Классификация транзисторов: виды и различия — Техника на vc.ru

виды и различия — Техника на vc.ru

Транзистор — это полупроводниковый прибор с тремя и более электродами. Его сопротивление основного перехода нелинейно зависит от действующего на управляющем электроде напряжения.

454 просмотров

Приборы делятся на полевые и биполярные (позже появилось еще несколько видов). На данное время транзисторы выполняют практически все основные усилительные генераторные, а также коммутационные функции.

Из истории применения

Первые транзисторы могли работать лишь на невысоких напряжениях в десятки вольт и частоте до сотен МГц. Позже появились маломощные экземпляры — более 1 ГГц. При первом полете в космос корабля «Восток-1», на его борту находилось более 600 транзисторов. Все же, основные функции выполняли электронные радиолампы. Промышленность выпускала их вплоть до 80-х — 90-х годов. Но вакуумные лампы окончательно были вытеснены появлением сверхвысокочастотных, мощных высоковольтных, IGBT, mosfet и других транзисторов.

Классификация

На данное время существует уже десятки видов транзисторов и число их растет. Давайте рассмотрим некоторые из них.

Биполярные транзисторы

Это самые распространенные усилительные приборы, имеющие 3 электрода:

• коллектор;

• эмиттер;

• база.

При экранировке кристалла иногда применяется 4-й электрод — корпус. Для включения в схему транзистора с двумя цепями (управляющей и управляемой), необходимо общее соединение одного из выводов. Существуют схемы с:

• ОК — усиливается только по току;

• ОЭ — усиливается ток и напряжение;

• ОБ — усиливается напряжение.

Кристалл биполярных приборов изготавливают из кремния, реже германия. У последнего напряжение смещения меньше, примерно на 0,45 В. Оно подается на базу для нормальной работы прибора.

В структурах полупроводников на эмиттер подают p-n-p — плюс и n-p-n — минус. Существуют и другие типы, которые относятся к биполярным транзисторам.

Однопереходные транзисторы с одной стороны перехода имеют эмиттер, со второй — 2 базы, прикрепленные по разным сторонам второго перехода. У этих устройств дифференциальное сопротивление имеет отрицательный участок на вольт-амперной характеристике.

Многоэмиттерные транзисторы используются, в основном, в качестве интегральных компонентов в логических элементах. Однако есть сборки, содержащие биполярные транзисторы с несколькими эмиттерами для реализации эффективной развязки некоторого количества входных либо выходных цепей.

Сверхвысокочастотные транзисторы также используются в составе интегральных микросхем. Однако существуют дискретные элементы, усилительные свойства которых прекращаются, приближаясь к частоте в 100 ГГц.

Полевые транзисторы

Выводы полевого транзистора:

• сток;

• исток;

• затвор.

Как и биполярные, так и полевые транзисторы имеют 3 типа включения, в которых схема:

• с ОС (общим стоком) усиливает лишь ток;

• ОИ — ток и напряжение;

• ОЗ — напряжение.

Работа полевого транзистора основана на сужении/расширении токопроводящего участка, воздействием электрического поля, образованного подачей на управляющий электрод (затвор) определенного напряжения.

Приборы такого класса могут иметь затвор в виде p-n-перехода, а сам его электрод крепится к n-каналу (— на стоке) или p-каналу (+ на стоке). Разработаны также полевые транзисторы с изолированным затвором, которые бывают со встроенным или индукционным каналом. Причем все они разделяются по полярности, имея канал n или p-типа.

Mosfet-транзисторы содержат усложненную, так называемую, МОП-структуру. Благодаря этому, устройства имеют сопротивление основного перехода в пределах от единиц Ом, до нескольких в мОМ. Ток может составлять десятки или даже сотни ампер.

IGBT-транзисторы являются составными приборами, у которых на входе мощного биполярного транзистора, установлен полевой. При этом составное устройство обладает высоким усилением и входным сопротивлением. IGBT-структура может быть образована мощным высоковольтным биполярным транзистором, маломощным биполярным, полевым. Такое устройство используется в выходных каскадах мощных преобразователей напряжения, импульсных источников питания.

