Kas ir jaudas tranzistors: veidi un tā darbība

Transistors ir pusvadītāju ierīce, kuru 1947. gadā Bell Lab izgudroja Viljams Šoklijs, Džons Bardīns un Valters Housers Brattain. Tas ir visu digitālo komponentu pamatelements. Pats pirmais izgudrotais tranzistors bija a punkta kontakta tranzistors . Galvenā funkcija a tranzistors ir pastiprināt vājus signālus un attiecīgi tos regulēt. Pusvadītāju materiālu, piemēram, silīcija, germānija vai gallija - arsenīda, tranzistors ir kompromiss. Pamatojoties uz to struktūru, tos iedala divos veidos: BJT - bipolārā savienojuma tranzistors (tranzistori, piemēram, savienojuma tranzistors, NPN tranzistors, PNP tranzistors) un FET lauka tranzistors (tranzistori, piemēram, savienojuma funkcijas tranzistors un metāla oksīda tranzistors, N kanāla MOSFET , P-kanāla MOSFET) un funkcionalitāte (piemēram, maza signāla tranzistors, mazs komutācijas tranzistors, strāvas tranzistors, augstfrekvences tranzistors, fototransistors, vienādsaistības tranzistors). Tas sastāv no trim galvenajām daļām: Emiters (E), Bāze (B) un Kolektors (C) vai Avots (S), kanalizācija (D) un vārti (G).

Kas ir strāvas tranzistors?

Trīs termināļu ierīce, kas īpaši paredzēta augstas strāvas sprieguma kontrolei un lielas ierīces vai ķēdes jaudas līmeņu apstrādei, ir strāvas tranzistors. The jaudas tranzistora klasifikācija iekļaujiet sekojošo.

• Bipolārā savienojuma tranzistors (BJT)
• Metāla oksīda pusvadītāju lauka tranzistors (MOSFET)
• Statiskais indukcijas tranzistors (SIT)
• Izolēto vārtu bipolārais tranzistors (IGBT).

Bipolārā savienojuma tranzistors

BJT ir bipolārs savienojuma tranzistors, kas spēj apstrādāt divus polaritātes (caurumi un elektroni), to var izmantot kā slēdzi vai kā pastiprinātāju, un to sauc arī par strāvas vadības ierīci. Tālāk ir aprakstītas a Jauda BJT , viņi ir

• Tam ir lielāks izmērs, tāpēc caur to var plūst maksimālā strāva
• Pārrāvuma spriegums ir augsts
• Tam ir lielāka strāvas pārnēsāšanas un lielas jaudas apstrādes spēja
• Tam ir lielāks sprieguma kritums stāvoklī
• Lieljaudas pielietojums.

MOS-metāla oksīda-pusvadītāju lauka efekta-tranzistors (MOSFET) -FET

MOSFET ir FET tranzistora apakšklasifikācija. Tā ir trīs termināļu ierīce, kas satur avota, bāzes un drenāžas spailes. MOSFET funkcionalitāte ir atkarīga no kanāla platuma. Tas ir, ja kanāla platums ir plašs, tas darbojas efektīvi. Šīs ir MOSFET īpašības,

• To sauc arī par sprieguma kontrolieri
• Ieejas strāva nav nepieciešama
• Augsta ieejas pretestība.

Statiskais indukcijas tranzistors

Tā ir ierīce, kurai ir trīs spailes, ar lielu jaudu un frekvenci, kas ir vertikāli orientēta. Statiskā indukcijas tranzistora galvenā priekšrocība ir tā, ka tam ir lielāks sprieguma sadalījums salīdzinājumā ar FET lauka tranzistoru. Šie ir statiskā indukcijas tranzistora raksturlielumi,

statiskais-indukcijas-tranzistors

• Kanāla garums ir mazs
• Troksnis ir mazāks
• Ieslēgšana un izslēgšana ir dažas sekundes
• Termināla pretestība ir zema.

Izolēto vārtu bipolārais tranzistors (IGBT)

Kā norāda nosaukums, IGBT ir FET un BJT tranzistora kombinācija, kuras funkcija ir balstīta uz tā vārtiem, kur tranzistoru var ieslēgt vai izslēgt atkarībā no vārtiem. Tos parasti izmanto jaudas elektronikas ierīcēs, piemēram, invertoros, pārveidotājos un barošanas blokos. Šīs ir izolēto vārtu bipolāro tranzistoru (IGBT) īpašības,

izolēti vārti-bipolāri tranzistori (IGBT)

• Ķēdes ieejā zaudējumi ir mazāki
• lielāks jaudas pieaugums.

