаскадов и раскачки выходников Эмиттерные резисторы можно использовать с мощностью 2-5 ватт, они для защиты выходного каскада. Подробнее про теххарактеристики транзистора TIP41C. Даташит для TIP41 и TIP42 .

Материал p-n-перехода: Si

Структура транзистора: NPN

Предельная постоянная рассеиваемая мощность коллектора (Pc) транзистора: 65 W

Предельное постоянное напряжение коллектор-база (Ucb): 140 V

Предельное постоянное напряжение коллектор-эмиттер (Uce) транзистора: 100 V

Предельное постоянное напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V

Предельный постоянный ток коллектора транзистора (Ic max): 6 A

Предельная температура p-n перехода (Tj): 150 C

Граничная частота коэффициента передачи тока (Ft) транзистора: 3 MHz

— Ёмкость коллекторного перехода (Cc): pF

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером (Hfe), min: 20

Такой усилитель может быть использован как в качестве сабвуферного, так и для широкополосной акустики. Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке в 4 Ом выходная мощность усилителя порядка 150 ватт, при нагрузке в 8 Ом мощность 100 ватт, максимальная мощность усилителя может доходить до 200 ватт с питанием +/-50 вольт.

Обозначение составного транзистора, выполненного из двух отдельных транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, указано на рисунке №1. Первый из упомянутых транзисторов включен по схеме эмиттерного повторителя, сигнал с эмиттера первого транзистора поступает на базу второго транзистора. Достоинством этой схемы является исключительно высокий коэффициент усиления. Общий коэффициент усиления по току р для этой схемы равен произведению коэффициентов усиления по току отдельных транзисторов: р = ргр2 .

Например, если входной транзистор пары Дарлингтона имеет коэффициент усиления, равный 120, а коэффициент усиления второго транзистора равен 50, то общее р составляет 6000. В действительности усиление будет даже несколько большим, так как общий коллекторный ток составного транзистора равен сумме коллекторных токов пары входящих в него транзисторов.
Полная схема составного транзистора показана на рисунке №2. В этой схеме резисторы R 1 и R 2 составляют делитель напряжения, создающий смещение на базе первого транзистора. Резистор Rн, подключенный к эмиттеру составного транзистора, образует выходную цепь. Такой прибор широко применяется на практике, особенно в тех случаях, когда требуется большой коэффициент усиления по току. Схема имеет высокую чувствительность к входному сигналу и отличается высоким уровнем выходного коллекторного тока, что позволяет использовать этот ток в качестве управляющего (особенно при низком напряжении питания). Применение схемы Дарлингтона способствует уменьшению числа компонентов в схемах.

Схему Дарлингтона используют в усилителях низкой частоты, в генераторах и переключающих устройствах. Выходное сопротивление схемы Дарлингтона во много раз ниже входного. В этом смысле ее характеристики подобны характеристикам понижающего трансформатора. Однако в отличие от транформатора схема Дарлингтона позволяет получить большое усиление по мощности. Входное сопротивление схемы примерно равно $²Rn, а ее выходное сопротивление обычно меньше Rн. В переключающих устройствах схема Дарлингтона применяется в области частот до 25 кГц.

Литература: Матью Мэндл. 200 ИЗБРАННЫХ СХЕМ ЭЛЕКТРОНИКИ. Редакция литературы по информатике и электронике. © 1978 Prentice-Hall, Inc. © перевод на русский язык, «Мир», 1985, 1980

  • Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи
  • 08.10.2014

    Стереофонический регулятор громкости, баланса и тембра на ТСА5550 имеет следующие параметры: Малые нелинейные искажения не более 0,1% Напряжение питания 10-16В (12В номинальное) Ток потребления 15…30мА Входное напряжение 0,5В (коэффициент усиления при напряжении питания 12В единица) Диапазон регулировки тембра -14…+14дБ Диапазон регулировки баланса 3дБ Разница между каналами 45дБ Отношение сигнал шум …

В чем разница между биполярным и полевым транзистором

Транзистору скоро исполнится 100 лет. Этот компонент на долгое время стал основой всей электроники 20 века. В настоящее время он тоже остаётся важной частью электронных схем, хотя внешняя форма исполнения изменилась: часто отдельные транзисторы объединяются в микросхемы и процессоры. В одной микросхеме может находиться несколько сотен и даже тысяч микроскопических транзисторов.

Что представляет собой транзистор как таковой? По сути, он почти ничем не отличается от обычного диода – электронного компонента, пропускающего ток только в одном направлении. В отличие от него, у транзистора есть дополнительный вывод, который «открывает» и «закрывает» прибор. Действительно, это очень похоже на водопроводный кран.

Только управляется этот кран тем же самым током. Если транзистор имеет тип PNP (прямой), то этот дополнительный вывод открывается подачей отрицательного сигнала, а если NPN (обратный), то положительного. Дополнительный вывод именуется базой, входной вывод – эмиттером, а выходной – коллектором. В PNP-транзисторе ток течёт от плюса к минусу, а в NPN – в обратном направлении.

Впрочем, транзистор отличается от диода не только этим. Он обладает ещё и усиливающими свойствами. Поэтому усилительная аппаратура – одно из основных применений этого компонента.

Как устроен биполярный транзистор

Все транзисторы делятся на два основных типа – биполярные и полевые. Биполярные транзисторы – самые распространённые. Они состоят из трёхслойных полупроводников, каждый слой которых соединяется с внешним выводом через металло-полупроводниковый контакт. Средний слой обычно используется в качестве базы. Эмиттер и коллектор – это два крайних слоя, соединённые с соответствующими выводами.


Устройство биполярного транзистора

На схеме эмиттер изображается выводом со стрелкой, которая показывает направление движения тока.

Управление биполярным транзистором осуществляется путём подачи на базу определённого напряжения – положительного (для NPN) и отрицательного (для PNP). Изменяя значение этого напряжения, можно в большей или меньшей степени открывать «кран».

Биполярные NPN-транзисторы пользуются большей популярностью, поскольку в них основная роль отводится электронам, а не дыркам (положительным условным частицам). Электроны имеют в несколько раз большую подвижность, чем дырки, поэтому обратные транзисторы работают лучше и быстрее.

Немного о транзисторах…

Пожалуй, сегодня сложно представить себе современный мир без транзисторов, практически в любой электронике, начиная от радиоприёмников и телевизоров, заканчивая автомобилями, телефонами и компьютерами, так или иначе, они используются.

Различают два вида транзисторов: биполярные и полевые. Биполярные транзисторы управляются током, а не напряжением. Бывают мощные и маломощные, высокочастотные и низкочастотные, p-n-p и n-p-n структуры… Транзисторы выпускаются в разных корпусах и бывают разных размеров, начиная от чип SMD (на самом деле есть намного меньше чем чип) которые предназначены для поверхностного монтажа, заканчивая очень мощными транзисторами. По рассеиваемой мощности различают маломощные до 100 мВт, средней мощности от 0,1 до 1 Вт и мощные транзисторы больше 1 Вт.

Когда говорят о транзисторах, то обычно имеют в виду биполярные транзисторы. Биполярные транзисторы изготавливаются из кремния или германия. Биполярными они названы потому, что их работа основана на использовании в качестве носителей заряда как электронов, так и дырок. Транзисторы на схемах обозначаются следующим образом:

Одну из крайних областей транзисторной структуры называют эмиттером. Промежуточную область называют базой, а другую крайнюю — коллектором. Эти три электрода образуют два p-n перехода: между базой и коллектором — коллекторный, а между базой и эмиттером — эмиттерный. Как и обычный выключатель, транзистор может находиться в двух состояниях — во «включенном» и «выключенном». Но это не значит, что они имеют движущиеся или механические части, переключаются они из выключенного состояния во включенное и обратно с помощью электрических сигналов.

Транзисторы предназначены для усиления, преобразования и генерирования электрических колебаний. Работу транзистора можно представить на примере водопроводной системы. Представьте смеситель в ванной, один электрод транзистора — это труба до краника (смесителя), другой (второй) — труба после краника, там где у нас вытекает вода, а третий управляющий электрод — это как раз краник, которым мы будем включать воду. Транзистор можно представить как два последовательно соединенных диода, в случае NPN аноды соединяются вместе, а в случае PNP — соединяются катоды.

Различают транзисторы типов PNP и NPN, PNP транзисторы открываются напряжением отрицательной полярности, NPN — положительной. В NPN транзисторах основные носители заряда — электроны, а в PNP — дырки, которые менее мобильны, соответственно NPN транзисторы быстрее переключаются.

Uкэ = напряжение коллектор-эмиттер Uбэ = напряжение база-эмиттер Ic = ток коллектора Iб = ток базы

В зависимости от того, в каких состояниях находятся переходы транзистора, различают режимы его работы. Поскольку в транзисторе имеется два перехода (эмиттерный и коллекторный), и каждый из них может находиться в двух состояниях: 1) открытом 2) закрытом. Различают четыре режима работы транзистора. Основным режимом является активный режим, при котором коллекторный переход находится в закрытом состоянии, а эмиттерный — в открытом. Транзисторы, работающие в активном режиме, используются в усилительных схемах. Помимо активного, выделяют инверсный режим, при котором эмиттерный переход закрыт, а коллекторный — открыт, режим насыщения, при котором оба перехода открыты, и режим отсечки, при котором оба перехода закрыты.

При работе транзистора с сигналами высокой частоты время протекания основных процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. В результате способность транзистора усиливать электрические сигналы с ростом частоты ухудшается.

Некоторые параметры биполярных транзисторов

Постоянное/импульсное напряжение коллектор — эмиттер. Постоянное напряжение коллектор — база. Постоянное напряжение эмиттер — база. Предельная частота коэффициента передачи тока базы Постоянный/импульсный ток коллектора. Коэффициент передачи по току Максимально допустимый ток Входное сопротивление Рассеиваемая мощность. Температура p-n перехода. Температура окружающей среды и пр…

Граничное напряжение Uкэо гр. является максимально допустимым напряжение между коллектором и эмиттером, при разомкнутой цепи базы и токе коллектора. Напряжение на коллекторе, меньше Uкэо гр. свойственны импульсным режимам работы транзистора при токах базы, отличных от нуля и соответствующих им токах базы (для n-p-n транзисторы ток базы >0, а для p-n-p наоборот, Iб<0).

К биполярным транзисторам могут быть отнесены однопереходные транзисторы, таковым является например КТ117. Такой транзистор представляет собой трехэлектродный полупроводниковый прибор с одним р-n переходом. Однопереходный транзистор состоит из двух баз и эмиттера.

В последнее время в схемах часто стали применять составные транзисторы, называют их парой или транзисторами Дарлингтона, они обладают очень высоким коэффициентом передачи тока, состоят они из двух или более биполярных транзисторов, но выпускаются и готовые транзисторы в одном корпусе, таким является например TIP140. Включаются они с общим коллектором, если соединить два транзистора, то они будут работать как один, включение показано на рисунке ниже. Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора.

Некоторые недостатки составного транзистора: низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер почти в два раза больше чем в обычном транзисторе. Ну и само собой, потребуется больше места на плате.

Проверка биполярных транзисторов

Поскольку транзистор состоит из двух переходов, причем каждый из них представляет собой полупроводниковый диод, проверить транзистор можно так же, как проверяют диод. Проверка транзистора обычно осуществляется омметром, проверяют оба p-n перехода транзистора: коллектор — база и эмиттер — база. Для проверки прямого сопротивления переходов p-n-p транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра — поочередно к коллектору и эмиттеру. Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра. При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление — при соединении с базой минусового вывода. Транзисторы так же можно прозванивать цифровым мультиметром в режиме прозвонки диодов. Для NPN красный щуп прибора «+» присоединяем к базе транзистора, и поочередно прикасаемся черным щупом «-» к коллектору и эмиттеру. Прибор должен показывать некоторое сопротивление, примерно от 600 до 1200. Затем меняем полярность подключения щупов, в этом случае прибор ничего не должен показывать. Для структуры PNP порядок проверки будет обратным.

MOSFET транзисторы

Несколько слов хочу сказать про MOSFET транзисторы (l-oxide-semiconductor field-effect transistor), (Метал Оксид Полупроводник (МОП)) — это полевые транзисторы, не путать с обычными полевиками! У полевых транзисторов три вывода: G — затвор, D — сток, S — исток. Различают N канальный и Р, в обозначении данных транзисторов имеется диод Шоттки, он пропускает ток от истока к стоку, и ограничивает напряжение сток — исток.

Применяются они в основном для коммутации больших токов, управляются они не током, как биполярные транзисторы, а напряжением, и как правило, имеет очень малое сопротивление открытого канала, сопротивление канала величина постоянная и не зависит от тока. MOSFET транзисторы специально разработаны для ключевых схем, можно сказать как замена реле, но в некоторых случаях можно и усиливать, применяются в мощных усилителях НЧ.

Плюсы у данных транзисторов следующие: Минимальная мощность управления и большой коэффициент усиления по току Лучшие характеристики, например большая скорость переключения. Устойчивость к большим импульсам напряжения. Схемы, где применяются такие транзисторы, обычно более простые.

Минусы: Стоят дороже, чем биполярные транзисторы. Боятся статического электричества. Наиболее часто для коммутации силовых цепей применяют MOSFET с N-каналом. Напряжение управления должно превышать порог 4 В, вообще, необходимо 10-12 В для надежного включения MOSFET. Напряжение управления — это напряжение, приложенное между затвором и истоком для включения MOSFET транзистора.

Рекомендации по эксплуатации транзисторов

Значения большинства параметров транзисторов зависят от реального режима работы и температуры, причем с увеличением температуры параметры транзисторов могут меняться. В справочнике приведены, как правило, типовые (усредненные) зависимости параметров транзисторов от тока, напряжения, температуры, частоты и т. п.

Для обеспечения надежной работы транзисторов необходимо принимать меры, исключающие длительные электрические нагрузки, близкие к предельно допустимым, например заменять транзистор на аналогичный но меньшей мощности не стоит, это касается не только мощностей, но и других параметров транзистора. В некоторых случаях для увеличения мощности транзисторы можно включать параллельно, когда эмиттер соединяется с эмиттером, коллектор с коллектором и база — с базой. Перегрузки могут быть вызваны разными причинами, например от перенапряжения, для защиты от перенапряжения часто применяют быстродействующие диоды.