В современной электронике транзисторы играют важную роль, используются почти во всех ее каскадах. В каталоге компании «ЗУМ-СМД» есть практически все применяемые в электронике транзисторы от известных брендов.

8.Полупроводниковые транзисторы. Классификация. Биполярные транзисторы. Основные параметры

Все полупроводниковые транзисторы делятся на две группы: биполярные и униполярные (полевые) транзисторы. Основное отличие заключается в том, что биполярные транзисторы управляются током, а полевые – напряжением (электрическим полем).

Биполярным транзистором называется полупроводниковый прибор с двумя взаимодействующими p-n-переходами. Биполярные транзисторы различаются по структуре. Существуют биполярные транзисторы типа “p-n-p” и “n-p-n”. Транзисторы имеют три вывода: эмиттер (Э), базу (Б) и кол­лектор (К). В биполярных транзисторах типа “n-p-n” подключается к коллектору, а в транзисторах “p-n-p” – к эмиттеру.

Транзисторы также подразделяются по мощности, частоте и дру­гим признакам.

Принцип действия биполярного транзистора основан на исполь­зовании физических процессов, происходящих при переносе основных носителей электрических зарядов из эмиттерной области в коллектор­ную через базу.

Важнейшими параметрами, характеризующими качество транзистора, являются дифференциальный коэффициент передачи тока из эмиттера в коллектор – a и дифференциальный коэффициент передачи тока из базы в коллектор – b.

Основными параметрами, характеризующими транзистор как активный нелинейный четырехполюсник являются:

• коэффициент усиления по току ,

• коэффициент усиления по напряжению ,

• коэффициент усиления по мощности ,

• входное сопротивление ,

• выходное сопротивление .

Обычно транзисторы включаются в электрическую схему таким образом, чтобы один из его электродов был входным, второй выходным, а третий общий для входа и выхода

Биполярные транзисторы классифицируются по двум парамет­рам: по мощности и по частотным свойствам. По мощности они подраз­деляются на маломощные, средней мощности и мощные; по частотным свойствам – на низкочастотные, средней частоты, вы­сокой частоты и сверхвысокой частоты.

Маркировка биполярных транзисторов предусматривает шесть символов.

Классификация транзисторов

Мощность	Частота
	НЧ	СЧ	ВЧ
Малой мощности	КТ1…	КТ2…	КТ3…
Средней мощности	КТ4…	КТ5…	КТ6…
Мощные	КТ7…	КТ8…	КТ9…

Например: КТ315А – транзистор, биполярный, высокочастотный, малой мощности, широкого применения, группа А.

2Т935А – транзистор, биполярный, высокочастотный, специального применения, большой мощности, группа А.

Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Основные схемы включения называются схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схема с общим эмиттером (ОЭ). Такая схема изображена на рисунке 1. Во всех книжках написано, что эта схема является наиболее распространненой, т. к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис. 1 – Схема включения транзистора с общим эмиттером

Услительные свойства транзистора характеризует один из главных его параметров – статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току ?.

Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, его определяют в режиме без нагрузки (R_к = 0). Численно он равен:

при U_к-э = const

Этот коэффициент бывает равен десяткам или сотням, но реальный коэффициент k_i всегда меньше, чем ?, т. к. при включении нагрузки ток коллектора уменьшается.

Коэффициент усиления каскада по напряжению k_u равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменного напряжения. Входным является перемнное напряжение u_б-э, а выходным – перемнное напряжение на резисторе, или что то же самое, напряжение коллектор-эмиттер. Напряжение база-эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное достигает едениц и десятков вольт (при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника E₂). Отсюда вытекает, что коэффициент усиления каскада по мощности равен сотням, тысячам, а иногда десяткам тысяч.

