Tranzistor je polovodičové zařízení, které vynalezli v roce 1947 v Bell Lab William Shockley, John Bardeen a Walter Houser Brattain. Je základním stavebním kamenem všech digitálních komponent. Úplně první vynalezený tranzistor byl a tranzistor s bodovým kontaktem . Hlavní funkcí a tranzistor je zesílit slabé signály a podle toho je regulovat. Tranzistor kompromisy polovodičových materiálů, jako je křemík nebo germanium nebo gallium-arsenid. Existují dva typy založené na jejich struktuře: BJT - bipolární spojovací tranzistor (tranzistory jako Junction tranzistor, NPN tranzistor, PNP tranzistor) a FET - tranzistor s efektem pole (tranzistory jako tranzistor s přechodovou funkcí a tranzistor s oxidem kovu, N-kanálový MOSFET , P-kanál MOSFET) a tam funkce (jako tranzistor malého signálu, malý spínací tranzistor, výkonový tranzistor, vysokofrekvenční tranzistor, fototranzistor, tranzistory Unijunction). Skládá se ze tří hlavních částí Vysílač (E), Základna (B) a Sběratel (C) nebo Zdroj (S), odtok (D) a brána (G).

Co je to výkonový tranzistor?

Tříkoncovým zařízením, které je navrženo speciálně pro řízení vysokého proudu - napětí a zvládnutí velkého počtu úrovní výkonu v zařízení nebo obvodu, je výkonový tranzistor. The klasifikace výkonového tranzistoru zahrnout následující.

Bipolární spojovací tranzistor (BJT)
Polovodičový tranzistor s efektem pole z oxidu kovu (MOSFETy)
Statický indukční tranzistor (SIT)
Bipolární tranzistor s izolovanou bránou (IGBT).

Bipolární tranzistor

BJT je bipolární spojovací tranzistor, který je schopen zpracovat dva polarity (díry a elektrony), může být použit jako spínač nebo jako zesilovač a také známý jako zařízení pro řízení proudu. Následuje charakteristika a Síla BJT , oni jsou

Má větší velikost, takže jím může protékat maximální proud
Průrazné napětí je vysoké
Má vyšší proudový výkon a schopnost manipulace s vysokým výkonem
Má vyšší pokles napětí v zapnutém stavu
Vysoce výkonná aplikace.

MOS-oxid kovu-polovodičový tranzistor s efektem pole (MOSFET) -FET

MOSFET je subklasifikace tranzistoru FET. Jedná se o tříkoncové zařízení obsahující svorky zdroje, základny a odtoku. Funkce MOSFET závisí na šířce kanálu. To znamená, že pokud je šířka kanálu široká, funguje efektivně. Následuje charakteristika MOSFETu,

Je také známý jako regulátor napětí
Není potřeba žádný vstupní proud
Vysoká vstupní impedance.

Statický indukční tranzistor

Jedná se o zařízení, které má tři terminály s vysokým výkonem a frekvencí, které jsou svisle orientovány. Hlavní výhodou statického indukčního tranzistoru je, že má vyšší poruchu napětí ve srovnání s tranzistorem s efektem pole FET. Následuje charakteristika statického indukčního tranzistoru,

staticko-indukční tranzistor

Délka kanálu je krátká
Hluk je menší
Zapnutí a vypnutí je několik sekund
Odpor terminálu je nízký.

Bipolární tranzistor s izolovanou bránou (IGBT)

Jak název napovídá, IGBT je kombinací tranzistoru FET a BJT, jehož funkce je založena na jeho bráně, kde lze tranzistor zapínat a vypínat v závislosti na bráně. Obvykle se používají v zařízeních výkonové elektroniky, jako jsou střídače, převaděče a napájecí zdroje. Níže jsou uvedeny charakteristiky bipolárního tranzistoru s izolovanou bránou (IGBT),

izolovaný hradlový bipolární tranzistor (IGBT)

Na vstupu do obvodu jsou ztráty menší
vyšší energetický zisk.

Struktura výkonového tranzistoru

Výkonový tranzistor BJT je vertikálně orientované zařízení, které má velkou plochu průřezu, přičemž jsou vzájemně propojeny alternativní vrstvy typu P a N. Může být navržen pomocí P-N-P nebo N-P-N tranzistor.

pnp-a-npn-tranzistor

Následující konstrukce ukazuje typ P-N-P, který se skládá ze tří terminálů emitor, základna a kolektor. Tam, kde je emitorový terminál připojen k vysoce dotované vrstvě n-typu, pod kterou je přítomna mírně dopovaná p-vrstva o koncentraci 1016 cm-3 a lehce dotovaná n-vrstva o koncentraci 1014 cm-3, která je také pojmenována jako oblast driftu kolektoru, kde oblast driftu kolektoru rozhoduje o průrazném napětí zařízení a ve spodní části má vrstvu n +, což je vysoce dotovaná vrstva typu n o koncentraci 1019 cm-3, kde je kolektor odleptán pro uživatelské rozhraní.

Konstrukce NPN-výkonový tranzistor

Provoz výkonového tranzistoru

Výkonový tranzistor BJT pracuje ve čtyřech oblastech provozu, ve kterých jsou

Odříznutý region
Aktivní region
Kvazi oblast nasycení
Oblast tvrdé saturace.