Что касается нагрева и перегрева транзисторов, температурный режим транзисторов не только оказывает влияние на значение параметров, но и определяет надежность их эксплуатации. Следует стремиться к тому, чтобы транзистор при работе не перегревался, в выходных каскадах усилителей транзисторы обязательно нужно ставить на большие радиаторы. Защиту транзисторов от перегрева нужно обеспечивать не только во время эксплуатации, но и во время пайки. При лужении и пайке следует принимать меры, исключающие перегрев транзистора, транзисторы во время пайки желательно держать пинцетом, для защиты от перегрева.

Теги:

Устройство полевых транзисторов

Полевые транзисторы устроены немного по-другому. Здесь управление работой прибора осуществляется с помощью электрического поля, которое направлено перпендикулярно току. Подобно биполярным транзисторам, полевые тоже имеют три вывода, которые, правда, называются иначе: исток, сток и затвор. Электрическое поле создаётся с помощью определённого напряжения, приложенного к затвору, который служит аналогом базы биполярного транзистора.


Устройство полевого транзистора с p-n-переходом

Также у полевого транзистора имеется проводящий слой, который называют каналом. По нему и течёт ток. Канал может быть N или P-типа, а также иметь различную пространственную конфигурацию. Каналы могут быть обогащёнными носителями или обеднёнными.

Существуют полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и с полностью изолированным затвором.


Устройство полевого транзистора с изолированным затвором

Комбинированные

Иногда для получения специфичных характеристик в одном корпусе транзистора может использоваться комбинация кристаллов разных транзисторов, порой имеющих одну полупроводниковую подложку.

Составной транзистор

Представляет собой схему из двух биполярных транзисторов одной или разных структур проводимости. Такая комбинация позволяет получить в одном корпусе транзистор с большим коэффициентом усиления.

IGBT-транзистор

Представляет собой биполярный транзистор, база которого управляется полевым с изолированным затвором.

мощные биполярные транзисторы дарлингтона, диоды

Главная > Дополнительно > Электронные компоненты зао «эпл»: мощные биполярные транзисторы дарлингтона, диоды

Биполярный СВЧ-транзистор

Биполярные СВЧ-транзисторы (БТ СВЧ) служат для усиления колебаний с частотой свыше 0,3 ГГЦ. Верхняя граница частот БТ СВЧ с выходной мощностью более 1 Вт составляет около 10 ГГц. Большинство мощных БТ СВЧ по структуре относится к n-p-n типу. По методу формирования переходов БТ СВЧ являются эпитаксиально-планарными. Все БТ СВЧ, кроме самых маломощных, имеют многоэмиттерную структуру (гребёнчатую, сетчатую). По мощности БТ СВЧ разделяются на маломощные (рассеиваемая мощность до 0,3 Вт), средней мощности (от 0,3 до 1,5 Вт) и мощные (свыше 1,5 Вт). Выпускается большое число узкоспециализированных типов БТ СВЧ.

Мощные биполярные транзисторы Дарлингтона

Мощные транзисторы Дарлингтона (МТД), обладая высокими коэффициентами усиления по току h31Э и не требующие энергоемких управляющих цепей, довольно прочно занимают свое место на рынке полупроводниковых приборов

Прежде всего- это системы автоматики, усилители мощности, управление электроприводом двигателей, низковольтный сервопривод и регуляторы напряжения генераторов автомобилей, электронные схемы коммутаторов систем зажигания автомобилей и другие низкочастотные устройства для которых прежде всего важно сочетание стоимости и качества

Серия транзисторов КТД8252 со встроенным диодом и стабилитроном- аналог BU941Z, BU941ZT— разработана и выпускается для систем электронного зажигания автомобилей. Внедрение усовершенствованного конструктивно-технологического варианта и ужесточение системы функционального контроля позволили улучшить статические и динамические характеристики транзисторов.

Для маломощных транзисторных систем электронного зажигания мотоблоков разработаны и выпускаются транзисторы Дарлингтона с Iк=7А, Uкэо_гр>350В:

  • КТД8262 со встроенным диодом и стабилитроном, резисторами R1, R2;
     
  • КТД8279 — аналог SEC80 со встроенным диодом, резисторами R1, R2.
     

Серия транзисторов Дарлингтона КТД8278 дополняет ряд отечественных транзисторов Дарлингтона, предназначенных для коммутации тока в обмотке возбуждения генераторов переменного токаКТ829АТ, КТ8116, КТ8246, КТД8253. Отличительными особенностями серии транзисторов Дарлингтона КТД8278 (зарубежный аналог SGSD93ST) являются:

  • сочетание низкого напряжения насыщения Uкэо_нас<1,1В (IК=5А/IБ=8мА) с высоким граничным напряжением Uкэо_гр=120-180В;
     
  • высокий коэффициент усиления h21Э>1000 на начальной стадии характеристики h21Э=f(IК) (h21Э>1000 при токе коллектора IК=200мА).
     

Транзисторы имеют внутренний диод в цепи коллектор — эмиттер, резисторы R1, R2 в цепях база — эмиттер. Улучшены статические и динамические характеристики транзистора.

Серия транзисторов Дарлингтона КТД8257 — npn, аналог массово продаваемой комплиментарной пары SGSD100 npn/ SGSD200 pnp низковольтной серии фирмы ST, разработана для применения в линейных и импульсных промышленных устройствах, аудио усилителях, драйверах, мощных регуляторах напряжения автотракторной электроники.

Транзисторы КТД8278, КТД8257, собираемые в корпус ТО-3 заменяют известный транзистор 2Т827.

Серии транзисторов Дарлингтона КТД8280 (npn), КТД8281 (pnp)— комплиментарная пара на токи коллектора Iк 25-50А, Uкэо_гр 60, 80, 100В с низкими напряжениями насыщения- разработана для применения в схемах управления двигателями, низковольтных DC/DC и DC/AC преобразователях, источниках бесперебойного питания и источниках лазерной накачки.

Статические характеристики транзисторов этого класса приведены на Рис.1 и 2.

Режимы работы

Напряжения на эмиттере, базе, коллекторе (UE,UB,UC{\displaystyle U_{E},U_{B},U_{C}})Смещениеперехода база-эмиттердля типа n-p-nСмещение перехода база-коллектордля типа n-p-nРежим для типа n-p-n
UE<UB<UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}<U_{C}}прямоеобратноенормальныйактивный режим
UE<UB>UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}>U_{C}}прямоепрямоережим насыщения
UE>UB<UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}<U_{C}}обратноеобратноережим отсечки
UE>UB>UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}>U_{C}}обратноепрямоеинверсныйактивный режим
Напряжения на эмиттере, базе, коллекторе (UE,UB,UC{\displaystyle U_{E},U_{B},U_{C}})Смещениеперехода база-эмиттердля типа p-n-pСмещение перехода база-коллектордля типа p-n-pРежимдля типа p-n-p
UE<UB<UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}<U_{C}}обратноепрямоеинверсныйактивный режим
UE<UB>UC{\displaystyle U_{E}<U_{B}>U_{C}}обратноеобратноережим отсечки
UE>UB<UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}<U_{C}}прямоепрямоережим насыщения
UE>UB>UC{\displaystyle U_{E}>U_{B}>U_{C}}прямоеобратноенормальныйактивный режим

Нормальный активный режим


Переход эмиттер-база включён в прямом направлении (открыт), а переход коллектор-база — в обратном (закрыт):

UЭБ<0; UКБ>0 (для транзистора n-p-n типа), для транзистора p-n-p типа условие будет иметь вид UЭБ>0; UКБ<0.

Инверсный активный режим


Эмиттерный переход имеет обратное смещение, а коллекторный переход — прямое: UКБ<0; UЭБ>0 (для транзистора n-p-n типа).

Режим насыщения


Оба p-n перехода смещены в прямом направлении (оба открыты).
Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения. Диффузионное электрическое поле эмиттерного и коллекторного переходов будет частично ослабляться электрическим полем, создаваемым внешними источниками Uэб и Uкб. В результате уменьшится потенциальный барьер, ограничивавший диффузию основных носителей заряда, и начнётся проникновение (инжекция) дырок из эмиттера и коллектора в базу, то есть через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи, называемые токами насыщения эмиттера (IЭ. нас) и коллектора (IК. нас).

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер (UКЭ. нас) — это падение напряжения на открытом транзисторе (смысловой аналог RСИ. отк у полевых транзисторов). Аналогично напряжение насыщения база-эмиттер (UБЭ. нас) — это падение напряжения между базой и эмиттером на открытом транзисторе.

Режим отсечки


В данном режиме коллекторный p-n переход смещён в обратном направлении, а на эмиттерный переход может быть подано как обратное, так и прямое смещение, не превышающее порогового значения, при котором начинается эмиссия неосновных носителей заряда в область базы из эмиттера (для кремниевых транзисторов приблизительно 0,6—0,7 В).

Режим отсечки соответствует условию UЭБ<0,6—0,7 В, или IБ=0.

Барьерный режим


В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет собой своеобразный диод, включённый последовательно с токозадающим резистором.
Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.

Историческая справка

Созданию первого транзистора по планарной технологии способствовали знания и опыт, полученные СССР при разработке интегральных микросхем. Их разработка в 60-е годы велась в НИИ «Пульсар», НИИ-35 и различных опытно-конструкторских бюро на предприятиях советской промышленности. В 1962 году в НИИ «Пульсар» перешли на планарную кремневую технологию, которая в последующем дала жизнь КТ315.

Небольшой временной период от разработки до серийного выпуска этого устройства, позволяет судить о высоком уровне развития электронной промышленности СССР в те времена. Судите сами, на сколько быстро и оперативно это было сделано. В 1966 г. министр энергетической промышленности Шокин А.И. узнал о появлении в США технологии промышленного изготовления транзисторов по планарной технологии. Уже в 1967 г. Фрязинский завод полупроводниковых приборов так же начинает выпускать первый в СССР высокочастотник в пластиковом корпусе, по аналогичной технологии – КТ315.

В 1968 г. начался выпуск первого электронного калькулятора — «Электроника-68», в котором насчитывалось около 400 транзисторов данного вида. А к 1973 он стал основой для разработки более 20 подобных полупроводниковых устройств. Примерно до начала 90-х годов КТ315 оснащалась почти вся отечественная электроника, так как, несмотря на свою дешевизну, он получился весьма надежным и технологичным. В настоящее время, в мире насчитывается более 7 миллиардов этих транзисторов. Они были выпущены не только в нашей стране, но и за рубежом по государственной лицензии от СССР.

Схемы включения

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

  • Коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.
  • Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх.

Схема включения с общей базой


Схема включения с общей базой.

Основная статья: Усилительный каскад с общей базой

  • Среди всех трёх конфигураций обладает наименьшим входным и наибольшим выходным сопротивлением. Имеет коэффициент усиления по току, близкий к единице, и большой коэффициент усиления по напряжению. Не инвертирует фазу сигнала.
  • Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iк/Iэ = α .
  • Входное сопротивление Rвх = Uвх/Iвх = Uэб/Iэ.

Входное сопротивление (входной импеданс) усилительного каскада с общей базой мало зависит от тока эмиттера, при увеличении тока — снижается и не превышает единиц — сотен Ом для маломощных каскадов, так как входная цепь каскада при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Достоинства
  • Хорошие температурные и широкий частотный диапазон, так как в этой схеме подавлен эффект Миллера.
  • Высокое допустимое коллекторное напряжение.
Недостатки
  • Малое усиление по току, равное α, так как α всегда немного менее 1
  • Малое входное сопротивление

Схема включения с общим эмиттером


Схема включения с общим эмиттером.Iвых = IкIвх = IбUвх = UбэUвых = Uкэ.

Основная статья: Каскад с общим эмиттером

  • Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iк/Iб = Iк/(Iэ-Iк) = α/(1-α) = β .
  • Входное сопротивление: Rвх = Uвх/Iвх = Uбэ/Iб.
Достоинства
  • Большой коэффициент усиления по току.
  • Большой коэффициент усиления по напряжению.
  • Наибольшее усиление мощности.
  • Можно обойтись одним источником питания.
  • Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.
Недостатки

Имеет меньшую температурную стабильность. Частотные свойства такого включения по сравнению со схемой с общей базой существенно хуже, что обусловлено эффектом Миллера.

Схема с общим коллектором


Схема включения с общим коллектором.Iвых = IэIвх = IбUвх = UбкUвых = Uкэ.

Основная статья: Эмиттерный повторитель

  • Коэффициент усиления по току: Iвых/Iвх = Iэ/Iб = Iэ/(Iэ-Iк) = 1/(1-α) = β+1 .
  • Входное сопротивление: Rвх = Uвх/Iвх = (Uбэ + Uкэ)/Iб.
Достоинства
  • Большое входное сопротивление.
  • Малое выходное сопротивление.
Недостатки

Коэффициент усиления по напряжению немного меньше 1.

Схему с таким включением часто называют «эмиттерным повторителем».

Структура полевого транзистора

Основополагающий принцип работы, на котором осуществляется действие полевого транзистора с использованием управляющего p-n-перехода основывается на изменении проводимости канала, которая возможна благодаря изменению поперечного сечения. Сток и исток включают напряжение полярности, при котором главные носители заряда (ими являются электроны в канале n-типа) движутся от истока к стоку. В свою очередь, между затвором и истоком включается отрицательное напряжение, управляющее запиранием p – n–переходом.

Рис. №2. Структуры (а) полевых транзисторов с управляющим p—n-перехода и (б) структура транзистора с изолированным затвором.

При большем значении напряжения расширяется запирающий активный слой и канал становится уже. С уменьшением поперечного размера канала происходит увеличение сопротивления и уменьшение величины тока между стоком и истоком. Это действие позволяет управлять протеканием тока. При невысоком значении напряжения затвор  — исток происходит перекрытие канала запирающим слоем, что снижает проводимость канала. Ширина канала варьируется от нулевого значения  до отрицательных величин, иначе говоря, p-n-переходы затвора сдвигаются в обратном направлении, сопротивление увеличивается.

Напряжение на затворе после исчезновения канала и смыкании  p-n-перехода, определяется, как напряжение отсечки U– это величина считается одной из основополагающих для всех  разновидностей полевых транзисторов.