Важной характеристикой является входное сопротивление R_вх, которое определяется по закону Ома:

и составляет обычно от сотен Ом до едениц килоом. Входное сопротивление транзистора при включении по схеме ОЭ, как видно, получается сравнительно небольшим, что является существенным недостатком. Важно также отметить, что каскад по схеме ОЭ переворачивает фазу напряжения на 180°

К достоинствам схемы ОЭ можно отнести удобство питания ее от одного источника, поскольку на базу и коллектор подаются питающие напряжения одного знака. К недостаткам относят худшие частотные и температурные свойства (например,в сравнении со схемой ОБ). С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается. К тому же, каскад по схеме ОЭ при усилении вносит значительные искажения.

Схема с общей базой (ОБ). Схема ОБ изображена на рисунке 2.

Рис. 2 – Схема включения транзистора с общей базой

Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется она не так часто, как схема ОЭ.

Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда немного меньше еденицы:

т. к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается ? и определяется:

при u_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1 и чем он ближе к 1, тем лучше транзистор. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ. Входное сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. Кроме того, при усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ.

Схема с общим коллектором (ОК). Схема включения с общим коллектором показана на рисунке 3. Такая схема чаще называется эмиттерным повторителем.

Рис. 3 – Схема включения транзистора с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т. е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен k_i, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным – потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки килоом), а выходное – сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы.

Типы транзисторов – переходные транзисторы и полевые транзисторы

Транзистор стал важным компонентом современной электроники, и мы не можем представить мир без транзисторов. В этом уроке мы узнаем о классификации и различных типах транзисторов. Мы узнаем о BJT (NPN и PNP), JFET (N-Channel и P-Channel), MOSFET (Enhanced and Depletion), а также о транзисторах на основе их приложений (Small Signal, Fast Switching, Power и т. д.).

Схема

Введение

Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, которое используется либо для усиления сигналов, либо для работы в качестве переключателя с электрическим управлением. Транзистор представляет собой устройство с тремя выводами, и небольшой ток / напряжение на одном выводе (или выводе) будет контролировать большой поток тока между двумя другими выводами (выводами).

В течение долгого времени электронные лампы были заменены транзисторами, потому что транзисторы имеют больше преимуществ перед электронными лампами. Транзисторы имеют небольшие размеры и требуют мало энергии для работы, а также имеют малое рассеивание мощности. Транзистор является одним из важных активных компонентов (устройство, которое может производить выходной сигнал большей мощности, чем входной сигнал).

Транзистор является важным компонентом почти каждой электронной схемы, такой как: усилители, переключатели, генераторы, регуляторы напряжения, источники питания и, что наиболее важно, цифровые логические ИС.

Со времени изобретения первого транзистора и до наших дней транзисторы подразделяются на различные типы в зависимости либо от их конструкции, либо от их работы. Следующая древовидная диаграмма объясняет базовую классификацию различных типов транзисторов.

Схема дерева транзисторов

Классификацию транзисторов можно легко понять, наблюдая за приведенной выше древовидной диаграммой. Транзисторы в основном делятся на два типа. Это: биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET). BJT снова подразделяются на транзисторы NPN и PNP. Полевые транзисторы делятся на JFET и MOSFET. Транзисторы

Junction FET далее подразделяются на N-канальные JFET и P-канальные JFET в зависимости от их конструкции. МОП-транзисторы подразделяются на режим истощения и режим улучшения. Опять же, транзисторы режима истощения и улучшения дополнительно классифицируются на соответствующие N-канальные и P-канальные.

Типы транзисторов

Как упоминалось ранее, в более широком смысле основными семействами транзисторов являются BJT и FET. Независимо от семейства, к которому они принадлежат, все транзисторы имеют правильное/специфическое расположение различных полупроводниковых материалов. Обычно используемые полупроводниковые материалы для изготовления транзисторов – это кремний, германий и арсенид галлия.

В основном транзисторы классифицируют в зависимости от их конструкции. Каждый тип транзисторов имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Физически и конструктивно разница между BJT и FET заключается в том, что в BJT для работы требуются как основные, так и неосновные носители заряда, тогда как в случае FET требуются только основные носители заряда.