Strāvas tranzistora struktūra

Power Transistor BJT ir vertikāli orientēta ierīce, kurai ir liels šķērsgriezuma laukums, un P un N tipa slāņi ir savienoti kopā. To var noformēt, izmantojot P-N-P vai an N-P-N tranzistors.

pnp-un-npn-tranzistors

Šajā konstrukcijā parādīts P-N-P tips, kas sastāv no trim spailēm, izstarotājiem, pamatnēm un kolektoriem. Ja izstarojošais terminālis ir savienots ar ļoti leģētu n-veida slāni, zem kura atrodas mēreni leģēts p-slānis ar 1016 cm-3 koncentrāciju un viegli leģēts n-slānis ar 1014 cm-3 koncentrāciju, ko sauc arī par kolektora dreifa apgabals, kur kolektora dreifēšanas apgabals izlemj par ierīces pārrāvuma spriegumu, un apakšā tam ir n + slānis, kas ir ļoti piedevēts n tipa slānis ar 1019 cm-3 koncentrāciju, kur kolektors ir iegravēts lietotāja interfeiss.

NPN-strāvas-tranzistora konstrukcija

Strāvas tranzistora darbība

Strāvas tranzistors BJT darbojas četros darbības reģionos

• Nogriezts reģions
• Aktīvs reģions
• Kvazi piesātinājuma reģions
• Ciets piesātinājuma reģions.

Tiek uzskatīts, ka jaudas tranzistors ir izslēgta režīmā, ja n-p-n jaudas tranzistors ir savienots pretēji aizspriedums kur

gadījums (i): Transistora bāzes spaile ir savienota ar negatīvo, un tranzistora spailes ir savienotas ar pozitīvo, un

gadījums (-i): Transistora kolektora spaile ir savienota ar negatīvo, un tranzistora bāzes spaile ir savienota ar pozitīvo, kas ir bāzes izstarotājs, un kolektora-emitētāja stāvoklis ir apgriezts.

strāvas tranzistora nogriešanas reģions

Tādējādi nebūs izejas strāvas plūsmas uz tranzistora pamatni, kur IBE = 0, kā arī nebūs izejas strāvas, kas plūst cauri kolektoram uz izstarotāju, jo IC = IB = 0, kas norāda, ka tranzistors ir izslēgtā stāvoklī, kas ir nogriezts reģions. Bet neliela noplūdes strāvas daļa izmet tranzistoru no kolektora uz izstarotāju, t.i., ICEO.

Tiek teikts, ka tranzistors ir neaktīvs tikai tad, ja bāzes izstarotāja reģions ir novirzīts uz priekšu un kolektora-bāzes reģions ir pretējs. Tādējādi tranzistora pamatnē būs strāvas IB plūsma un strāvas IC plūsma caur kolektoru uz tranzistora izstarotāju. Kad IB palielinās, palielinās arī IC.

tranzistors ar aktīvo reģionu

Tiek uzskatīts, ka tranzistors atrodas gandrīz piesātinājuma stadijā, ja bāzes izstarotājs un kolektora pamats ir savienoti ar pārsūtīšanas novirzi. Tiek uzskatīts, ka tranzistors ir cietā piesātinājumā, ja bāzes izstarotājs un kolektora pamatne ir savienoti ar pārsūtīšanas novirzi.

tranzistora piesātinājuma reģions

Strāvas tranzistora V-I izejas raksturojums

Izejas raksturlielumus var grafiski kalibrēt, kā parādīts zemāk, kur x ass apzīmē VCE un y ass apzīmē IC.