Рис. №3. Структура полевого транзистора. Канал, расположенный между электродами стоком и истоком сформирован из слабообогащенного полупроводника n-типа.

Сфера использования полевых транзисторов

Полевой транзистор является устройством, рассчитанным на большую мощность, характерным в конструкции регуляторов, конвертеров, драйверов, электродвигателей, реле и мощных биполярных транзисторов. Они применяются в конструкции зарядных устройств, автоэлектроники, устройствах управления температурным режимом, широкополосных и малошумящих усилителях в схемах зарядочувствительных предусилителей и прочее.  Для полевых транзисторов характерно наличие высокого входного сопротивления. Управление полевым транзистором производится непосредственно от микросхемы, без применения добавочных усиливающих каскадов.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Результаты подбора транзистора (поиска аналога)

Type Mat Struct Pc Ucb Uce Ueb Ic Tj Ft Hfe Caps
2SA1452Y Si PNP 30 80 80 6 12 175 50 120 TO220
2SA1646 Si PNP 40 150 120 5 10 175  90 TO220
2SA1757 Si PNP 25 100 60 5 5  80 160 TO220Fa
2SB1020 Si PNP 40 100 100 5 7 175  8000 TO220
2SB1021 Si PNP 40 80 80 5 7 175  8000 TO220
2SB1022 Si PNP 40 60 60 5 7 175  8000 TO220
2SB1024 Si PNP 30 100 80 5 4 175  4000 TO220
2SB1033 Si PNP 40 80 60 5 3 175  120 TO220
2SB1063 Si PNP 40 100 100 5 5 175  120 TO220
2SB1064 Si PNP 30 60 60 5 3 175  120 TO220
2SB1078 Si PNP 40 120 120 7 8 175  1000 TO220
2SB1078K Si PNP 40 120 120 7 8 175  1000 TO220
2SB1087 Si PNP 30 100 100 5 5 175  8000 TO220
2SB1091 Si PNP 40 60 60 5 8 175  5000 TO220
2SB1099 Si PNP 25 100 100 5 8 175  6000 TO220
2SB1100 Si PNP 30 100 100 7 10 175  6000 TO220
2SB1101 Si PNP 40 60 60 5 4 175  1000 TO220
2SB1102 Si PNP 40 80 80 5 4 175  1000 TO220
2SB1103 Si PNP 40 60 60 5 8 175  1000 TO220
2SB1104 Si PNP 40 80 80 5 8 175  1000 TO220
2SB1105 Si PNP 30 120 120 5 3 175  1000 TO220
2SB1106 Si PNP 40 120 120 6 6 175  1000 TO220
2SB1107 Si PNP 40 120 120 6 10 175  5000 TO220
2SB1108 Si PNP 50 120 120 6 8 175  5000 TO220
2SB1146 Si PNP 25 120 100 5 6 175  5000 TO220
2SB1147 Si PNP 25 120 100 5 8 175  5000 TO220
2SB1185 Si PNP 25 60 60 5 3 175 35 90 TO220
2SB1187 Si PNP 35 80 80 5 3 175  90 TO220
2SB1193 Si PNP 45 120 120 5 8 175  5000 TO220
2SB1195 Si PNP 50 100 100 5 8 175  5000 TO220
2SB1250 Si PNP 35 100 100 12 3 175  15000 TO220
2SB1251 Si PNP 40 110 110 8 4 175  15000 TO220
2SB1252 Si PNP 45 120 120 8 5 175  15000 TO220
2SB1257 Si PNP 25 60 60 5 4 175  4000 TO220
2SB1258 Si PNP 30 100 100 5 6 175  3000 TO220
2SB1259 Si PNP 40 100 100 5 10 175  3000 TO220
2SB1289 Si PNP 40 100 100 5 7 175  100 TO220
2SB1290 Si PNP 30 100 100 5 7 175  100 TO220
2SB1291 Si PNP 40 80 80 5 5 175  120 TO220
2SB1292 Si PNP 30 80 80 5 5 175  120 TO220
2SB1293 Si PNP 40 100 100 5 5 175  120 TO220
2SB1294 Si PNP 30 100 100 5 5 175  120 TO220
2SB1341 Si PNP 40 80 80 5 4 175  3000 TO220
2SB1342 Si PNP 30 80 80 5 4 175  3000 TO220
2SB1343 Si PNP 40 120 120 5 8 175  10000 TO220
2SB1344 Si PNP 30 120 120 5 8 175  10000 TO220
2SB1351 Si PNP 30 60 60 5 12 175  5000 TO220
2SB1370 Si PNP 30 60 60 6 3 175  120 TO220
2SB1389 Si PNP 25 60 60 5 4 175  1000 TO220FM
2SB1390 Si PNP 25 60 60 5 8 175  1000 TO220FM
2SB1391 Si PNP 25 120 120 5 8 175  1000 TO220FM
2SB1392C Si PNP 25 70 70 5 4 175  100 TO220FM
2SB1399 Si PNP 30 120 120 5 10 175  1000 TO220FM
2SB1400 Si PNP 25 120 120 5 6 175  1000 TO220FM
2SB1402 Si PNP 25 120 120 5 3 175  1000 TO220FM
2SB1403 Si PNP 25 120 120 5 6 175  1000 TO220FM
2SB1404 Si PNP 25 120 120 5 3 175  1000 TO220FM
2SB1431 Si PNP 25 100 100 5 8 175  2000 TO220
2SB1432 Si PNP 30 100 100 5 10 175  1000 TO220
2SB1464 Si PNP 25 60 60 5 8 175  2000 TO220
2SB1686 Si PNP 30 110 110  6  100 5000 TO220F
2SB782 Si PNP 30 60 60 5 4 175  120 TO220
2SB783 Si PNP 30 80 80 5 4 175  100 TO220
2SB845 Si PNP 35 130 110 5 4 175  100 TO220
2SB872 Si PNP 45 60 60 6 8 175  4000 TO220
2SB872A Si PNP 45 80 80 6 8 175  4000 TO220
2SB942A Si PNP 40 80 60 6 4 175  100 TO220
2SB955 Si PNP 50 120 120 5 10 175  6000 TO220
2SB955K Si PNP 50 120 120 5 10 175  1000 TO220AB
BDW94CF Si PNP 30 100 100  12   750 TO220F
NTE2344 Si PNP 80 120 120 5 12   1000 TO220
NTE2546 Si PNP 30 70 60 5 5   2000 TO220
NTE2548 Si PNP 30 110 100 6 8   4000 TO220
NTE262 Si PNP 65 100 100 5 8   1000 TO220
NTE264 Si PNP 65 100 100 5 10   1000 TO220

Всего результатов: 75

Оцените статью:

Мощные транзисторы дарлингтона. Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи)


Если взять, например, транзистор MJE3055T у него максимальный ток 10А, а коэффициент усиления всего около 50, соответственно, чтобы он открылся полностью, ему надо вкачать в базу ток около двухста миллиампер. Обычный вывод МК столько не потянет, а если влючить между ними транзистор послабже (какой-нибудь BC337), способный протащить эти 200мА, то запросто. Но это так, чтобы знал. Вдруг придется городить управление из подручного хлама — пригодится.

На практике обычно используются готовые транзисторные сборки . Внешне от обычного транзистора ничем не отличается. Такой же корпус, такие же три ножки. Вот только мощи в нем больно дофига, а управляющий ток микроскопический:) В прайсах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или составной транзистор.

Например пара BDW93C (NPN) и BDW94С (PNP) Вот их внутренняя структура из даташита.


Мало того, существуют сборки дарлингтонов . Когда в один корпус упаковывают сразу несколько. Незаменимая вещь когда надо рулить каким-нибудь мощным светодиодным таблом или шаговым двигателем (). Отличный пример такой сборки — очень популярная и легко доступная ULN2003 , способная протащить до 500 мА на каждый из своих семи сборок. Выходы можно включать в параллель , чтобы повысить предельный ток. Итого, одна ULN может протащить через себя аж 3.5А, если запараллелить все ее входы и выходы. Что мне в ней радует — выход напротив входа, очень удобно под нее плату разводить. Напрямик.

В даташите указана внутренняя структура этой микросхемы. Как видишь, тут также есть защитные диоды. Несмотря на то, что нарисованы как будто бы операционные усилители, здесь выход типа открытый коллектор. То есть он умеет замыкать только на землю. Что становится ясно из того же даташита если поглядеть на структуру одного вентиля.

При проектировании схем радиоэлектронных устройств часто желательно иметь транзисторы с параметрами лучше тех моделей, которые предлагают фирмы производители радиоэлектронных компонентов (или лучше чем позволяет реализовать доступная технология изготовления транзисторов). Эта ситуация чаще всего встречается при проектировании интегральных микросхем. Нам обычно требуются больший коэффициент усиления по току h 21 , большее значение входного сопротивления h 11 или меньшее значение выходной проводимости h 22 .

Улучшить параметры транзисторов позволяют различные схемы составных транзисторов. Существует много возможностей реализовать составной транзистор из полевых или биполярных транзисторов различной проводимости, улучшая при этом его параметры. Наибольшее распространение получила схема Дарлингтона. В простейшем случае это соединение двух транзисторов одинаковой полярности. Пример схемы Дарлингтона на npn транзисторах приведен на рисунке 1.


Рисунок 1 Схема Дарлингтона на npn транзисторах

Приведенная схема эквивалентна одиночному npn транзистору. В данной схеме ток эмиттера транзистора VT1 является током базы транзистора VT2. Ток коллектора составного транзистора определяется в основном током транзистора VT2. Основным преимуществом схемы Дарлингтона является высокое значение коэффициента усиления по току h 21 , которое можно приблизительно определить как произведение h 21 входящих в схему транзисторов:

(1)

Однако следует иметь ввиду, что коэффициент h 21 достаточно сильно зависит от тока коллектора. Поэтому при малых значениях тока коллектора транзистора VT1 его значение может значительно уменьшиться. Пример зависимости h 21 от тока коллектора для разных транзисторов приведен на рисунке 2


Рисунок 2 Зависимость коэффициента усиления транзисторов от тока коллектора

Как видно из этих графиков, коэффициент h 21э практически не изменяется только у двух транзисторов: отечественный КТ361В и иностранный BC846A. У остальных транзисторов коэффициент усиления по току значительно зависит от тока коллектора.

В случае когда базовый ток транзистора VT2 получается достаточно мал, ток коллектора транзистора VT1 может оказаться недостаточным для обеспечения необходимого значения коэффициента усиления по току h 21 . В этом случае увеличения коэффициента h 21 и, соответственно, уменьшения тока базы составного транзистора можно добиться увеличением тока коллектора транзистора VT1. Для этого между базой и эмиттером транзистора VT2 включают дополнительный резистор, как это показано на рисунке 3.


Рисунок 3 Составной транзистор Дарлингтона с дополнительным резистором в цепи эмиттера первого транзистора

Например, определим элементы для схемы Дарлингтона, собранной на транзисторах BC846A Пусть ток транзистора VT2 будет равен 1 мА. Тогда его ток базы будет равен:

(2)

При таком токе коэффициент усиления по току h 21 резко падает и общий коэффициент усиления по току может оказаться значительно меньше расчетного. Увеличив ток коллектора транзистора VT1 при помощи резистора можно значительно выиграть в значении общего коэффициента усиления h 21 . Так как напряжение на базе транзистора является константой (для кремниевого транзистора u бэ = 0,7 В), то рассчитаем по закону Ома:

(3)

В этом случае мы вправе ожидать коэффициент усиления по току до 40000. Именно таким образом выполнены многие отечественные и иностранные супербетта транзисторы, такие как КТ972, КТ973 или КТ825, TIP41C, TIP42C. Схема Дарлингтона широко используется в выходных каскадах усилителей низкой частоты (), операционных усилителей и даже цифровых , например, .

Следует отметить, что схема Дарлингтона обладает таким недостатком, как повышенное напряжение U кэ. Если в обычных транзисторах U кэ составляет 0,2 В, то в составном транзисторе это напряжение возрастает до 0,9 В. Это связано с необходимостью открывать транзистор VT1, а для этого на его базу следует подать напряжение 0,7 В (если мы рассматриваем кремниевые транзисторы).

Для того, чтобы устранить указанный недостаток была разработана схема составного транзистора на комплементарных транзисторах. В российском Интернете она получила название схемы Шиклаи. Это название пришло из книги Титце и Шенка, хотя эта схема ранее имела другое название. Например, в советской литературе она называлась парадоксной парой. В книге В.Е.Хелейн и В.Х.Холмс составной транзистор на комплементарных транзисторах называется схемой Уайта, поэтому будем ее называть просто составным транзистором. Схема составного pnp транзистора на комплементарных транзисторах приведена на рисунке 4.


Рисунок 4 Составной pnp транзистор на комплементарных транзисторах

Точно таким же образом образуется npn транзистор. Схема составного npn транзистора на комплементарных транзисторах приведена на рисунке 5.


Рисунок 5 Составной npn транзистор на комплементарных транзисторах

В списке литературы на первом месте приведена книга 1974 года издания, но существуют КНИГИ и остальные издания. Есть основы, которые не устаревают длительное время и огромное количество авторов, которые просто повторяют эти основы. Рассказать понятно надо уметь! За все время профессиональной деятельности я встретил менее десяти КНИГ. Я всегда рекомендую изучать аналоговую схемотехнику с этой книги.

Дата последнего обновления файла 18.06.2018

Литература:

Вместе со статьей «Составной транзистор (схема Дарлингтона)» читают:


http://сайт/Sxemoteh/ShVklTrz/kaskod/


http://сайт/Sxemoteh/ShVklTrz/OE/

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады операционных усилителей, составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов.

Схема Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора (рисунок 7.51 ). В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности (n-p-n ).

Рисунок 7.51 — Составной p-n-p транзистор Рисунок 7.52 — Составной n-p-n по схеме Шиклаи транзистор по схеме Дарлингтона

Схема Шиклаи или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя, как транзистор p-n-p типа (рисунок 7.51 ) с большим коэффициентом усиления по току,

Входное напряжение идентично одиночному транзистору. Напряжение насыщения выше, чем у одиночного транзистора на величину падения напряжения на эмиттерном переходе n-p-n транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта в отличие от долей вольта одиночного транзистора. Между базой и эмиттером n-p-n транзистора (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и повышения термоустойчивости.