Исходя из своих свойств и характеристик, некоторые транзисторы в основном используются для переключения (МОП-транзисторы), а с другой стороны, некоторые транзисторы используются для целей усиления (биполярные транзисторы). Некоторые транзисторы предназначены как для усиления, так и для переключения.

Соединительные транзисторы

Соединительные транзисторы обычно называются биполярными соединительными транзисторами (BJT). Термин «биполярный» означает, что для проведения тока необходимы как электроны, так и дырки, а термин «переход» означает, что он содержит PN-переход (фактически два перехода).

BJT имеют три клеммы: излучатель (E), база (B) и коллектор (C). Транзисторы BJT классифицируются на транзисторы NPN и PNP в зависимости от конструкции.

Биполярные транзисторы по существу являются устройствами с управлением по току. Если через базу биполярного транзистора протекает небольшой ток, то это вызывает протекание большого тока от эмиттера к коллектору. Транзисторы с биполярным соединением имеют низкое входное сопротивление, что приводит к протеканию большого тока через транзистор.

Биполярные переходные транзисторы включаются только входным током, подаваемым на базовую клемму. BJT могут работать в трех регионах. Это:

• Область отсечки: Здесь транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ», т. е. ток, протекающий через транзистор, равен нулю. По сути, это открытый переключатель.
• Активная область: Здесь транзистор действует как усилитель.
• Область насыщения: здесь транзистор полностью включен и работает как замкнутый переключатель.

Транзистор NPN

NPN — это один из двух типов транзисторов с биполярным переходом (BJT). Транзистор NPN состоит из двух полупроводниковых материалов n-типа, разделенных тонким слоем полупроводника p-типа. Здесь основными носителями заряда являются электроны, а неосновными носителями заряда являются дырки. Поток электронов от эмиттера к коллектору управляется током, протекающим в базовой клемме.

Небольшой ток на базовой клемме вызывает протекание большого тока от эмиттера к коллектору. В настоящее время чаще используется биполярный транзистор NPN, потому что подвижность электронов больше, чем подвижность дырок. Стандартное уравнение для токов, протекающих в транзисторе, имеет вид 9.0003

 I _E = I _B + I _C

Ниже приведены символы и структура транзисторов NPN.

Транзистор PNP

PNP — это еще один тип транзисторов с биполярным переходом (BJT). Транзисторы PNP содержат два полупроводниковых материала p-типа и разделены тонким слоем полупроводника n-типа. Основными носителями заряда в PNP-транзисторах являются дырки, в то время как электроны являются неосновными носителями заряда. Стрелка на выводе эмиттера транзистора указывает на протекание обычного тока. В транзисторе PNP ток течет от эмиттера к коллектору.

Транзистор PNP включен, когда на базовую клемму подается НИЗКИЙ уровень относительно эмиттерной. Символ и структура транзистора PNP показаны ниже.

FET (полевой транзистор)

Полевой транзистор (FET) — еще один основной тип транзисторов. По сути, полевой транзистор также имеет три вывода (как и биполярные транзисторы). Три терминала: Ворота (G), Слив (D) и Источник (S). Полевые транзисторы подразделяются на полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IG-FET) или полевые транзисторы на основе оксидов металлов и полупроводников (MOSFET).

Для соединений в цепи мы также рассматриваем четвертую клемму, называемую Базой или Подложкой. Полевые транзисторы контролируют размер и форму канала между истоком и стоком, который создается напряжением, приложенным к затвору.

Полевые транзисторы являются однополярными устройствами, так как для их работы требуются только основные носители заряда (в отличие от BJT, которые являются биполярными транзисторами).

JFET (полевой транзистор)

Полевой транзистор (JFET) — это самый ранний и простой тип полевого транзистора. JFET используются в качестве переключателей, усилителей и резисторов. Этот транзистор является устройством, управляемым напряжением. Ему не нужен ток смещения.

