Čo je to silový tranzistor: typy a jeho fungovanie

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





Tranzistor je polovodičové zariadenie, ktoré vynašli v roku 1947 v laboratóriu Bell Lab William Shockley, John Bardeen a Walter Houser Brattain. Je základným stavebným prvkom všetkých digitálnych komponentov. Úplne prvý vynájdený tranzistor bol a tranzistor s bodovým kontaktom . Hlavnou funkciou a tranzistor je zosilniť slabé signály a podľa toho ich regulovať. Tranzistor predstavuje kompromisy polovodičových materiálov, ako je kremík alebo germánium alebo gálium - arzenid. Podľa ich štruktúry sú klasifikované do dvoch typov: BJT - bipolárny tranzistorový tranzistor (tranzistory ako Junction tranzistor, NPN tranzistor, PNP tranzistor) a FET - tranzistor s efektom poľa (tranzistory ako tranzistor s prechodovou funkciou a tranzistor s oxidom kovu, N-kanálový MOSFET , P-kanál MOSFET), a tam funkčnosť (ako malý signálny tranzistor, malý spínací tranzistor, výkonný tranzistor, vysokofrekvenčný tranzistor, fototranzistor, tranzistory Unijunction). Skladá sa z troch hlavných častí Vysielač (E), Základňa (B) a Zberač (C) alebo Zdroj (S), odtok (D) a brána (G).

Čo je to silový tranzistor?

Trojkoncové zariadenie, ktoré je určené špeciálne na riadenie vysokého prúdového napätia a na zvládnutie veľkého množstva úrovní výkonu v zariadení alebo obvode, je výkonový tranzistor. The klasifikácia výkonového tranzistora zahrňte nasledujúce.




Tranzistor bipolárneho spojenia

BJT je bipolárny spojovací tranzistor, ktorý je schopný spracovať dva polarity (diery a elektróny), môže byť použitý ako prepínač alebo ako zosilňovač a tiež známy ako zariadenie na riadenie prúdu. Nasledujú charakteristiky a Výkon BJT , oni sú

  • Má väčšiu veľkosť, aby cez ňu mohol pretekať maximálny prúd
  • Priraďovacie napätie je vysoké
  • Má vyššie prúdové zaťaženie a schopnosť vysokého výkonu
  • Má vyšší pokles napätia v stave
  • Aplikácia vysokého výkonu.
MOS-kov-oxid-polovodičový tranzistor s efektom pola poľa (MOSFET) -FET

MOS-kov-oxid-polovodičový tranzistor s efektom pola poľa (MOSFET) -FET



MOSFET je subklasifikácia tranzistora FET. Jedná sa o trojkoncové zariadenie obsahujúce zdrojové, základňové a odtokové svorky. Funkčnosť MOSFET závisí od šírky kanálu. To znamená, že ak je šírka kanála široká, funguje efektívne. Toto sú charakteristiky MOSFETu,

  • Je tiež známy ako regulátor napätia
  • Nie je potrebný žiadny vstupný prúd
  • Vysoká vstupná impedancia.

Statický indukčný tranzistor

Je to zariadenie, ktoré má tri terminály s vysokým výkonom a frekvenciou, ktoré sú vertikálne orientované. Hlavnou výhodou statického indukčného tranzistora je, že má vyššie napäťové zlyhanie v porovnaní s tranzistorom s efektom poľa FET. Toto sú charakteristiky statického indukčného tranzistora,

staticko-indukčný tranzistor

staticko-indukčný tranzistor

  • Dĺžka kanála je krátka
  • Hluk je menší
  • Zapnutie a vypnutie je niekoľko sekúnd
  • Odpor terminálu je nízky.

Bipolárny tranzistor s izolovanou bránou (IGBT)

Ako naznačuje názov, IGBT je kombináciou tranzistora FET a BJT, ktorého funkcia je založená na jeho hradle, kde je možné tranzistor zapínať a vypínať v závislosti na hradle. Bežne sa používajú v zariadeniach výkonovej elektroniky, ako sú invertory, prevodníky a napájanie. Toto sú charakteristiky bipolárneho tranzistora s izolovanou bránou (IGBT),


izolovaný-hradlový-bipolárny-tranzistor- (IGBT)

izolovaný-hradlový-bipolárny-tranzistor- (IGBT)

  • Na vstupe obvodu sú straty menšie
  • vyšší energetický zisk.