Транзистор Дарлингтона реализуется на однополярных транзисторах (рисунок 7.52 ). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов составляющих транзисторов.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходного транзистора. Входное сопротивление операционного усилителя при

.

Схема Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах. На одном кристалле формируются два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод (рисунок 7.53 ). Резисторы R 1 и R 2 подавляют коэффициент усиления в режиме малых токов, (рисунок 7.38 ), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и повышение рабочего напряжения закрытого транзистора,

Рисунок 7.53 — Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

Резистор R2 (порядка 100 Ом) формируется в виде технологического шунта, подобно шунтам катодного перехода тиристоров. С этой целью при формировании — эмиттера с помощью фотолитографии в определенных локальных областях оставляют окисную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p- столбики (рисунок 7.54 ). После металлизации по всей площади эмиттера эти столбики представляют собой распределенное сопротивление R2 и защитный диод D (рисунок 7.53 ). Защитный диод предохраняет от пробоя эмиттерные переходы при переполюсовке коллекторного напряжения. Входная мощность потребления транзистора по схеме Дарлингтона на полтора два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключений зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Транзисторы на токи успешно работают в импульсных преобразователях до частот порядка 100 кГц. Отличительной особенностью монолитного транзистора Дарлингтона является квадратичная передаточная характеристика, так как В- амперная характеристика линейно возрастает с ростом тока коллектора до максимального значения,

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент (3 будет равен произведению коэффициентов составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора должен превышать потенциал эмиттера транзистора на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор не может быстро выключить транзистор . С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смещение транзистора в область проводимости за счет токов утечки транзисторов и . Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток, малый по сравнению с базовым током транзистора . Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный п-р-п-транзистор Дарлингтона типа , его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai).

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той, которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента . Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор п-р-п-типа, обладающий большим коэффициентом . В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами , ведет себя как один транзистор п-р-п-типа с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы , соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор р-п-р-тииа с большим коэффициентом усиления.

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только .

Как и прежде, резисторы и имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току.

Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа , для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от до этот транзистор принадлежит к серии элементов , которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения ). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента . Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18. Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до , а коэффициент Схема типа представляет собой согласованную пару .

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь (примерами таких схем служат операционные усилители типа .

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!

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.

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 (h 21 ). 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.

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 25 0 С – 135 W;

    Температура кристалла (перехода) – 175 0 С.

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.

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.

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 .

Читайте также…

Биполярные транзисторы — это… Что такое Биполярные транзисторы?

Обозначение биполярных транзисторов на схемах

Простейшая наглядная схема устройства транзистора

Биполярный транзистор — трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости. По этому способу чередования различают npn и pnp транзисторы (n (negative) — электронный тип примесной проводимости, p (positive) — дырочный). В биполярном транзисторе, в отличие от других разновидностей, основными носителями являются и электроны, и дырки (от слова «би» — «два»). Схематическое устройство транзистора показано на втором рисунке.

Электрод, подключённый к центральному слою, называют базой, электроды, подключённые к внешним слоям, называют коллектором и эмиттером. На простейшей схеме различия между коллектором и эмиттером не видны. В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p — n-перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Принцип действия транзистора

В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер. Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они — неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб + Iк). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк = α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передает ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10 − 1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

Режимы работы биполярного транзистора

  • Нормальный активный режим;
  • Инверсный активный режим;
  • Режим насыщения;
  • Режим отсечки;

Нормальный активный режим

Переход эмиттер — база включен в прямом направлении (открыт), а переход коллектор — база — в обратном (закрыт)

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).

Схемы включения

Схема включения с общей базой

Любая схема включения транзистора характеризуется двумя основными показателями:

  • коэффициент усиления по току Iвых/Iвх.

Для схемы с общей базой Iвых/Iвх=Iк/Iэ=α [α<1])

  • входное сопротивление Rвхб=Uвх/Iвх=Uбэ/Iэ.

Входное сопротивление для схемы с общей базой мало и составляет десятки Ом, так как входная цепь транзистора при этом представляет собой открытый эмиттерный переход транзистора.

Недостатки схемы с общей базой :

  • Схема не усиливает ток, так как α < 1
  • Малое входное сопротивление
  • Два разных источника напряжения для питания.

Достоинства:

  • Хорошие температурные и частотные свойства.

Схема включения с общим эмиттером

Iвых=Iк
Iвх=Iб
Uвх=Uбэ
Uвых=Uкэ

Достоинства:

  • Большой коэффициент усиления по току
  • Большое входное сопротивление
  • Можно обойтись одним источником питания

Недостатки:

  • Худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой

Выходное переменное напряжение инвертируется относительно входного.

Схема с общим коллектором

Iвых=Iэ
Iвх=Iб
Uвх=Uбк
Uвых=Uкэ

Достоинства:

  • Большое входное сопротивление
  • Малое выходное сопротивление

Недостатки:

  • Не усиливает напряжение

Схему с таким включением также называют «эмиттерным повторителем»

Технология изготовления транзисторов 1

  • Планарно-эпитаксиальная
  • Сплавная
    • Дифузионный
    • Дифузионносплавной

Применение транзисторов

Ссылки и литература

ᐈ Транзисторы SANKEN 2SC2837 2SA1186 мощные аудиофильские PNP/NPN ᐈ Киев 200 ГРН

Транзисторы мощные комплементарные аудиофильские для выходных каскадов усилителей мощности высокой верности. Одни из лучших усилительных тразисторов, предоставляемых современным уровнем развития технологий.

Максимальное напряжение коллектор-эмиттер 120В
Максимальный постоянный ток коллектора 10А
Максимальная рассеиваемая мощность 100Вт
Частота единичного усиления 60МГц (!)
Коэффициент передачи тока обычно 110-140, при толерантноcти 20% комплементарные пары можно даже не подбирать.

Зависимость коэффициента передачи тока от тока коллектора почти отсутствует и имеет линейную характеристику вплоть до 5А. Для сравнения, у КТ818/19 h31э меняется в три раза при токах от 0.1А до 5А и зависимость имеет форму перевернутой параболы.

Обладают превосходными частотными свойствами. В режиме эмиттерного повторителя без общей ООС и коррекции обеспечивают линейную АЧХ минимум до 40кГц и околонулевые искажения при 60Вт выходной мощности. Для сравнения, у КТ818/19 облом с 16кГц и 2.3% искажений при выходной мощности всего 1Вт.

Фланцы транзисторов не магнитятся, дополнительно проверяем раздельными тестами на длительное рассеяние 60Вт мощности в усилителе см. второе фото, а также рабочее напряжение 100В и постоянный ток коллектора 6А.

Простейший и весьма прозрачно звучащий усилитель на данных транзисторах в выходном каскаде приведен на втором фото. Это схема по мотивам всемирно известной книги Дагласа Сэлфа. Простота усилителя только кажущаяся ибо схемотехнические решения правильны. Гармоники выше третьей ниже порога измерений. Почему это принципиально для правильного звука, штудируем что говорит John Curl (компания Parasound). Кстати, его схемотехника тоже проста, гениальна и звучит впечатляюще, cм. JC-3. И каждый его усилитель продается дороже $10,000 по веским причинам. Одна из причин — правильные транзисторы в выходном каскаде.

Транзисторы в наличии в количестве. Цена за пару.

Самовывоз: Киев, метро Контрактовая Площадь. Также отправляю Новой Почтой или Укрпочтой исключительно по стопроцентной предоплате.

Какие бывают транзисторы по виду

Слово «транзистор» образованно из двух слов: transfer и resistor. Первое слово переводится с английского как «передача», второе — «сопротивление». Таким образом, транзистор — это особого рода сопротивление, которое регулируется напряжением между базой и эмиттером (током базы) у биполярных транзисторов, и напряжением между затвором и истоком у полевых транзисторов.

Изначально названий для этого полупроводникового прибора предлагалось несколько: полупроводниковый триод, кристаллический триод, лотатрон, но в результате остановились именно на названии «транзистор», предложенном Джоном Пирсом, — американским инженером и писателем-фантастом, другом Уильяма Шокли.

Для начала окунемся немного в историю, затем рассмотрим некоторые виды транзисторов из распространенных сегодня на рынке электронных компонентов.

Уильям Шокли, Уолтер Браттейн и Джон Бардин, работая командой в лабораториях Bell Labs, 16 декабря 1947 года создали первый работоспособный биполярный транзистор, который был продемонстрирован учеными официально и публично 23 декабря того же года. Это был точечный транзистор.

Спустя почти два с половиной года, появился первый германиевый плоскостной транзистор, затем сплавной, электрохимический, диффузионный меза-транзистор, и наконец, в 1958 году Texas Instruments выпустила первый кремниевый транзистор, затем, в 1959 году Жаном Эрни был создан первый планарный кремниевый транзистор, в итоге германий был вытеснен кремнием, а планарная технология заняла почетное место главной технологии производства транзисторов.

Справедливости ради отметим, что в 1956 году Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн получили Нобелевскую премию по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».

Что касается полевых транзисторов, то первые патентные заявки подавались с середины 20-х годов 20 века, например в Германии физик Юлий Эдгар Лилиенфельд в 1928 году запатентовал принцип работы полевых транзисторов. Однако, непосредственно полевой транзистор был запатентован впервые в 1934 году немецким физиком Оскаром Хайлом.

Работа полевого транзистора в основе своей использует электростатический эффект поля, физически это проще, потому и сама идея полевых транзисторов появилась раньше, чем идея биполярных транзисторов. Изготовлен же первый полевой транзистор был впервые в 1960 году. В итоге, ближе к 90-м годам 20 века, МОП-технология (технология полевых транзисторов «металл-оксид-полупроводник») стала доминировать во многих отраслях, включая IT-сферу.

В большинстве применений транзисторы заменили собой вакуумные лампы, свершилась настоящая кремниевая революция в создании интегральных микросхем. Так, сегодня в аналоговой технике чаще используют биполярные транзисторы, а в цифровой технике — преимущественно полевые.

Устройство и принцип действия полевых и биполярных транзисторов — это темы отдельных статей, поэтому останавливаться на данных тонкостях не будем, а рассмотрим предмет с чисто практической точки зрения на конкретных примерах.

Как вы уже знаете, по технологии изготовления транзисторы подразделяются на два типа: полевые и биполярные. Биполярные в свою очередь делятся по проводимости на n-p-n – транзисторы обратной проводимости, и p-n-p – транзисторы прямой проводимости. Полевые транзисторы бывают, соответственно, с каналом n-типа и p-типа. Затвор полевого транзистора может быть изолированным (IGBT-транзисторы) или в виде p-n-перехода. IGBT-транзисторы бывают со встроенным каналом или с индуцированным каналом.

Области применения транзисторов определяются их характеристиками, а работать транзисторы могут в двух режимах: в ключевом или в усилительном. В первом случае транзистор в процессе работы или полностью открыт или полностью закрыт, что позволяет управлять питанием значительных нагрузок, используя малый ток для управления. А в усилительном, или по-другому — в динамическом режиме, используется свойство транзистора изменять выходной сигнал при малом изменении входного, управляющего сигнала. Далее рассмотрим примеры различных транзисторов.

2N3055 – биполярный n-p-n-транзистор в корпусе ТО-3. Популярен в качестве элемента выходных каскадов высококачественных звуковых усилителей, где он работает в динамическом режиме. Как правило, используется совместно с комплементарным p-n-p собратом MJ2955. Данный транзистор может работать и в ключевом режиме, например в трансформаторных НЧ инверторах 12 на 220 вольт 50 Гц, пара 2n3055 управляет двухтактным преобразователем.

Примечательно, что напряжение коллектор-эмиттер для данного транзистора в процессе работы может достигать 70 вольт, а ток 15 ампер. Корпус ТО-3 позволяет удобно закрепить его на радиатор в случае необходимости. Статический коэффициент передачи тока — от 15 до 70, этого достаточно для эффективного управления даже мощными нагрузками, при том, что база транзистора выдерживает ток до 7 ампер. Данный транзистор может работать на частотах до 3 МГц.

КТ315 — легенда среди отечественных биполярных транзисторов малой мощности. Данный транзистор n-p-n – типа впервые увидел свет 1967 году, и по сей день пользуется популярностью в радиолюбительской среде. Комплементарной парой к нему является КТ361. Идеален для динамических и ключевых режимов в схемах малой мощности.

При максимально допустимом напряжении коллектор-эмиттер 60 вольт, этот высокочастотный транзистор способен пропускать через себя ток до 100 мА, а граничная частота у него не менее 250 МГц. Коэффициент передачи тока достигает 350, при том, что ток базы ограничен 50 мА.

Изначально транзистор выпускался только в пластмассовом корпусе KT-13, 7 мм в ширину и 6 мм высотой, но в последнее время можно его встретить и в корпусе ТО-92, например производства ОАО «Интеграл».

КП501 — полевой n-канальный транзистор малой мощности с изолированным затвором. Имеет обогащенный n-канал, сопротивление которого составляет от 10 до 15 Ом, в зависимости от модификации (А,Б,В). Предназначен данный транзистор, как его позиционирует производитель, для использования в аппаратуре связи, в телефонных аппаратах и другой радиоэлектронной аппаратуре.

Этот транзистор можно назвать сигнальным. Небольшой корпус ТО-92, максимальное напряжение сток-исток — до 240 вольт, максимальный ток стока — до 180 мА. Емкость затвора менее 100 пф. Особенно примечательно то, что пороговое напряжение затвора составляет от 1 до 3 вольт, что позволяет реализовать управление с очень-очень малыми затратами. Идеален в качестве преобразователя уровней сигналов.

irf3205 – n-канальный полевой транзистор, изготовленный по технологии HEXFET. Популярен в качестве силового ключа для повышающих высокочастотных инверторов, например автомобильных. Посредством параллельного включения нескольких корпусов представляется возможность построения преобразователей, рассчитанных на значительные токи.

Максимальный ток для одного такого транзистора достигает 75А (ограничение вносит конструкция корпуса ТО-220), а максимальное напряжение сток-исток составляет 55 вольт. Сопротивление канала при этом всего 8 мОм. Емкость затвора в 3250 пф требует применения мощного драйвера для управления на высоких частотах, но сегодня это не является проблемой.