Напряжение между затвором и истоком управляет протеканием электрического тока между истоком и стоком транзистора. Транзисторы JFET доступны как в N-канальном, так и в P-канальном исполнении.

N-канальный JFET

В N-канальном JFET ток течет за счет электронов. Когда между затвором и истоком подается напряжение, между истоком и стоком формируется канал для протекания тока. Этот канал называется N-Channel. В настоящее время N-канальные JFET предпочтительнее, чем P-канальные JFET. Обозначения для N-канального транзистора JFET приведены ниже.

P-Channel JFET

В этом типе JFET ток течет из-за отверстий. Канал между истоком и стоком называется P-Channel. Символы для P-Channel JFET приведены ниже. Здесь стрелки указывают направление тока.

МОП-транзистор

Металлооксид-полупроводниковый полевой транзистор (МОП-транзистор) является наиболее часто используемым и наиболее популярным типом среди всех транзисторов. Название «оксид металла» указывает на то, что область затвора и канал разделены тонким слоем оксида металла (обычно SiO ₂ ).

Следовательно, МОП-транзистор также известен как полевой транзистор с изолированным затвором, поскольку область затвора полностью изолирована от области исток-сток. Существует дополнительная клемма, известная как подложка или корпус, которая является основным полупроводником (кремнием), из которого изготовлен полевой транзистор. Итак, MOSFET имеет четыре вывода: сток, исток, затвор и корпус или подложка.

MOSFET имеет много преимуществ по сравнению с BJT и JFET, в основном он предлагает высокий входной импеданс и низкий выходной импеданс. Он используется в коммутационных и силовых цепях и является основным компонентом технологий проектирования интегральных схем.

Полевые МОП-транзисторы доступны в вариантах истощения и расширения. Кроме того, типы истощения и улучшения подразделяются на типы N-Channel и P-Channel.

N-канальный МОП-транзистор

МОП-транзистор с N-канальной областью между истоком и стоком называется N-канальным МОП-транзистором. Здесь клеммы истока и затвора сильно легированы материалами n-типа, расположенными в сильно легированном полупроводниковом материале p-типа (подложке).

Течение тока между истоком и стоком происходит из-за электронов. Напряжение затвора управляет током, протекающим в цепи. N-канальный MOSFET используется чаще, чем P-канальный MOSFET, потому что подвижность электронов выше, чем подвижность дырок.

Ниже приведены символы и структуры для N-канальных MOSFET-транзисторов (как в режиме расширения, так и в режиме истощения).

P-Channel MOSFET

MOSFET с P-Channel областью между истоком и стоком называется P-Channel MOSFET. Здесь выводы истока и стока сильно легированы материалом P-типа, а подложка легирована материалом N-типа. Течение тока между истоком и стоком происходит из-за концентрации дырок. Приложенное напряжение на затворе будет управлять протеканием тока через область канала.

Символы и структуры для P-Channel MOSFET транзисторов приведены ниже (как в режиме расширения, так и в режиме истощения).

Транзисторы в зависимости от функции

Транзисторы также классифицируются в зависимости от функций (операций или приложений), которые они выполняют. Ниже описаны различные типы транзисторов в зависимости от их функции.

Транзисторы слабого сигнала

Основная функция транзисторов слабого сигнала заключается в усилении слабого сигнала, но иногда эти транзисторы также используются для целей переключения. Транзисторы с малым сигналом доступны на рынке в виде транзисторов NPN и PNP. Обычно мы можем видеть некоторое значение, напечатанное на корпусе малосигнального транзистора, которое указывает hFE транзистора.

В зависимости от этого значения hFE мы можем понять способность транзистора усиливать сигнал. Общедоступные значения hFE находятся в диапазоне от 10 до 500. Значение тока коллектора этих транзисторов составляет от 80 до 600 мА. Этот тип транзисторов работает в диапазоне частот от 1 до 300 МГц. Само название транзистора указывает на то, что эти транзисторы усиливают слабые сигналы, которые используют малые напряжения и токи, например, несколько милливольт и миллиампер тока.