Štruktúra výkonového tranzistora

Výkonový tranzistor BJT je vertikálne orientované zariadenie, ktoré má veľkú plochu prierezu a sú navzájom spojené striedavými vrstvami typu P a N. Môže byť navrhnutý pomocou P-N-P alebo an N-P-N tranzistor.

pnp-a-npn-tranzistor

pnp-a-npn-tranzistor

Nasledujúca konštrukcia zobrazuje typ P-N-P, ktorý sa skladá z troch terminálov emitor, základňa a kolektor. Tam, kde je emitorový terminál pripojený k vysoko dotovanej vrstve typu n, pod ktorou je prítomná stredne dotovaná p-vrstva s koncentráciou 1016 cm-3 a ľahko dopovaná n-vrstva s koncentráciou 1014 cm-3, ktorá sa tiež nazýva ako oblasť driftu kolektora, kde oblasť driftu kolektora rozhoduje o prieraznom napätí zariadenia a na spodku má vrstvu n +, ktorá je vysoko dopovanou vrstvou typu n s koncentráciou 1019 cm-3, kde je kolektor odleptaný pre používateľské rozhranie.

Konštrukcia NPN-silový-tranzistor-BJT

Konštrukcia NPN-výkonový tranzistor

Prevádzka výkonového tranzistora

Výkonový tranzistor BJT pracuje v štyroch oblastiach prevádzky, v ktorých sú

  • Odrezaný región
  • Aktívny región
  • Región kvázi saturácie
  • Oblasť tvrdej saturácie.

Výkonový tranzistor je považovaný za vypnutý, ak je výkonový tranzistor n-p-n zapojený opačne zaujatosť kde

prípad (i): Základná svorka tranzistora je pripojená k zápornému pólu a emitorové svorky tranzistora sú pripojené k kladnému, a

prípad (-y): Kolektorová svorka tranzistora je pripojená k zápornému pólu a základná svorka tranzistora je pripojená k kladnému pólu, ktorý je základným vysielačom.

medzná oblasť výkonového tranzistora

medzná oblasť výkonového tranzistora

Z tohto dôvodu nebude prúdiť výstupný prúd k základni tranzistora, kde IBE = 0, a tiež nebude prúdiť žiadny výstupný prúd cez kolektor k emitoru, pretože IC = IB = 0, čo naznačuje, že tranzistor je vo vypnutom stave, čo je odrezaný región. Ale malá časť tokov únikového prúdu vrhá tranzistor z kolektora na emitor, tj. ICEO.

O tranzistore sa hovorí, že je neaktívny, iba keď je oblasť základne-vysielač predpätie dopredu a oblasť kolektora báza spätné. Preto bude prúdiť prúd IB v báze tranzistora a prúd prúdu IC cez kolektor k emitoru tranzistora. Keď sa IB zvýši, IC sa tiež zvýši.

tranzistor s aktívnym regiónom

tranzistor s aktívnym regiónom

O tranzistore sa hovorí, že je v štádiu kvázi nasýtenia, ak sú základný vysielač a kolektorová základňa spojené v predopätí. O tranzistore sa hovorí, že je v silnej saturácii, ak sú základný vysielač a kolektorová základňa spojené v predopätí.

tranzistor saturovanej oblasti výkonu

tranzistor saturovanej oblasti výkonu

Výstupné charakteristiky V-I výkonového tranzistora

Výstupné charakteristiky je možné kalibrovať graficky, ako je uvedené nižšie, kde os x predstavuje VCE a os y predstavuje IC.