FGA25N120ANTD мощный биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT-транзистор) в корпусе TO-3P. Способен выдержать напряжение сток-исток 1200 вольт, максимальный ток стока составляет 50 ампер. Особенность изготовления современных IGBT-транзисторов такого уровня позволяет отнести их к классу высоковольтных.

Область применения — силовые преобразователи инверторного типа, такие как индукционные нагреватели, сварочные аппараты и другие высокочастотные преобразователи, рассчитанные на питание высоким напряжением. Идеален для мощных мостовых и полумостовых резонансных преобразователей, а также для работы в условиях жесткого переключения, имеется встроенный высокоскоростной диод.

Мы рассмотрели здесь только несколько видов транзисторов, и это лишь мизерная часть из обилия моделей электронных компонентов, представленных на рынке сегодня.

Так или иначе, вы с легкостью сможете подобрать подходящий транзистор для своих целей, благо, документация на них доступна сегодня в сети в виде даташитов, в которых исчерпывающе представлены все характеристики. Типы корпусов современных транзисторов различны, и для одной и той же модели зачастую доступны как SMD исполнение, так и выводное.

Источник: electrik.info

Существуют десятки тысяч транзисторов. Их все можно разделить на несколько типов по характеристикам. Я расскажу какие существуют виды транзисторов и чем они друг от друга отличаются.

Транзисторы можно разделить на виды по таким характеристикам как:

  • Физическое строение
  • Принцип действия
  • Мощность
  • Полоса пропускания частот
  • Коэффициент усиления по току
  • и т.д.

Но основными являются четыре: физическая структура транзистора, принцип действия транзистора, мощность и полоса рабочих частот транзистора.

По принципу действия все транзисторы можно разделить на две большие группы: биполярные транзисторы и полевые транзисторы. Различаются они как принципом действия, так и физическим строением. При этом различается как структура транзистора, так и принцип их функционирования. Внешне оба вида выполняют те же функции, но внутри у полевых и биполярных транзисторов всё работает иначе.

Посмотри на схему выше. Как ты уже заметил, и у биполярных и у полевых транзисторов есть общие характеристики: мощность и частота. Которые могут быть малыми, средними, высокими.

Рассеиваемая мощность транзистора

При это маломощными считаются транзисторы, которые в состоянии рассеять не более 0.3 Вт, транзисторы средней мощности в состоянии рассеять уже от 0.3 Вт до 1.5 Вт. Ну а мощные транзисторы рассеивают более 1.5Вт.

Полоса пропускания транзистора

Так называют диапазон частот, в которых транзистор сохраняет свои качества как транзистора. На выбор транзистора по частоте сильно влияет тип твоего устройства и с какими частотами сходящих сигналов оно должно уметь работать правильно.

Биполярный транзистор

Я не буду описывать строение транзистора, для этого сущесвуют другие статьи. В этот раз я хочу заострить твоё внимание на том, что в семейсве биполярных транзисторов есть два клана. Этоклан транзисторов со структурой N-P-N и клан со структурой P-N-P. Кроме физ. строения каких либо других различий между ними нет.

Полевые транзисторы

Полевые транзисторы также как и биполярные можно разделить на транзисторы P- и N-типа. Но помимо этого они делять ещё два вида: MOSFET и JFET. MOSFET — это полевой транзистор с изолированным затвором и JFET — это полевой транзистор с единственным PN-переходом.

Обладают сравнительно малым входным сопротивлением, поэтому потребляют от больший ток, чем полярные

Разница между полевым и биполярным транзисторами
Принцип работы биполярный полевой
Управляются током. Для работы требуется подавать начальный ток смещения на базу Управляются напряжением. Всё что им требуется для работы — это подача напряжения на затвор
Обладают высоким входным сопротивлением, что означает практически отсутствующих входной ток транзистора. Позволяет меньше нагружатьисточник питания за счет меньшего потребления тока от источника
Усиление по току Биполярные транзисторы обладают больее высоким коэфф. усиления. Коэфф. усиления меньше, чем в биполярном транзисторе.
Размер Имеют средний и большой размер. Полевые транзисторы можно производить для повернохстного монтажа. А также использовать в интегральных схемах.
Популярность Сегодня биполярне транзисторы стали уступать свои позиции перед FET FET-транзисторы сновятся все более популярны и активно используются в коммерческом ПО.
Стоимость Биполярные транзисторы дешевы в производстве. FET, а особенно MOSFET значительно дороже произвести, чем биполярные транзисторы.

Вот и всё. Конечно за кадром остались глубокие принципы работы транзисторов. Но сделано это намеренно. О них я расскажу как-нибудь в другой раз.

Источник: mp16.ru

Типы транзисторов

Прежде чем рассматривать типы транзисторов, следует выяснить, что вообще представляет собой транзистор и для чего используется.

Что такое транзистор

Транзистором называется полупроводниковый триод, представляющий собой компонент, используемый в области радиоэлектроники, изготавливаемый из полупроводниковых материалов. Он имеет три вывода, позволяющие управлять в цепи электрическим током с помощью входного сигнала.

Из-за своих качеств применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать, сгенерировать или усилить электрические сигналы. Название транзистора применяется и для других устройств, имитирующих основное качество транзистора – способность изменять сигнал в двух различных состояниях, при одновременном изменении сигнала управляющего электрода.

Виды и характеристика

Все транзисторы подразделяются на два вида – NPN и PNP. В этих на первый взгляд сложных аббревиатурах, нет ничего особо сложного. Данными буквенными обозначениями определяется порядок наложения специфических слоев. Такими слоями являются pn-переходы в полупроводниковых материалах, использованных для их изготовления. Глядя визуально на любой полупроводник, невозможно определить тип полупроводниковой структуры, расположенной внутри корпуса. Эти данные обозначаются маркировкой, нанесенной на корпус. Тип транзистора необходимо знать заранее, поскольку использование его в схеме может быть самым различным.

Следует помнить о том, что NPN и PNP совершенно разные. Поэтому их нельзя просто так перепутать или заменить между собой. Заменить один на другой возможно при определенных условиях. Основное условие – значительное изменение схемы включения этих транзисторов. Таким образом, для определенных узлов радиотехнических устройств, применяются только свои, конкретные марки, в противном случае, устройство просто выйдет из строя, и не будет работать.

Технологические различия

Помимо типа pn-перехода, все они различаются технологией применяемой для их изготовления.

В связи с этим, можно отметить два видаа транзисторов, различающихся параметрами:

  • Биполярные — отличаются подачей в их базу тока небольшой величины. Этот ток, в свою очередь, служит для управления количеством тока, проходящего между эмиттером и коллектором.
  • Полевые — оборудуются тремя выводами, носящими название затвор, сток и исток. В данном случае, на затвор транзистора воздействует не ток, а напряжение. Эти транзисторы отличаются различной полярностью.

Источник: electric-220.ru

Типы транзисторов — подробная классификация полупроводника

Классификация, основанная на их структуре

Точечный транзистор

Это были одни из первейших германиевых транзисторов, которые работали на основе сложного и ненадёжного процесса образования электричества. По этой причине не справлялись с возложенными на них задачами довольно часто. У них был коэффициент усиления тока a с общей базой больше единицы и демонстрировал отрицательное сопротивление.

Биполярный плоскостной транзистор

Эти транзисторы имеют три вывода (эмиттер, базу и коллектор), отсюда вытекает то, что они обладают двойным соединением, а именно соединением база-эмиттер и соединением коллектор-база. Это токоуправляемые устройства, чья проводимость тока основывается одновременно на главном, и на побочном носителе заряда (поэтому транзистор и называется биполярным).

Они могут быть и (i) npn с основными носителями заряда в виде электронов или (ii) pnp. Обособленно стоят многие другие типы биполярных плоскостных транзисторов:

Биполярный гетеротранзистор: эти транзисторы подходят для устройств с высокой частотой и у них участки эмиттера и базы сделаны из отличающихся полупроводниковых материалов.

Транзистор Шотки или зажатые транзисторы Шотки: они используют барьер Шотки для избегания насыщения транзистора.

Лавинные транзисторы: это по-особенному устроенные транзисторы, которые действуют в зоне лавинного сбоя (где действующее напряжение будет больше чем напряжение сбоя) и имеют очень высокие скорости переключения.

Транзисторы Дарлингтона: эти транзисторы имеют два отдельных транзистора, которые каскадно включены таким образом, что в результате устройство обладает очень высоким коэффициентом усиления тока.

Транзистор с множественным эмиттером: этот вид транзисторов специально сделан так, чтобы понимать логические операции.

Транзистор с множественной базой: он использует для усиления очень низкий уровень сигнала среди шумного окружения за счёт конструктивного добавления сигнала, в отличии от случайного шума.

Диффузионный транзистор: эти транзисторы основаны на том, что имеется диффундирующий полупроводниковый материал с необходимыми присадками.

Полевой транзистор

Эти транзисторы являются транзисторами, которые управляются напряжением. Эти транзисторы имеют три вывода. Один из них, вывод затвора, контролирует поток электрического тока между выводом источника и выводом стока. Их также называют монополярными устройствами, поскольку их проводимость тока является лишь следствием основных носителей заряда, согласно с чем, они могут быть одновременно N-канальными (большинство носителей заряда являются электронами) и P-канальными полевыми транзисторами.

Полевые транзисторы также могут быть подразделены на:

Плоскостные полевые транзисторы: Они могут быть как pn, так и транзисторами с металлическим полупроводником, которые зависят от того, имеют ли они pn-соединение или соединение в виде Барьера Шотки.

Металлические оксидные полупроводниковые полевые транзисторы или транзисторы с изолированным затвором: Эти устройства имеют изолирующий слой под их выводом затвора, который приводит к очень высокому полному сопротивлению на входе. Они могут быть как истощающими, так и усиливающими, что зависит от того, имеют ли они уже существующий канал или нет, что уже влияет на их поведение в присутствии или отсутствии напряжения на затворе.

Металлические окисел полупроводниковые полевые транзисторы с двойным затвором: Это в частности очень полезные транзисторы в устройствах с радиочастотой. Они имеют два последовательных контроля затвора.

Транзистор с высокой мобильностью электронов или гетероструктурный полевой транзистор: Эти транзисторы характеризуются присутствием гетеро-связей, которые заключаются между разными материалами на той и другой стороне соединения и используются в устройствах с очень высокой микроволновой частотой. Другие разновидности этих транзисторов, включая метаморфные, псевдоморфные, индуцированные, гетероструктрные изолированные и модуляционные с примесями.

Плавниковые полевые транзисторы: Они имеют двойной затвор, ширина их эффективного канала обеспечивается тонким кремниевым “плавником”, который формирует тело транзистора.

Вертикальный металл-окисел полупроводниковый: По конструкции схож с обычным металл-окисел полупроводниковым, но есть и различие, заключающееся в наличии V-образной канавки, которая увеличивает их сложность и стоимость.

Металл-окисел полупроводниковый с U-образной канавкой: У них структура в виде траншей, и они почти такие же как предыдущие, только канавка у них не V-образная, а U-образная.

Траншейный металл-окисел полупроводниковый: Имеется вертикальная структура с выводом источника и стока на вершине и дне соответственно.

Металлический нитрид окисел полупроводниковый: Этот вид транзистора является дополнением к технологии металл окисел полупроводниковых и использует нитрид окисел как изоляционный слой.

Полевые транзисторы с быстрым обратным или быстрым восстанавливающим эпитаксиальным диодом: Это ультра быстрые полевые транзисторы с возможностью быстрого выключения для диода, расположенного в корпусе.

Обеднённый полевой транзистор: Эти транзисторы основаны на абсолютно истощенных субстратах.

Туннельный полевой транзистор: Они работают на принципе квантового туннелирования и широко применяются в электронике с низкой энергией, включая цифровые схемы.

Ионно-чувствительный полевой транзистор: Данный транзистор использует концентрацию ионов для регулирования величины потока электрического тока, проходящего через него. Эти устройства широко используются в медико-биологических исследованиях и наблюдении за окружающей средой.

Биологически-чувствительные полевые транзисторы: В этих транзисторах биологические молекулы, привязанные к выводу затвора, изменяют распределение заряда и меняют проводимость каналов. Существует множество разновидностей этих устройств, например днк полевые транзисторы, иммунные полевые транзисторы и т.д.

Полевые транзисторы с органической памятью за счёт наночастиц: Эти устройства имитируют поведение интернейрон сигнала и применяется в области искусственного интеллекта.

Органические полевые транзисторы: Их структура основана на концепции тонкоплёночных транзисторов. Для их канала используются органические полупроводники. Они широко используются в электронике, разлагаемой микроорганизмами.

Шестиугольные полевые транзисторы: Их область матрицы основана на базовых ячейках, имеющих шестиугольную форму, которые, в свою очередь, уменьшают размер матрицы, увеличивая плотность канала.

Полевые транзисторы с углеродной нанотрубкой: Канал сделан из углеродной нанотрубки (одиночной или массива), а не из кремния.

Полевой транзистор с нанолентой из графена: Они используют наноленты из графена как материал для их каналов.

Полевые транзисторы с вертикальной прорезью: Эти двух-затворные устройства с вертикальной кремниевой прорезью ни что иное как узкий коридор кремния между двух более больших кремниевых участков.

Квантовые полевые транзисторы: эти транзисторы характеризуются очень высокой скоростью действия и работой на принципе квантового туннелировнаия.

T-инвертированные транзисторы: Часть такого устройства вертикально расширена из горизонтальной плоскости.

Тонкоплёночный транзистор: В качестве активного полупроводника используются тонкие плёнки, изолятор и металл прокладываются по непроводящему материалу, такому как стекло.

Баллистические транзисторы: Их используют в высокоскоростных интегрированных схемах, их работа основана на использовании электромагнитных сил.

Электролит окисел полупроводниковые полевые транзисторы: У них металлическая часть стандартных металл-окисел полупроводниковых заменена на электролит. Их используют для обнаружения нейронной активности.

Классификация, основанная на функциях транзисторов

1. Транзисторы с маленьким сигналом : Этот тип транзисторов используется в частности для усиления сигналов с низким уровнем (редко – для переключения) и может быть как npn, так и pnp по своей конструкции.