Транзисторы с малым сигналом используются почти во всех типах электронного оборудования, а также эти транзисторы используются в нескольких приложениях, некоторые из них являются переключателями ВКЛ или ВЫКЛ для общего использования, драйвером светодиодных диодов, драйвером реле, функцией отключения звука, схемами таймера. , Инфракрасный диодный усилитель, Цепи питания смещения и т. д.

Малые переключающие транзисторы

Малые переключающие транзисторы — это те транзисторы, которые в основном используются для переключения, но иногда и для усиления. Как и маломощные транзисторы, малые переключающие транзисторы также доступны в форме NPN и PNP, и эти типы транзисторов также имеют значения hFE.

Диапазон значений hFE для этих транзисторов составляет от 10 до 200. При значении hFE 200 транзисторы не являются хорошими усилителями, но они действуют как лучшие переключатели. Значения тока коллектора находятся в диапазоне от 10 до 1000 мА. Эти транзисторы используются в основном в переключающих устройствах.

Силовые транзисторы

Транзисторы, используемые в мощных усилителях и источниках питания, называются силовыми транзисторами. Вывод коллектора этого транзистора подключен к базе металлического устройства, и эта структура действует как радиатор, который рассеивает избыточную мощность для приложений.

Эти типы транзисторов доступны в виде транзисторов NPN, PNP и транзисторов Дарлингтона. Здесь значения тока коллектора находятся в пределах от 1 до 100 А. Диапазон рабочих частот от 1 до 100 МГц. Значения мощности этих транзисторов находятся в диапазоне от 10 до 300 Вт. Само название транзистора указывает на то, что силовые транзисторы используются в приложениях, где требуется большая мощность, высокое напряжение и большой ток.

Высокочастотные транзисторы

Высокочастотные транзисторы используются для слабых сигналов, которые работают на высоких частотах, и они используются в приложениях для высокоскоростного переключения. Высокочастотные транзисторы также называются радиочастотными транзисторами.

Эти транзисторы имеют максимальные значения частоты около 2000 МГц. Значение тока коллектора (I _C ) колеблется от 10 до 600 мА. Эти типы транзисторов также доступны в виде NPN и PNP. Они в основном используются в приложениях для высокочастотных сигналов, а также эти транзисторы должны быть включены или выключены только на высоких скоростях. Эти транзисторы используются в схемах генераторов и усилителей ВЧ, УКВ, УВЧ, CATV и MATV.

Фототранзистор

Фототранзисторы — это транзисторы, которые работают в зависимости от света, т. е. эти транзисторы чувствительны к свету. Простой фототранзистор — это не что иное, как биполярный транзистор, который содержит светочувствительную область вместо базовой клеммы.

Фототранзисторы имеют только 2 вывода вместо 3 (у BJT). Когда светочувствительная область темная, ток в транзисторе не течет, т. е. транзистор находится в выключенном состоянии.

Когда светочувствительная область подвергается воздействию света, на базовой клемме генерируется небольшой ток, который вызывает протекание большого тока от коллектора к эмиттеру. Фототранзисторы доступны как в BJT, так и в FET транзисторах. Они называются фото-BJT и фото-FET.

В отличие от фото-биполярных транзисторов, фото-полевые транзисторы генерируют напряжение затвора с помощью света, который управляет протеканием тока между выводами стока и истока. Photo-FET более чувствительны к свету, чем photo-BJT. Символы для фото-BJT и фото-FET показаны выше.

Однопереходные транзисторы (UJT)

Однопереходные транзисторы (UJT) используются только в качестве переключателей с электрическим управлением. Эти транзисторы не содержат каких-либо характеристик усиления из-за своей конструкции. Обычно это три ведущих транзистора, в которых два называются базовыми выводами, а третий называется эмиттером.

Теперь посмотрим на работу однопереходного транзистора. Если нет разности потенциалов между эмиттером и любой из клемм базы (B1 или B2), то между B1 и B2 протекает небольшой ток.