produkcijas raksturlielumi

• Zemāk redzamajā diagrammā attēloti dažādi reģioni, piemēram, nogriešanas reģions, aktīvais reģions, cietā piesātinājuma reģions, gandrīz piesātinājuma reģions.
• Dažādām VBE vērtībām ir dažādas pašreizējās vērtības IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
• Ikreiz, kad nav strāvas plūsmas, tas nozīmē, ka tranzistors ir izslēgts. Bet dažas pašreizējās plūsmas ir ICEO.
• Palielinātai IB vērtībai = 0, 1,2, 3, 4, 5. Ja IB0 ir minimālā vērtība un IB6 ir maksimālā vērtība. Kad VCE palielinās, nedaudz palielinās arī ICE. Ja IC = ßIB, ierīce ir pazīstama kā strāvas vadības ierīce. Tas nozīmē, ka ierīce atrodas aktīvā reģionā, kas pastāv noteiktu laiku.
• Kad IC ir sasniedzis maksimumu, tranzistors pārslēdzas uz piesātinājuma reģionu.
• Kur tam ir divi piesātinājuma reģioni, gandrīz piesātinājuma reģions un cietā piesātinājuma reģions.
• Tiek uzskatīts, ka tranzistors atrodas gandrīz piesātinātā apgabalā tikai tad, ja pārslēgšanās ātrums no ieslēgšanas uz izslēgšanu vai izslēgšanu uz ieslēgšanu ir ātrs. Šis piesātinājuma veids tiek novērots vidējas frekvences lietojumā.
• Tā kā cietā piesātinājuma reģionā tranzistoram ir nepieciešams noteikts laiks, lai ieslēgtu vai izslēgtu stāvokli. Šis piesātinājuma veids tiek novērots zemas frekvences lietojumos.

Priekšrocības

BJT jaudas priekšrocības ir:

• Sprieguma pieaugums ir liels
• Strāvas blīvums ir augsts
• Spriegums uz priekšu ir zems
• Joslas platuma pieaugums ir liels.

Trūkumi

BJT jaudas trūkumi ir:

• Termiskā stabilitāte ir zema
• Tas ir trokšņaināks
• Kontrole ir nedaudz sarežģīta.

Pieteikumi

Jaudas BJT pielietojums ir

• Pārslēdzama režīma barošanas avoti ( SMPS )
• Releji
• Jaudas pastiprinātāji
• DC līdz maiņstrāvas pārveidotāji
• Jaudas vadības ķēdes.

Bieži uzdotie jautājumi

1). Starpība starp tranzistoru un jaudas tranzistoru?

Transistors ir trīs vai četru termināļu elektroniska ierīce, kur, ievadot ieejas strāvu tranzistora spaiļu pārim, var novērot strāvas izmaiņas citā šī tranzistora spailē. Transistors darbojas kā slēdzis vai pastiprinātājs.

Tā kā jaudas tranzistors darbojas kā siltuma izlietne, kas aizsargā ķēdi no bojājumiem. Pēc izmēra tas ir lielāks nekā parastais tranzistors.

2). Kurš tranzistora reģions padara to ātrāku pārslēgšanos no ieslēgšanas uz izslēgšanu vai izslēgšanu uz ieslēgšanu?

Strāvas tranzistors, kad tas ir gandrīz piesātināts, ātrāk ieslēdzas ieslēdzot vai izslēdzot.

3). Ko nozīmē N NPN vai PNP tranzistorā?

N NPN un PNP tipa tranzistorā apzīmē izmantoto lādiņu nesēju tipu, kas N tipa lielākajā daļā lādiņu nesēju ir elektroni. Tādējādi NPN divi N veida lādēšanas nesēji ir iestiprināti ar P tipa, un PNP viens N veida lādiņa nesējs ir iestiprināts starp diviem P veida lādiņa nesējiem.

4). Kāda ir tranzistora vienība?

Elektrisko mērījumu tranzistora standarta vienības ir attiecīgi ampēri (A), Volt (V) un Ohm (Ω).

5). Vai tranzistors darbojas ar maiņstrāvu vai līdzstrāvu?

Transistors ir mainīgs rezistors, kas var darboties gan ar maiņstrāvu, gan līdzstrāvu, bet nevar pārveidot no maiņstrāvas uz līdzstrāvu vai līdzstrāvu par maiņstrāvu.

Transistors ir a komponents digitālā sistēma , tie ir divu veidu, pamatojoties uz to struktūru un funkcionalitāti. Transistors, ko izmanto liela sprieguma un strāvas kontrolei, ir jauda BJT (bipolārs tranzistors) ir jaudas tranzistors. To sauc arī par sprieguma-strāvas vadības ierīci, kas darbojas 4 reģionos, kas ir izslēgti, aktīvi, gandrīz piesātināti un cieti piesātināti, pamatojoties uz tranzistoram dotajiem krājumiem. Galvenā jaudas tranzistora priekšrocība ir tā, ka tā darbojas kā strāvas vadības ierīce.