2. Маленькие переключающие транзисторы : Широко применяются для переключения, несмотря на то, что они могут быть вовлечены в процесс усиления. Эти транзисторы доступны сразу и в виде npn, и в виде pnp.

3. Силовой транзистор : Их используют как силовые усилители в мощных устройствах. Это могут быть npn, или pnp, или транзисторы Дарлингтона.

4. Высокочастотные транзисторы : их также называют радиочастотными транзисторами. Они используются в устройствах, где есть высокоскоростное переключение, где маленькие сигналы действуют на больших частотах.

5. Фототранзистор : Это устройства с двумя выводами, которые чувствительны к свету. Они являются ни чем иным, как стандартными транзисторами, которые имеют фоточувствительную область как замещение базовой области.

6. Однопереходные транзисторы : Используются исключительно как переключатели и не подходят для усиления.

7. Транзисторы для биомедицинских исследований и для исследования окружающей среды : Их название говорит само за себя.

В дополнение к этому, существуют также биполярные транзисторы с изолированным затвором, которые сочетают в себе особенности одновременно биполярных плоскостных транзисторов и полевых транзисторов. Они используют изолированный затвор для контроля биполярного силового транзистора, выступая в роли переключателя.

Также есть устройства, которые имеют два туннельных перехода, включая участок, контролирующий затвор. Их называют одиночными электронными транзисторами. Транзисторы без переходов и с нанопроволокой не имеют перехода затвора, что приводит к более плотным и дешёвым микрочипам. Наконец, стоит отметить, что это были лишь некоторые типы транзисторов среди множества типов, которые представлены на рынке.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Источник: elektronchic.ru

Транзистор: виды, применение и принципы работы

Что такое транзистор? Наверняка каждый человек хотя бы раз в жизни слышал это слово. Однако далеко не каждый знаком с его значением, а тем более с устройством и назначением транзистора. Это понятие подробно изучают студенты технических ВУЗов. При этом довольно часто технические знания пригождаются в жизни людям, не имеющим ничего общего с инженерной деятельностью. В этой статье мы рассмотрим в каких областях они применяются.

Принцип работы прибора

Транзистор — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического сигнала. Благодаря особому строению кристаллических решёток и полупроводниковым свойствам, этот прибор способен увеличивать амплитуду протекающего тока.

Полупроводники — вещества, которые способны проводить ток, а также препятствовать его прохождению. Самыми яркими их представителями являются кремний и германий. Существует два вида полупроводников:

В полупроводниках электрический ток возникает из-за недостатка или переизбытка свободных электронов. Например, кристаллическая решётка атома состоит из трёх электронов. Однако если ввести в это вещество атом, состоящий из четырёх электронов, один будет лишним. Он является свободным электроном. Соответственно, чем больше таких электронов, тем ближе это вещество по своим свойствам к металлу. А значит, и проводимость тока больше. Такие полупроводники называются электронными.

Теперь поговорим о дырочных. Для их создания в вещество вводятся атомы другого вещества, кристаллическая решётка которого содержит больше атомов. Соответственно, в нашем полупроводнике становится меньше электронов. Образуются вакантные места для электронов. Валентные связи будут разрушаться, так как электроны будут стремиться занять эти вакантные места. Далее, мы будем называть их дырками.

Электроны постоянно стремятся занять дырку и, начиная движение, образуют новую дырку. Таким поведением обладают абсолютно все электроны. В полупроводнике происходит их движение, а значит, начинает проводиться ток. Такие полупроводники называются дырочными.

Таким образом, вводя недостаток или избыток электронов в кремний или германий, мы способствуем их движению. Получается ток. Транзисторы состоят из соединений этих полупроводников по определённому принципу. С их помощью можно управлять протекающими токами и другими параметрами электрических сигналов.

Виды транзисторов

Существует несколько видов транзисторов. Их около четырёх. Однако основные из них это:

Остальные виды собираются из полевых и биполярных. Рассмотрим более подробно каждый вид.

Суть этого прибора заключается в управлении параметрами электрического сигнала с помощью электрического поля. Оно появляется при подаче напряжения к какому-либо из выводов:

  1. Затвор нужен для регулирования параметров сигнала, благодаря подаче напряжения на него.
  2. Сток — вывод, через который из канала уходят носители заряда (дырки и электроны).
  3. Исток — вывод, через который в канал приходят электроны и дырки.

Такой транзистор состоит из полупроводника с определённой проводимостью и двух областей, помещённых в него с противоположной проводимостью. При подаче напряжения на затвор между этими двумя областями появляется пространство, через которое протекает ток. Это пространство называется каналом. Ширина этого канала регулируется напряжением, которое мы подаём на затвор. Соответственно, можно увеличивать и уменьшать ширину канала и управлять протекающим током.

Теперь поговорим о приборе с изолированным затвором. Разница в том, что в первом случае этот переход есть всегда, даже когда на затвор не подавалось напряжение. А при его подаче, переход и токопроводящий канал менялись в зависимости от полярности и амплитуды напряжения. Металлический затвор в таких транзисторах изолирован диэлектриком от полупроводниковой области. Их входное сопротивление гораздо больше.

Существует два вида приборов с изолированным затвором:

  • Со встроенным каналом.
  • С индуцированным каналом.

Встроенный канал позволяет протекать электрическому току с определённой амплитудой. При подаче напряжения с определённой амплитудой и полярностью мы можем менять ширину канала и его проводимость. Этот канал встраивается в транзисторы на производственных предприятиях.

Индуцированный канал появляется между двумя областями, о которых мы говорили выше, только при подаче напряжения определённой полярности на затвор. То есть, когда на затвор напряжение не подаётся, ток в нем не протекает.

Все виды полевых транзисторов отличаются друг от друга по следующим параметрам:

  1. Входное сопротивление.
  2. Амплитуда напряжения, которое необходимо подать на затвор.
  3. Полярность.

Каждый из этих видов полевых транзисторов необходим для сборки определённых электрических и логических схем. Так как для реализации двух разных устройств необходимо разные электрические параметры.

Биполярные

Слово «биполярные» означает две полярности. То есть, такие приборы имеют две полярности, благодаря особенностям своего строения. Особенность их строения заключается в том, что они состоят из трёх полупроводниковых областей. Типы проводимости бывают следующими:

  1. Электронная, далее n.
  2. Дырочная, далее p.

Соответственно, можно сделать вывод, что существует два вида биполярных транзисторов:

Разница между ними заключается в том, что для корректной работы необходимо подавать напряжение разной полярности. К каждой из трёх полупроводниковых областей подключено по одному выводу. Всего их три:

  1. База — центральный слой. Он является самым тонким. На выводе базы находится управляющий ток с небольшой амплитудой.
  2. Коллектор — один из крайних слоёв. Он является самым широким. На него подаётся ток с большой амплитудой.
  3. Эмиттер — вывод, на который подаётся ток с коллектора. На его выходе амплитуда тока немного больше, чем на входе.

Существует три схемы подключения биполярных транзисторов:

  1. С общим эмиттером — входной сигнал подаётся на базу, а выходной снимается с коллектора.
  2. С общим коллектором — входной сигнал подаётся на базу, а снимается с эмиттера.
  3. С общей базой — входной сигнал подаётся на эмиттер, а снимается с коллектора.

Благодаря нескольким электронно-дырочным переходам, образующимся в биполярном транзисторе, можно управлять параметрами электрического сигнала. Полярность и амплитуда подаваемого напряжения зависят от типа биполярного транзистора.

Применение транзисторов в жизни

Транзисторы применяются в очень многих технических устройствах. Самые яркие примеры:

  1. Усилительные схемы.
  2. Генераторы сигналов.
  3. Электронные ключи.

Во всех устройствах связи усиление сигнала необходимо. Во-первых, электрические сигналы имеют естественное затухание. Во-вторых, довольно часто бывает, что амплитуды одного из параметров сигнала недостаточно для корректной работы устройства. Информация передаётся с помощью электрических сигналов. Чтобы доставка была гарантированной и качество информации высоким, нам необходимо усиливать сигналы.

Транзисторы способны влиять не только на амплитуду, но и на форму электрического сигнала. В зависимости от требуемой формы генерируемого сигнала в генераторе будет установлен соответствующий тип полупроводникового прибора.

Электронные ключи нужны для управления силой тока в цепи. В состав этих ключей входит множество транзисторов. Электронные ключи являются одним из важнейших элементов схем. На их основе работают компьютеры, телевизоры и другие электрические приборы, без которых в современной жизни не обойтись.

Литература по электронике

Наука, которая изучает транзисторы и другие приборы, называется электроника. Целый ее раздел посвящён полупроводниковым приборам. Если вам интересно получить больше информации о работе транзисторов, можно почитать следующие книги по этой тематике:

  1. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера — Дэвид М.
  2. Операционные системы. Разработка и реализация — Эндрю Т.
  3. Силовая электроника для любителей и профессионалов — Б. Ю. Семенов .

В этих книгах описываются различные средства программируемой электроники. Конечно же, в основе всех программируемых схем, лежат транзисторы. Благодаря этим книгам вы не только получите новые знания о транзисторах, но и навыки, которые, возможно, принесут вам доход.

Теперь вы знаете, как работают транзисторы, и где они применяются в жизни. Если вам интересна эта тема, продолжайте её изучать, ведь прогресс не стоит на месте, и все технические устройства постоянно совершенствуются. В этом деле очень важно идти в ногу со временем. Успехов вам!

Источник: tokar.guru

2N6107 Распиновка, спецификации, схема и техническое описание транзистора

Конфигурация контактов

Контактный №

Имя контакта

Описание

1

База

Управляет смещением транзистора, используется для включения или выключения транзистора

2

Коллектор

Ток протекает через коллектор, обычно подключенный к нагрузке

3

Излучатель

Ток утекает через эмиттер, нормально соединенный с землей

Характеристики и характеристики

  • TO − 220 Компактный корпус
  • 2N6017 — силовой транзистор PNP
  • В CBO Напряжение базы коллектора 80 В постоянного тока
  • В CEO Напряжение коллектора-эмиттера 70 В постоянного тока
  • В EB Напряжение эмиттер-база 5 В постоянного тока
  • Максимальный базовый ток IB 3.0 А
  • Ток коллектора — постоянный I C 7,0 A
  • Ток коллектора — пик I CM 10 A
  • Общая рассеиваемая мощность P D -40 Вт
  • Усиление высокого постоянного тока
  • Высокий коэффициент усиления по току — продукт полосы пропускания

Эквивалент

NTE197 (PNP), 2N6110 (PNP).

Краткая информация о транзисторе 2Н6107

2N6107 — это PNP-транзистор со значением усиления от 30 до 150; это значение определяет усилительную способность транзистора.Максимальный ток, который может протекать через вывод коллектора, составляет 7А, поэтому мы не можем подключать нагрузки, потребляющие более 7А, с помощью этого транзистора. Для смещения транзистора мы должны подать ток на вывод базы, этот ток (I B ) должен быть ограничен до 3 А, а напряжение на выводе база-эмиттер должно быть 5 В.

Когда этот транзистор полностью смещен, он может позволить току максимум 7А через коллектор и эмиттер. Напряжение включения база-эмиттер V BE (ВКЛ) при условии, что ток коллектора I C составляет 7 А, а напряжение коллектор-эмиттер V CE составляет 4 В постоянного тока, максимум 3 В постоянного тока.2N6107 поставляется с компактным корпусом TO-220, который имеет металлический язычок, который действует как контакт электрического коллектора, а также действует как отвод тепла для диапазона высокой мощности транзистора.

2N6017 можно использовать как усилители мощности и коммутационные устройства.

Как использовать PNP-транзистор?

Основной принцип работы транзистора PNP — это когда ток существует на базе транзистора PNP, а затем транзистор остается выключенным.Когда нет тока на базе транзистора, транзистор включается.

Ток втекает в транзистор PNP, а ток течет от эмиттера к коллектору, и это основное различие между транзисторами NPN и PNP. Чтобы включить PNP-транзистор, вам необходимо, чтобы базовое напряжение было меньше напряжения эмиттера. Это связано с тем, что базовый вывод состоит из полупроводника n-типа, а эмиттер — из полупроводника p-типа.

Следовательно, в приведенной выше схеме напряжение эмиттера поддерживается выше, чем напряжение базы, путем подключения положительной клеммы источника питания (батарея 9 В постоянного тока) к эмиттеру, а ее отрицательной клеммы к базе.

Диод подключен к стороне эмиттера или клемме заземления транзистора. Он включается, когда базовое напряжение меньше, чем напряжение эмиттера или равно 0 В, и остается выключенным, когда базовое напряжение выше, чем напряжение эмиттера.

Высокая нагрузка может быть заменена светодиодом, а 2N6107 может использоваться для эффективной работы сильноточных нагрузок благодаря своей высокой мощности.

Приложения
  • Драйверные модули, такие как драйвер реле, драйвер светодиода и т. Д.
  • Модули усилителя, такие как усилители звука, усилители сигнала и т. Д.
  • Дарлингтон пара

2D-модель (PDIP)

От вопросов и ответов

с TJ Byers


Полупроводники, объяснение пола

Вопрос:

Можно ли подключить NPN-транзистор как PNP-транзистор? Дело в том, чтобы поменять местами соединения?

Леонард Мэри Томас


Ответ:

Транзисторы

NPN и PNP взаимозаменяемы, если вы помните одно простое правило: биполярный транзистор — это, по сути, два встречных диода с базой, являющейся общим соединением.Чтобы транзистор работал, один диод смещен в прямом направлении, а другой — в обратном. Возьмем, к примеру, усилитель с общим эмиттером, как показано ниже. Слева находится транзистор NPN (отрицательно-положительно-отрицательный), а справа — транзистор PNP (положительно-отрицательно-положительный). Обратите внимание, что обе схемы идентичны, за исключением одного. Обратная полярность источника питания.

В конфигурации NPN эмиттер (вывод, похожий на стрелку диода, обозначенный (E) , идет на минус (земля).База (B) подключается к + V через резистор Rb. Это смещает в прямом направлении диод база-эмиттер, который демонстрирует характерное падение напряжения 0,7 В. Коллектор (C) , с другой стороны, переходит на + V — фактически, смещая этот диод в обратном направлении.