Если к клемме эмиттера приложено достаточное количество напряжения, то на клемме эмиттера генерируется большой ток, который добавляется к небольшому току между B1 и B2, что вызывает протекание большого тока в транзисторе.

Здесь ток эмиттера является первичным источником тока для управления полным током в транзисторе. Ток между клеммами B1 и B2 очень мал, и по этой причине эти транзисторы не подходят для целей усиления.

 

Классификация, конфигурация, области применения и преимущества

Первоначально транзистор назывался «транзисторным резистором» или «переходным резистором». Это элементарная единица электронных схем. Они настолько интенсивно используются, что вы не можете представить печатную плату без этого компонента. В этой статье речь пойдет о том, что такое транзистор, его конфигурация, классификация, принцип работы, области применения, преимущества и недостатки.

Что такое транзистор

Транзисторы представляют собой электронные устройства, которые являются основным и основным компонентом любых электронных схем. Раньше транзисторы делались из германия, чувствительного к температуре, и постепенно их заменяли кремнием. Кремниевые транзисторы дешевле в производстве. Они являются элементарными единицами микрочипов и компьютеров.

Рис. 1. Физический вид транзистора

Его также можно определить как устройство с тремя выводами, которое состоит из трех отдельных слоев, где два одинаковых слоя находятся между слоями противоположного типа, называемыми «транзисторами».

Слои могут быть двух типов «P», между которыми находится один тип «N», или два слоя «N», между которыми находится один тип «P», как показано на рис.2. Левый терминал называется Излучателем, правый терминал называется Коллектором, а область посередине называется Базой.

Классификация транзисторов

В основном транзисторы бывают трех типов, а именно:

Транзистор с биполярным переходом – определение. ..

Пожалуйста, включите JavaScript0003

• точечных контактных транзисторов
• Полевой транзистор (FET)
• Биполярное соединение транзистор (BJT)

Рис. 2-Классификация транзисторов 934 0 . Рис. 2-Классификация транзисторов 934 9024 9024. были изобретены первые транзисторы, в которых в качестве полупроводника использовался германий, и через него проходили два провода из фосфористой бронзы. Импульсы сильного тока использовались для плавления проводов, и это вызвало диффузию фосфора из проводов в германий, что создало области P-типа вокруг точек. Образовалась PNP-структура, обладающая отрицательным сопротивлением.

Полевой транзистор (FET)

Полевые транзисторы представляют собой три оконечных устройства с затвором, истоком, стоком и подложкой, которые считаются четвертым выводом. Это устройства, управляемые напряжением, которые контролируют размер и форму канала. Поскольку они работают на одном канале, они помечены как униполярные транзисторы. Далее они классифицируются как:

• JFET
• MOSFET

JFET

J соединение G ate F ield- E ffect T Ранзистор представляет собой трехвыводное устройство, которое не требует тока смещения и полностью контролируется напряжением. Они называются устройствами режима истощения, имеющими каналы N-типа и P-типа.

MOSFET

M etal O xide S ilicon F ield E ffect T ransistor is also unipolar transistor having Gate, Source, Drain and Substrate. Двумя режимами работы MOSFET являются режим расширения и режим истощения с каналами N-типа и P-типа.

Биполярный переходной транзистор (BJT)

Переходные транзисторы обычно называются BJT или биполярными переходными транзисторами, имеющими три вывода: эмиттер, базу и коллектор. Ток управляет транзисторами, то есть небольшой ток, протекающий через базу, вызывает большой ток, протекающий от эмиттера к коллектору. BJT включается входным током, который подается на базу.

Они подразделяются на:

• NPN Транзисторы
• PNP Transistors

Рис. 3 – Основная структура и символ схемы NPN – PNP Transistors

. где легированный слой «P» зажат между двумя слоями, легированными «N».

Транзистор PNP

Транзистор PNP представляет собой тип BJT, который состоит из трех слоев, в которых слой с примесью N расположен между двумя слоями с примесью P.