výstupné charakteristiky

výstupné charakteristiky

  • Nasledujúci graf predstavuje rôzne oblasti, ako je hraničná oblasť, aktívna oblasť, oblasť tvrdej saturácie, oblasť kvázi saturácie.
  • Pre rôzne hodnoty VBE existujú rôzne aktuálne hodnoty IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
  • Kedykoľvek neprúdi žiadny prúd, znamená to, že tranzistor je vypnutý. Ale len málo prúdov, ktoré sú ICEO.
  • Pre zvýšenú hodnotu IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. Kde IB0 je minimálna hodnota a IB6 je maximálna hodnota. Keď sa zvýši VCE, mierne sa zvýši aj ICE. Keď IC = ßIB, je toto zariadenie známe ako súčasné riadiace zariadenie. Čo znamená, že zariadenie je v aktívnej oblasti, ktorá existuje po určité obdobie.
  • Akonáhle IC dosiahne maximum, tranzistor sa prepne do oblasti nasýtenia.
  • Kde má dve oblasti nasýtenia, oblasť kvázi nasýtenia a oblasť s tvrdou saturáciou.
  • O tranzistore sa hovorí, že sa nachádza v oblasti kvázi nasýtenia, len ak je spínacia rýchlosť zo zapnutia na vypnutie alebo vypnutia na zapnutie rýchla. Tento typ nasýtenia sa pozoruje v aplikácii so strednou frekvenciou.
  • Zatiaľ čo v oblasti s tvrdou saturáciou vyžaduje tranzistor určitý čas na prepnutie zo zapnutého do vypnutého stavu alebo z vypnutého do zapnutého stavu. Tento typ nasýtenia sa pozoruje v nízkofrekvenčných aplikáciách.

Výhody

Výhody silového BJT sú,

  • Zisk napätia je vysoký
  • Hustota prúdu je vysoká
  • Napätie vpred je nízke
  • Zisk šírky pásma je veľký.

Nevýhody

Nevýhody silového BJT sú,

  • Tepelná stabilita je nízka
  • Je hlučnejší
  • Ovládanie je trochu zložité.

Aplikácie

Aplikácie výkonovej BJT sú,

  • Spínané napájacie zdroje ( SMPS )
  • Relé
  • Výkonové zosilňovače
  • Prevodníky DC na AC
  • Obvody na reguláciu výkonu.

Časté otázky

1). Rozdiel medzi tranzistorom a výkonovým tranzistorom?

Tranzistor je elektronické zariadenie s tromi alebo štyrmi svorkami, pri ktorom pri vstupnom prúde do dvojice svoriek tranzistora možno pozorovať zmenu prúdu v inom konci tohto tranzistora. Tranzistor funguje ako prepínač alebo zosilňovač.

Zatiaľ čo výkonový tranzistor funguje ako chladič, ktorý chráni obvod pred poškodením. Má väčšiu veľkosť ako normálny tranzistor.

2). Ktorá oblasť tranzistora umožňuje rýchlejšie prepínanie medzi zapnutím a vypnutím alebo vypnutím?

Výkonový tranzistor, keď je v kvázi saturácii, sa prepína rýchlejšie zo zapnutia na vypnutie alebo z vypnutia na zapnutie.

3). Čo znamená N v NPN alebo PNP tranzistore?

N v tranzistore typu NPN a PNP predstavuje typ použitých nosičov náboja, ktorý je v type N väčšinou nosičov náboja elektróny. Preto v NPN sú dva nosiče náboja typu N vložené do typu P a v PNP je jeden nosič náboja typu N vložený medzi dva nosiče náboja typu P.

4). Aká je jednotka tranzistora?

Štandardné jednotky tranzistora na elektrické meranie sú Ampér (A), Volt (V) a Ohm (Ω).

5). Funguje tranzistor na striedavý prúd alebo na ss?

Tranzistor je premenný rezistor, ktorý môže pracovať na striedavom aj ss. Napätí, ale nemôže prevádzať zo striedavého na jednosmerný alebo jednosmerný prúd na striedavý prúd.

Tranzistor základná súčasť a digitálny systém , sú dva typy založené na ich štruktúre a na ich funkčnosti. Tranzistor, ktorý sa používa na riadenie veľkého napätia a prúdu, je výkonový BJT (bipolárny tranzistor) je výkonový tranzistor. Je tiež známy ako riadiace zariadenie napätia a prúdu, ktoré pracuje v 4 oblastiach prerušenia, aktívnej, kvázi saturácie a tvrdej saturácie na základe dodávok dodávaných do tranzistora. Hlavnou výhodou výkonového tranzistora je, že funguje ako zariadenie na riadenie prúdu.