O výkonovém tranzistoru se říká, že je v režimu odpojení, pokud je výkonový tranzistor n-p-n připojen opačně zaujatost kde

případ (i): Základní svorka tranzistoru je připojena k zápornému pólu a emitorové svorky tranzistoru jsou připojeny k kladnému a

případy: Svorka kolektoru tranzistoru je připojena k zápornému pólu a svorka základny tranzistoru je připojena k kladnému pólu, tj. Základny-emitoru a kolektor-emitor je v opačném zkreslení.

mezní oblast výkonového tranzistoru

Proto nebude proudit výstupní proud k základně tranzistoru, kde IBE = 0, a také nebude proudit žádný výstupní proud přes kolektor k emitoru, protože IC = IB = 0, což znamená, že tranzistor je ve vypnutém stavu, což je odříznutý region. Malý zlomek svodového proudu ale vrhá tranzistor z kolektoru na emitor, tj. ICEO.

O tranzistoru se říká, že je neaktivní, pouze když je oblast základny-emitoru předpětí dopředu a oblast kolektoru báze zpětného předpětí. Proto bude proud báze IB v bázi tranzistoru a tok proudu IC přes kolektor k emitoru tranzistoru. Když IB zvyšuje IC, také se zvyšuje.

aktivní oblast výkonového tranzistoru

Tranzistor se říká, že je ve fázi kvazi nasycení, pokud jsou základna-emitor a kolektor-základna spojeny v předpětí. O tranzistoru se říká, že je v tvrdé saturaci, pokud jsou základna-emitor a kolektor-základna spojeny v předpětí.

saturační oblast výkonového tranzistoru

Výstupní charakteristiky VI výkonového tranzistoru

Výstupní charakteristiky lze kalibrovat graficky, jak je znázorněno níže, kde osa x představuje VCE a osa y představuje IC.

výstupní charakteristiky

Níže uvedený graf představuje různé oblasti, jako je mezní oblast, aktivní oblast, oblast tvrdé saturace, oblast kvazi saturace.
Pro různé hodnoty VBE existují různé aktuální hodnoty IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
Kdykoli neprotéká žádný proud, znamená to, že tranzistor je vypnutý. Ale jen málo proudů, které jsou ICEO.
Pro zvýšenou hodnotu IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. Kde IB0 je minimální hodnota a IB6 je maximální hodnota. Když se zvýší VCE, mírně se zvýší i ICE. Kde IC = ßIB, proto je zařízení známé jako aktuální řídicí zařízení. Což znamená, že se zařízení nachází v aktivní oblasti, která existuje po určitou dobu.
Jakmile IC dosáhne maxima, přepne se tranzistor do oblasti nasycení.
Kde má dvě oblasti nasycení, oblast kvazi nasycení a oblast tvrdé nasycení.
O tranzistoru se říká, že je v oblasti kvazi saturace právě tehdy, když je rychlost přepínání ze zapnuto na vypnuto nebo vypnuto na zapnuto vysoká. Tento typ nasycení je pozorován ve středofrekvenční aplikaci.
Zatímco v oblasti s tvrdým nasycením vyžaduje tranzistor určitou dobu, než se přepne ze stavu zapnuto do stavu vypnuto nebo vypnuto do stavu zapnuto. Tento typ sytosti je pozorován u nízkofrekvenčních aplikací.

Výhody

Výhody power BJT jsou,

Zisk napětí je vysoký
Hustota proudu je vysoká
Dopředné napětí je nízké
Zisk šířky pásma je velký.

Nevýhody

Nevýhody silového BJT jsou,

Tepelná stabilita je nízká
Je to hlučnější
Ovládání je trochu složité.

Aplikace

Aplikace power BJT jsou,

Spínané napájecí zdroje ( SMPS )
Relé
Výkonové zesilovače
Měniče DC na AC
Obvody řízení výkonu.

Časté dotazy

1). Rozdíl mezi tranzistorem a výkonovým tranzistorem?

Tranzistor je elektronické zařízení se třemi nebo čtyřmi svorkami, kde při aplikaci vstupního proudu na dvojici svorek tranzistoru lze pozorovat změnu proudu v jiné svorce tohoto tranzistoru. Tranzistor funguje jako spínač nebo zesilovač.

Zatímco výkonový tranzistor funguje jako chladič, který chrání obvod před poškozením. Je větší než normální tranzistor.

2). Která oblast tranzistoru umožňuje rychlejší přepínání ze zapnuto na vypnuto nebo vypnuto na zapnuto?

Výkonový tranzistor, když je v kvazi saturaci, se přepíná rychleji ze zapnuto na vypnuto nebo vypnuto na zapnuto.

3). Co znamená N v NPN nebo PNP tranzistoru?

N v tranzistoru typu NPN a PNP představuje typ použitého nosiče náboje, který je u typu N většinovým nosičem náboje elektron. Proto jsou v NPN dva nosiče náboje typu N vloženy do typu P a v PNP je jeden nosič náboje typu N vložen mezi dva nosiče náboje typu P.

4). Jaká je jednotka tranzistoru?

Standardní jednotky tranzistoru pro elektrické měření jsou Ampér (A), Volt (V) a Ohm (Ω).

5). Funguje tranzistor na střídavý nebo stejnosměrný proud?

Tranzistor je proměnný rezistor, který může pracovat na střídavém i stejnosměrném proudu, ale nemůže převádět ze střídavého proudu na stejnosměrný nebo stejnosměrný proud na střídavý proud.

Tranzistor základní složka a digitální systém , jsou dvou typů založených na jejich struktuře a na jejich funkčnosti. Tranzistor, který se používá k řízení velkého napětí a proudu, je výkonový BJT (bipolární tranzistor) je výkonový tranzistor. Je také známé jako zařízení pro řízení napětí a proudu, které pracuje ve 4 regionech cut-off, aktivní, kvazi saturace a tvrdé saturace na základě dodávek daných tranzistoru. Hlavní výhodou výkonového tranzistoru je, že funguje jako zařízení pro řízení proudu.