Конфигурации цепи транзистора

Транзистор имеет три вывода, а именно выводы эмиттера, базы и коллектора, но когда он подключен к цепи, требуется четыре вывода. Две клеммы необходимы для входа и две другие для вывода. Следовательно, одна клемма транзистора является общей как для входной, так и для выходной клеммы. Эмиттер и коллектор неизменно имеют прямое и обратное смещение соответственно.

Существует три способа подключения транзистора к цепи, а именно:

• Соединение с общей базой (цепь с общей базой)
• Соединение с общим эмиттером (цепь с общим эмиттером)
• Соединение с общим коллектором (цепь с общим коллектором)

Цепь с общей базой

База как для ввода, так и для вывода. Входной сигнал подается между эмиттером и базой, а выходной сигнал поступает от коллектора и базы. В этом типе схемы ток эмиттера (I _E ), который также является входным током, высок. Следовательно, входное сопротивление низкое.

Рис. 4 – Цепь с общей базой

Из-за обратного напряжения на коллекторе выходное сопротивление велико. Соединение с общей базой редко используется, так как оно не имеет текущего усиления.

Схема с общим эмиттером

Это наиболее широко используемая схема во всех транзисторных приложениях. Эта схема, как показано на рис. 5, имеет общий эмиттер как для входа, так и для выхода. Входной сигнал подается между базой и эмиттером, а выходной сигнал поступает от коллектора и эмиттера. Из-за малого базового тока (I _B ), входное сопротивление очень велико. Рис. 5. Схема с общим эмиттером . Коэффициент усиления по напряжению в этой схеме высокий.

Общая схема коллектора

В схеме этого типа, как показано на рис.6, коллектор является общим как для входа, так и для выхода. Входной сигнал подается между базой и коллектором, а выходной сигнал получается между эмиттером и коллектором.

Рис. 6 – Цепь общего коллектора

Входное сопротивление высокое, а выходное сопротивление низкое по сравнению с другими цепями. Прибавки по напряжению нет. Эта схема находит свое применение в согласовании импедансов.

Как работает транзистор

Чтобы понять принцип работы транзистора, рассмотрим NPN-транзистор, как показано на рис. 6. Переход между эмиттером и базой известен как переход эмиттер-база, который смещен в прямом направлении. Точно так же соединение между базой и коллектором известно как соединение коллектор-база, которое имеет обратное смещение. 9Рис. 7. Базовая схема из NPN-транзистор большое количество носителей заряда (электронов) внедряется в базовую область. Этот ток из области эмиттера называется током эмиттера I _E . Поскольку ток протекает через базу P-типа, небольшое количество электронов объединяется с дырками. Это составляет Базовый ток I _Б . База очень тонкая и слегка легированная, что помогает оставшимся носителям заряда перемещаться в область коллектора.

Обратное смещение коллектора притягивает электроны. Коллектор умеренно легирован и позволяет остальным электронам проходить через него. Отсюда можно сделать вывод, что ток эмиттера представляет собой сумму тока базы и тока коллектора, т.е. I _E = I _B + I _C

0002 Области применения включают:

• Транзисторы используются в генераторах и модуляторах в качестве усилителей.
• Используются в цифровых схемах в качестве переключателей.
• Транзисторы используются в радиочастотных цепях для беспроводных систем.
• Транзисторные переключатели используются в охранной сигнализации, промышленных схемах управления, памяти и микропроцессорах.
• Они используются в драйвере Sub Wordline Driver (SWD) для создания низкочастотных токов.
• МОП-транзисторы используются в схемах прерывателя.
• JFET , МОП-транзистор может выступать в качестве пассивного элемента, такого как резистор.

Преимущества Транзистор

Преимущества:

• Транзисторы имеют компактные размеры.
• Они обеспечивают высокий коэффициент усиления по напряжению и требуют меньшего напряжения питания.
• Не требуют мощности нагрева, так как не имеют нити накала.
• Срок службы транзисторов выше, чем у электронных ламп.
• Упрощено управление цепями высокой мощности.