Напряжение переключения этого диода является параметром VCE, указанным в спецификации, и варьируется от одного типа транзистора к другому. Ток через коллектор-эмиттер контролируется током, протекающим через переход база-эмиттер.Величина влияния называется усилением транзистора или hFE.

Замена PNP в цепи меняет местами ток, протекающий через диод база-эмиттер, и напряжение на коллекторе. В итоге, большинство усилителей слабого сигнала будут работать одинаково хорошо, если вы замените NPN на PNP и измените полярность источника питания. А это означает, что если у вас смешанный пол, каждый транзистор должен иметь смену пола. Обратите внимание, я сказал, что большинство — не все — усилители будут работать с этой АТС.(Подвижность электронов и дырок не равны, особенно на более высоких частотах.)

Если ваше приложение предназначено для логической коммутации, все, что вам нужно сделать, это поменять местами эмиттер и коллектор в вашей схеме, чтобы соблюдались правила прямого / обратного смещения, как показано на двух нижних схемах. Загвоздка в том, что когда вы меняете пол, вы меняете и логику. В конфигурации NPN транзистор включается логическим ВЫСОКИМ уровнем. В версии PNP транзистор включается логическим значением LOW. Убедитесь, что вы настроили соответствующим образом.


Историческая справка. Когда я был новичком и новичком в транзисторах — нарезав себе зубы на электронных лампах с регулируемым напряжением — я услышал об этой аналогии с транзисторами, соединенными спина к спине, и попытался построить сам, используя диоды 1N34A. Угадай, что? Не сработало.

Секрет крутизны транзистора — это крошечный зазор между коллектором и эмиттером, называемый базой, который управляет током, протекающим через транзистор. Разрыв настолько мал, что с 1948 по 1953 год потребовалось почти шесть лет, чтобы усовершенствовать первый надежный коммерческий транзистор: CK722.


Транзистор

Pnp — обзор

5.7.3 Дополнительные усилители класса B

Интригующая комбинация транзисторов npn и pnp представляет собой схему дополнительной симметрии, показанную на рис. 5.14a. Он подходит для интегральных схем (ИС), поскольку имеет прямую связь, что исключает использование конденсаторов связи или громоздких и дорогих трансформаторов. Один недостаток в том, что необходимы две батареи или два блока питания с противоположной полярностью.

Фиг.5.14. (а) Бестрансформаторный двухтактный усилитель, подходящий для ИС. (b) Передаточные характеристики усилителя, демонстрирующие сильные кроссоверные искажения.

Операция следующая: при отсутствии входного сигнала базовое смещение на обоих транзисторах равно нулю, поэтому оба транзистора отключены. Кроме того, оба транзистора остаются выключенными для входных сигналов в диапазоне от -0,7 В до 0,7 В. Поскольку ни один из транзисторов не проводит ток, выходное напряжение υ равно нулю.Когда υ i увеличивается до значения выше 0,7 В, транзистор T1 npn включается и подает ток на нагрузку R L , в то время как T2 остается выключенным. Точно так же, когда υ i уменьшается до менее -0,7 В, транзистор T2 pnp включается и подает ток на нагрузку, в то время как T1 выключен. Таким образом, выходное напряжение на нагрузке равно. 19

(5,40) υo = υi − 0.7V, когда υi> 0,7Vυo = υi + 0,7V, когда υi <−0,7V

, график зависимости от входного напряжения представлен на рис. 5.14b. Такая кривая называется передаточной характеристикой. В этом случае это показывает, что коэффициент усиления по напряжению усилителя (наклон кривой) равен единице, за исключением плоской центральной области, где усилитель имеет нулевое усиление. Именно в плоской области проводимость смещается от одного транзистора к другому. Эта нелинейность передаточных характеристик усилителя вызывает искажения, которые называются кроссоверными искажениями.Даже если такой усилитель не имеет усиления по напряжению, он может иметь значительное усиление по току и, следовательно, значительный выигрыш по мощности.

На рис. 5.15a показано, как можно модифицировать дополнительный усилитель, чтобы устранить перекрестные искажения. При добавлении батарей с напряжением смещения около В b = 0,5–0,6 В оба транзистора будут на грани включения при отсутствии входного сигнала, то есть υ i = 0. Даже небольшое положительное входное напряжение теперь будет вызывать проводимость T1, и аналогичным образом небольшое отрицательное напряжение вызовет проводимость T2, тем самым устраняя большую часть перекрестных искажений.Усилитель без искажений имел бы передаточную характеристику прямой линии на рис. 5.14b.

Рис. 5.15. (а) Добавление смещающих батарей снижает перекрестные искажения. (b) Замена батарей на диоды дает напряжения смещения, которые автоматически компенсируют колебания температуры.

Схема усилителя на рис. 5.15a, помимо смещающих батарей В b , которые неудобны и трудны для реализации в интегральной схеме, имеет более серьезный недостаток, который может привести к разрушению транзисторы при повышении температуры даже умеренно.Напомним, что кремниевые устройства очень чувствительны к повышению температуры. В примере 4.3 мы показали, что обратный ток в диоде увеличивается с ростом температуры. На рис. 4.14 мы показали, что добавление эмиттерного сопротивления к цепи смещения защитит транзистор от теплового разрушения из-за разгона, вызванного уменьшением сопротивления кремниевого материала с повышением температуры. Допущение повышения температуры может быстро привести к неуправляемому процессу, поскольку возрастающий ток вызывает увеличение потерь I 2 R , что еще больше увеличивает тепло и температуру в кремниевом устройстве.Соответственно, можно констатировать, что если напряжение включения для кремния комнатной температуры составляет 0,7 В, то более теплый кремний будет иметь меньшее напряжение включения; обычно В будет будет уменьшаться на 2,5 мВ при повышении на 1 ° C. Следовательно, поддержание постоянного напряжения смещения на транзисторе при повышении температуры фактически увеличивает прямое смещение на транзисторе, ускоряя процесс разгона до тех пор, пока большие токи не разрушат транзистор. Этот эффект критичен для усилителей мощности, которые пропускают значительные токи.Для защиты от теплового повреждения усилители мощности имеют эффективные и часто большие радиаторы — обычно толстые алюминиевые пластины, непосредственно прикрепленные к силовым транзисторам.

Чтобы избежать этого типа разрушения, мы модифицируем схему на рис. 5.15a на схему на рис. 5.15b, заменив батареи смещения диодами D, прямое напряжение которых будет отслеживать напряжения база-эмиттер транзисторов. На практике диоды устанавливаются на том же радиаторе, что и транзисторы, что гарантирует одинаковые изменения температуры.Теперь, когда температура повышается, напряжение смещения В, , , , , будет автоматически уменьшаться, поскольку прямое падение напряжения на диоде уменьшается. Ток через транзистор уменьшается, и цепь стабилизируется. Часто диоды заменяют термисторами, которые представляют собой тип резистора, сопротивление которого уменьшается при повышении температуры.

Теперь у нас есть схема усилителя, которая идеально подходит для интегральных схем. Он эффективен, поскольку относится к классу B, и его можно производить с низкими затратами из-за отсутствия разделительных конденсаторов и трансформаторов.Это класс B, потому что смещение базы на обоих транзисторах настроено так, что при отсутствии сигнала транзисторы отключаются. Следовательно, ток течет в каждом транзисторе только тогда, когда входной сигнал смещает его переход эмиттер-база в прямом направлении. Из-за противоположной полярности транзисторов это происходит на чередующихся полупериодах входного напряжения. Следовательно, один транзистор подает ток на нагрузку, в то время как другой отключен (как показано на рис. 5.13b, который относится к этому случаю).Выходной сигнал является копией входного сигнала υ , хотя каждый транзистор работает только половину времени. Высокий КПД дополнительной схемы обусловлен небольшими потерями I 2 R , поскольку постоянный ток в нагрузочном резисторе всегда равен нулю.

2N6490 15A 60V Силовой PNP-транзистор общего назначения ON Semiconductor

Силовые PNP-транзисторы общего назначения
Дополнение NPN: 2N6487
Для использования в усилителях общего назначения и коммутационных устройствах.

Максимальные рейтинги:
Напряжение коллектор-эмиттер: 60V
Напряжение коллектор-база: 70 В
Напряжение эмиттер-база: 5,0 В
Ток коллектора — постоянный: 15 А
Базовый ток: 5,0 А
Общая рассеиваемая мощность при TC = 25C: 75 Вт
— Снижение номинальной мощности выше 25 ° C: 0,6 Вт / ° C
Суммарное рассеивание мощности при TA = 25C: 1,8 Вт
— Снижение мощности выше 25 ° C: 0,014 Вт / C

Тепловые характеристики:
Термическое сопротивление переход-к-корпусу: 1.67C / Вт
Тепловое сопротивление, переход к окружающей среде: 70 ° C / Вт

Электрические характеристики (TA = 25C, если не указано иное):

OFF Характеристики
Поддерживающее напряжение коллектор-эмиттер (IC = 200 мА, IB = 0): 60 В мин.
Поддерживающее напряжение коллектор-эмиттер (IC = 200 мА, VBE = 1,5 В): 70 В мин.
Ток отсечки коллектора (VCE = 30 В, IB = 0): макс. 1,0 мА.
Ток отсечки коллектора
— VCE = 65 В, VEB (выкл.) = 1,5 В: 500 мкА макс.
— VCE = 60 В, VEB (выкл.) = 1,5 В, TC = 150 C: макс. 5,0 мкА.
Ток отсечки эмиттера (VBE = 5,0 В, IC = 0): макс. 1,0 мА.

ON Характеристики
Коэффициент усиления постоянного тока
— IC = 5,0 A, VCE = 4,0 В: 20 мин. ; 150 макс.
— IC = 15 А, VCE = 4,0 В: 5,0 мин.
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер
— IC = 5,0 A, IB = 0,5 A: 1,3 В макс.
— IC = 15 A, IB = 5,0 A: 3,5 В макс.
База-эмиттер на напряжении
— IC = 5,0 А, VCE = 4.0 В: 1,3 В макс.
— IC = 15A, VCE = 4,0 В: 3,5 В

Динамические характеристики
Произведение на коэффициент усиления по току (IC = 1,0 A, VCE = 4,0 В, ftest = 1,0 МГц): мин. 5,0 МГц.
Усиление по току слабого сигнала (IC = 1,0 A, VCE = 4,0 В, f = 1,0 кГц): мин. 25 МГц.

Изготовитель: ON Semiconductor.
Номер детали: 2N6490

Полный лист данных: 2N6490 BJT Power Transistor 15A 60V ON Semi

Что такое транзистор PNP и его типы.

Определение:

PNP-транзистор — это тип транзистора, в котором один материал n-типа легирован двумя материалами p-типа.Это устройство, управляемое током. И эмиттерный, и коллекторный токи контролировались небольшим током базы. Два кристаллических диода подключены друг к другу в транзисторе PNP. Диод эмиттер-база расположен с левой стороны диода, а диод коллектор-база — с правой стороны.

Ток в отверстии состоит из большинства носителей транзисторов PNP. Ток внутри транзистора создается движением отверстий, а ток в выводах транзистора создается потоком электронов.Когда через базу PNP-транзистора протекает небольшой ток, он включается. Ток в транзисторе PNP течет от эмиттера к коллектору.

Напряжение, необходимое для эмиттера, коллектора и базы транзистора, обозначается буквой PNP-транзистора. По сравнению с эмиттером и коллектором база PNP-транзистора всегда была отрицательной. Электроны в транзисторе PNP берутся с клеммы базы. Ток, который входит в базу, усиливается до того, как достигнет конца коллектора.

Обозначение транзистора PNP:

Транзистор PNP обозначается буквами PNP. На схеме ниже изображен символ транзистора PNP. В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору, как показано направленной внутрь стрелкой.

Конструкция транзистора PNP:

Структура транзистора PNP изображена на схеме ниже. Эмиттерный и базовый переходы смещены в прямом направлении, а коллекторный и базовый переходы — в обратном.Эмиттер с прямым смещением притягивает электроны к батарее, заставляя ток течь от эмиттера к коллектору.

Легированные полупроводники находятся в трех секциях транзистора. С одной стороны — эмиттер, а с другой — коллектор. База относится к области посередине. Три компонента транзистора подробно описаны ниже.

Эмитент:

Задача эмиттера — обеспечить приемник носителями заряда. По сравнению с базой эмиттер всегда смещен в прямом направлении, чтобы обеспечить большое количество носителей заряда.

База:

База транзистора — это часть посередине, которая образует два PN-перехода между эмиттером и коллектором. Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, что позволяет цепи эмиттера иметь низкое сопротивление. Из-за обратного смещения перехода база-коллектор коллекторная цепь имеет высокое сопротивление.

Коллектор:

Коллектор — это секция на противоположной стороне эмиттера, которая собирает заряды. Когда дело доходит до сбора, коллектор всегда смещен в противоположную сторону.

Транзистор эквивалентен двум диодам, поскольку имеет два PN-перехода. Диод эмиттер-база или эмиттерный диод — это название соединения между эмиттером и базой. Переход между коллектором и базой называется коллекторным диодом или коллекторным диодом.

Работа транзистора PNP:

Поскольку переходы эмиттера и базы смещены вперед, эмиттер проталкивает отверстия в области базы. Эмиттерный ток состоит из этих отверстий.Эти электроны объединяются с электронами, когда они перемещаются в полупроводниковый материал N-типа или основу. База транзистора тонкая и не имеет большого количества легирования. В результате только несколько дырок объединяются с электронами, а остальные дырки перемещаются в слой пространственного заряда коллектора. В результате развивается базовый ток.

Обратное смещение используется для соединения коллектор-база. Коллектор собирает или притягивает отверстия, которые собираются вокруг области истощения, когда они подвергаются воздействию отрицательной полярности.В результате этого возникает ток коллектора. Коллекторный ток IC пропускает весь ток эмиттера.

Кривые и режимы работы транзисторов:

Режимы работы, используемые для коммутации, можно разделить на четыре категории в зависимости от смещения внутренних диодов транзистора. Области отсечки, активности, насыщения и пробоя — это разные режимы работы.

Активный режим:

В этом режиме работы транзистор часто используется в качестве усилителя тока.Два диода транзистора смещены в противоположных направлениях, что означает, что один смещен в прямом направлении, а другой — в обратном. В этом режиме ток течет от эмиттера к коллектору.

Режим отсечки:

В этом режиме работы оба диода транзистора имеют обратное смещение. Говорят, что транзистор находится в выключенном состоянии, потому что в этом режиме ток не течет ни в каком направлении.

Режим насыщения:

В этом режиме работы оба диода в транзисторах смещены в прямом направлении.В этом режиме ток свободно течет от коллектора к эмиттеру. Это происходит, когда напряжение на переходе база-эмиттер высокое. Состояние ON называется этим режимом.

Режим пробоя:

Когда напряжение коллектора превышает установленные пределы, коллекторный диод выходит из строя, и ток коллектора резко возрастает до опасного уровня. В результате транзистор в области пробоя не должен работать. Например, в транзисторе 2N3904, если напряжение коллектора превышает 40 В, сразу же начинается область пробоя, вызывая повреждение схемы транзистора.

Заявки:

  1. Цепи усиления используют их.
  2. Во встраиваемых проектах транзисторы используются в качестве переключателя, а из-за быстрого переключения они также используются для генерации сигналов ШИМ.
  3. Парные схемы
  4. Дарлингтона (многотранзисторная конфигурация) используют их.
  5. В электродвигателях для управления током используются транзисторы PNP.
  6. В схемах согласованных пар транзисторы PNP используются для генерации неоднозначной и одновременной мощности.

Преимущества транзистора PNP:

Ниже приведены некоторые преимущества транзисторов PNP:

  1. В качестве источника тока используются транзисторы PNP.
  2. Поскольку он генерирует сигнал, относящийся к отрицательной шине источника питания, он упрощает конструкцию схемы.
  3. По сравнению с NPN транзисторами они производят меньше шума.
  4. Он меньше других транзисторов и может использоваться в интегральных схемах, как и другие.

Работа транзисторов в качестве усилителя и переключателя

Первый транзистор с биполярным переходом был изобретен в 1947 году в лабораториях Bell. «Две полярности» сокращенно обозначают как биполярный, отсюда и название Биполярный переходной транзистор . BJT — трехконтактное устройство с коллектором (C), базой (B) и эмиттером (E). Для идентификации выводов транзистора требуется схема выводов конкретной части BJT. Он будет доступен в таблице данных. Существует два типа BJT — NPN и PNP транзисторов.В этом уроке мы поговорим о транзисторах PNP. Давайте рассмотрим два примера PNP-транзисторов — 2N3906 и PN2907A, показанные на изображениях выше.

В зависимости от процесса изготовления конфигурация выводов может измениться, и эти детали доступны в соответствующем техническом описании транзистора. В основном все транзисторы PNP имеют указанную выше конфигурацию контактов. По мере увеличения номинальной мощности транзистора к корпусу транзистора необходимо прикрепить необходимый радиатор.Несмещенный транзистор или транзистор без напряжения, приложенного к клеммам, аналогичен двум диодам, соединенным друг с другом, как показано на рисунке ниже. Наиболее важным применением PNP-транзистора является переключение на стороне высокого напряжения и комбинированный усилитель класса B.

Диод D1 имеет свойство обратной проводимости, основанное на прямой проводимости диода D2. Когда ток течет через диод D2 от эмиттера к базе, диод D1 определяет ток, и пропорциональный ток может течь в обратном направлении от вывода эмиттера к выводу коллектора при условии, что на выводе коллектора приложен потенциал земли.Пропорциональная константа — это усиление (β).

Работа транзисторов PNP:

Как обсуждалось выше, транзистор представляет собой устройство с управляемым током, которое имеет два обедненных слоя с определенным барьерным потенциалом, необходимым для диффузии обедненного слоя. Потенциал барьера для кремниевого транзистора составляет 0,7 В при 25 ° C и 0,3 В при 25 ° C для германиевого транзистора. Наиболее распространенным типом транзисторов является кремний, потому что это самый распространенный элемент на Земле после кислорода.

Внутреннее управление:

Конструкция pnp-транзистора заключается в том, что области коллектора и эмиттера легированы материалом p-типа, а базовая область легирована небольшим слоем материала n-типа. Область эмиттера сильно легирована по сравнению с областью коллектора. Эти три области образуют два стыка. Это переход коллектор-база (CB) и переход база-эмиттер.

Когда отрицательный потенциал VBE применяется к переходу база-эмиттер, уменьшающийся с 0 В, электроны и дырки начинают накапливаться в области обеднения.Когда потенциал падает ниже 0,7 В, достигается барьерное напряжение и происходит диффузия. Следовательно, электроны текут к положительному выводу, и ток базы (IB) протекает противоположно потоку электронов. Кроме того, ток от эмиттера к коллектору начинает течь, если на выводе коллектора подано напряжение VCE. Транзистор PNP может действовать как переключатель и усилитель.

Рабочий регион по сравнению с режимом работы:

1. Активная область, IC = β × IB– Работа усилителя

2.Область насыщения, IC = ток насыщения — переключение (полностью включено)

3. Область отключения, IC = 0 — переключение (полностью выключено)

Транзистор как переключатель:

PNP-транзистор используется для работы в качестве переключателя на стороне высокого напряжения. Чтобы объяснить с помощью модели PSPICE, был выбран транзистор PN2907A . Первое, что нужно иметь в виду, — использовать в базе резистор, ограничивающий ток. Более высокие базовые токи повредят BJT. Из таблицы данных максимальный непрерывный ток коллектора составляет -600 мА, а соответствующее усиление (hFE или β) указано в таблице данных в качестве условия проверки.Также доступны соответствующие напряжения насыщения и базовые токи.

Шаги по выбору компонентов:

1. Найдите ток коллектора — это ток, потребляемый вашей нагрузкой. В этом случае это будет 200 мА (параллельные светодиоды или нагрузки) и резистор = 60 Ом.

2. Для приведения транзистора в состояние насыщения должен быть отведен достаточный базовый ток, чтобы транзистор был полностью открыт. Расчет базового тока и соответствующего резистора, который будет использоваться.

Для полного насыщения базовый ток составляет примерно 2,5 мА (не слишком высокий или слишком низкий). Таким образом, ниже приведена схема с 12 В на базу, такая же, как и на эмиттер по отношению к земле, во время которой переключатель находится в выключенном состоянии.

Теоретически переключатель полностью разомкнут, но практически можно наблюдать протекание тока утечки. Этим током можно пренебречь, поскольку они выражены в паа или нА. Для лучшего понимания управления током транзистор можно рассматривать как переменный резистор между коллектором (C) и эмиттером (E), сопротивление которого изменяется в зависимости от тока через базу (B ).

Первоначально, когда ток не течет через базу, сопротивление через CE очень велико, и ток не течет через него. Когда на базовом выводе появляется разность потенциалов 0,7 В и выше, соединение BE диффундирует и вызывает диффузию перехода CB. Теперь ток течет от эмиттера к коллектору пропорционально току от эмиттера к базе, а также коэффициенту усиления.

Теперь давайте посмотрим, как контролировать выходной ток, управляя базовым током.Зафиксируйте IC = 100 мА, несмотря на то, что нагрузка составляет 200 мА, соответствующее усиление из таблицы находится где-то между 100 и 300 и, следуя той же формуле выше, мы получаем

Отклонение практического значения от расчетного связано с падением напряжения на транзисторе и используемой резистивной нагрузкой. Кроме того, мы использовали стандартное сопротивление резистора 13 кОм вместо 12,5 кОм на клемме базы.

Транзистор как усилитель:

Усиление — это преобразование слабого сигнала в пригодную для использования форму.Процесс усиления был важным этапом во многих приложениях, таких как беспроводные передаваемые сигналы, беспроводные принимаемые сигналы, Mp3-плееры, мобильные телефоны и т. Д. Транзистор может усиливать мощность, напряжение и ток в различных конфигурациях.

Некоторые из конфигураций, используемых в схемах транзисторных усилителей:

1. Усилитель с общим эмиттером

2. Усилитель с общим коллектором

3. Усилитель с общей базой

Из вышеперечисленных типов наиболее распространенной и наиболее часто используемой конфигурацией является тип эмиттера.Работа происходит в активной области. Примером может служить схема одноступенчатого усилителя с общим эмиттером. Стабильная точка смещения постоянного тока и стабильное усиление по переменному току важны при проектировании усилителя. Назовите одноступенчатый усилитель, когда используется только один транзистор.

Выше показан одноступенчатый усилитель, в котором слабый сигнал, подаваемый на вывод базы, преобразуется в β, умноженный на фактический сигнал на выводе коллектора.

Назначение детали:

CIN — это конденсатор связи, который передает входной сигнал на базу транзистора.Таким образом, этот конденсатор изолирует источник от транзистора и пропускает только сигнал переменного тока. CE — это байпасный конденсатор, который действует как путь с низким сопротивлением для усиленного сигнала. COUT — это конденсатор связи, который передает выходной сигнал с коллектора транзистора. Таким образом, этот конденсатор изолирует выход от транзистора и пропускает только сигнал переменного тока. R2 и RE обеспечивают стабильность усилителя, тогда как R1 и R2 вместе обеспечивают стабильность точки смещения постоянного тока, действуя как делитель потенциала.

Операция:

В случае транзистора PNP слово «общий» указывает на отрицательное питание. Следовательно, эмиттер будет отрицательным по сравнению с коллектором. Схема работает мгновенно для каждого временного интервала. Чтобы просто понять, когда напряжение переменного тока на клемме базы увеличивается, соответствующее увеличение тока протекает через резистор эмиттера.

Таким образом, это увеличение тока эмиттера увеличивает более высокий ток коллектора, протекающий через транзистор, что уменьшает падение напряжения VCE коллектора-эмиттера.Аналогично, когда входное переменное напряжение экспоненциально уменьшается, напряжение VCE начинает расти из-за уменьшения тока эмиттера. Все эти изменения напряжения мгновенно отражаются на выходе, который будет инвертированной формой волны входа, но усиленной.

Характеристики

Общая база

Общий эмиттер

Общий коллектор

Коэффициент усиления по напряжению

Высокая

Средний

Низкий

Текущая прибыль

Низкий

Средний

Высокая

Прирост мощности

Низкий

Очень высокий

Средний

Таблица: Таблица сравнения коэффициентов усиления

На основании приведенной выше таблицы можно использовать соответствующую конфигурацию.

14 Разница между транзисторами NPN и PNP

В этой статье мы собираемся изучить, в чем разница между транзисторами PNP и NPN с несколькими спецификациями и их символическими представлениями.

Сравним оба транзистора в табличной форме.

Разница между транзисторами NPN и PNP

# Контент Транзистор NPN Транзистор PNP
01 Транзисторы NPN и PNP полная форма отрицательный отрицательный транзистор. Транзистор PNP обозначает «положительный отрицательный положительный» транзистор.
02 Конструкция транзистора Транзистор NPN представляет собой полупроводниковое устройство, которое состоит из одного слоя P-типа и двух слоев полупроводника N-типа. Транзистор PNP — это полупроводниковое устройство, состоящее из одного слоя N-типа и двух слоев полупроводника P-типа.
03 Эмиттер и коллектор Из материалов N-типа сформированы выводы эмиттера и коллектора NPN-транзистора. Из материалов P-типа сформированы выводы эмиттера и коллектора PNP-транзистора.
04 База Базовая клемма изготовлена ​​из материала P-типа. Базовая клемма изготовлена ​​из материала N-типа.
05 Основные носители заряда Этот транзистор содержит большое количество электронов. Этот транзистор содержит большое количество отверстий.
06 Незначительные
носители заряда
Присутствует минимальное количество отверстий. Присутствует минимальное количество электронов.
07 Стратегия тока В транзисторе NPN ток течет от клеммы коллектора (C) к клемме эмиттера (E). В транзисторе PNP ток течет от вывода эмиттера (E) к выводу коллектора (C).
08 Клемма базы Транзистор NPN требует высокого сигнала на клемме базы. PNP требует низкого уровня сигнала на базовом терминале.
09 Рабочая роль Когда положительный (т.е. высокий сигнал) подключается к базовому выводу транзистора NPN, транзистор NPN активируется. Когда земля (т.е. сигнал низкого уровня) подключается к клемме базы транзистора PNP, транзистор PNP активируется.
10 Датчики Иногда NPN-транзисторы называют «датчиками опускания». Транзисторы PNP называются «датчиками источника».
11 Приложения (использование) Транзистор NPN широко используется из-за присутствия электронов в качестве основных носителей заряда. Транзистор PNP мало используется по сравнению с транзистором NPN.
12 Использование транзисторов NPN и PNP Используется для быстрого переключения в электронных схемах или гаджетах. Используется для слабого переключения в электронных схемах или гаджетах.
13 Время работы Требуется меньше времени для операций переключения по сравнению с транзистором PNP. Требуется больше времени для операций переключения по сравнению с транзистором NPN.
14. Обозначение транзисторов NPN и PNP

Символьные структуры NPN и PNP почти одинаковы.Но текущее направление другое.

Обозначение транзистора NPN:

В символе транзистора NPN вывод эмиттера обозначен направленной наружу стрелкой.

Обозначение транзистора PNP:

В символе транзистора PNP вывод эмиттера обозначен направленной внутрь стрелкой.

Это все о транзисторах NPN и PNP.

Делается вывод, что основное различие между транзисторами NPN и PNP заключается в использовании смещения и направления тока.В остальном оба транзистора имеют сходство.

Сходства транзистора NPN и транзистора PNP

Транзисторы NPN и PNP являются частями биполярного переходного транзистора (BJT).

  • Транзисторы NPN и PNP являются полупроводниковыми компонентами BJT.
  • Оба транзистора состоят из полупроводников P-типа и N-типа.
  • Эти два транзистора работают как устройства с регулируемым током.
  • Клеммы эмиттера (E), базы (B) и коллектора (C) одинаковы в BJT (т.е.е. Транзисторы NPN и PNP).
  • В электрических и электронных схемах транзисторы NPN и PNP более способны выполнять операции усиления и переключения.

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно транзисторов NPN и PNP, вы можете задать их, комментируя ниже.

Некоторые похожие сравнения:

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab — это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.