Tipi di transistor e loro applicazione

La parola "transistor" è formata da due parole: trasferimento e resistenza. La prima parola è tradotta dall'inglese come "trasmissione", la seconda - "resistenza". In questo modo transistor È un tipo speciale di resistenza, che è regolato dalla tensione tra la base e l'emettitore (corrente di base) transistor bipolarie la tensione tra il gate e la sorgente dei transistor ad effetto di campo.

Inizialmente, furono proposti diversi nomi per questo dispositivo a semiconduttore: un triodo a semiconduttore, un triodo cristallino, un lotatron, ma di conseguenza si concentrarono sul nome "transistor" proposto da John Pierce, un ingegnere americano e scrittore di fantascienza americano, amico di William Shockley.

Per cominciare, immergiamoci un po 'nella storia, quindi consideriamo alcuni tipi di transistor dai componenti elettronici che sono comuni sul mercato oggi.

William Shockley, Walter Brattain e John Bardin, che lavoravano in gruppo nei laboratori Bell Labs, il 16 dicembre 1947 crearono il primo transistor bipolare operativo, dimostrato dagli scienziati ufficialmente e pubblicamente il 23 dicembre di quell'anno. Era un transistor punto.

Dopo quasi due anni e mezzo, apparve il primo transistor a giunzione al germanio, poi un transistor a fusione mesa, elettrochimico e di diffusione, e infine, nel 1958 Texas Instruments pubblicò il primo transistor al silicio, quindi, nel 1959, il primo transistor planare al silicio fu creato da Jean Ernie, di conseguenza, il germanio è stato sostituito dal silicio e la tecnologia planare ha preso il posto della tecnologia principale per la produzione di transistor.

In tutta onestà, notiamo che nel 1956 William Shockley, John Bardin e Walter Brattain ricevettero il premio Nobel per la fisica "per lo studio dei semiconduttori e la scoperta dell'effetto transistor".

Per quanto riguarda i transistor ad effetto di campo, le prime domande di brevetto sono state depositate dalla metà degli anni '20 del 20 ° secolo, ad esempio il fisico Julius Edgar Lilienfeld in Germania brevettò il principio dei transistor ad effetto di campo nel 1928. Tuttavia, il transistor ad effetto di campo diretto fu brevettato per la prima volta nel 1934 dal fisico tedesco Oscar Hail.

Il funzionamento di un transistor ad effetto di campo utilizza fondamentalmente l'effetto elettrostatico del campo, è fisicamente più semplice, perché l'idea dei transistor ad effetto di campo è apparsa prima dell'idea dei transistor bipolari. Il primo transistor ad effetto di campo fu prodotto per la prima volta nel 1960. Di conseguenza, più vicino agli anni '90 del 20 ° secolo, la tecnologia MOS (tecnologia a transistor ad effetto di campo a semiconduttore di ossido di metallo) ha iniziato a dominare in molti settori, incluso il settore IT.

Nella maggior parte delle applicazioni, i transistor hanno sostituito i tubi a vuoto, una vera rivoluzione del silicio si è verificata nella creazione di circuiti integrati. Quindi, oggi nella tecnologia analogica i transistor bipolari sono più spesso utilizzati e nella tecnologia digitale, principalmente transistor ad effetto di campo.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del campo e transistor bipolari - questi sono gli argomenti dei singoli articoli, quindi non ci soffermeremo su queste sottigliezze, ma considereremo l'argomento da un punto di vista puramente pratico con esempi specifici.

Come già sapete, secondo la tecnologia di produzione, i transistor sono divisi in due tipi: effetto di campo e bipolare. A loro volta i bipolari sono divisi per conducibilità in transistor n-p-n di conduttività inversa e transistor p-n-p di conducibilità diretta. I transistor ad effetto di campo sono, rispettivamente, con un canale di tipo n e di tipo p. Il gate del transistor ad effetto di campo può essere isolato (IGBT) o come giunzione pn. ioTransistor GBT vieni con un canale integrato o con un canale indotto.

I campi di applicazione dei transistor sono determinati dalle loro caratteristiche e i transistor possono operare in due modalità: in chiave o in amplificatore.Nel primo caso, il transistor è completamente aperto o completamente chiuso durante il funzionamento, il che consente di controllare la potenza di carichi significativi, utilizzando una piccola corrente per il controllo. E nell'amplificare, o in un altro modo - nella modalità dinamica, la proprietà del transistor viene utilizzata per modificare il segnale di uscita con una piccola variazione nell'ingresso, segnale di controllo. Successivamente, consideriamo esempi di vari transistor.

2N3055 - transistor bipolare n-p-n nel pacchetto TO-3. È popolare come elemento degli stadi di uscita degli amplificatori audio di alta qualità, dove funziona in modalità dinamica. Utilizzato in genere in combinazione con l'assemblaggio p-n-p complementare MJ2955. Questo transistor può funzionare anche in modalità chiave, ad esempio negli inverter a bassa frequenza del trasformatore da 12 a 220 volt 50 Hz, una coppia di 2n3055 controlla un convertitore push-pull.

È interessante notare che la tensione del collettore-emettitore per questo transistor durante il funzionamento può raggiungere 70 volt e gli attuali 15 ampere. La custodia TO-3 consente di fissarlo comodamente su un radiatore, se necessario. Il coefficiente di trasferimento della corrente statica va da 15 a 70, questo è sufficiente per controllare efficacemente anche carichi potenti, nonostante il fatto che la base del transistor possa resistere a correnti fino a 7 ampere. Questo transistor può funzionare a frequenze fino a 3 MHz.

KT315 - una leggenda tra i transistor bipolari a bassa potenza domestici. Questo transistor di tipo n-p-n ha visto per la prima volta la luce del 1967 e fino ad oggi è popolare nell'ambiente radioamatoriale. Una coppia complementare è KT361. Ideale per modalità dinamiche e chiave in circuiti a bassa potenza.

Alla massima tensione ammissibile del collettore-emettitore di 60 volt, questo transistor ad alta frequenza è in grado di far passare una corrente fino a 100 mA attraverso se stesso e la sua frequenza di taglio è di almeno 250 MHz. Il coefficiente di trasferimento corrente raggiunge 350, nonostante il fatto che la corrente di base sia limitata a 50 mA.

Inizialmente, il transistor era prodotto solo in una custodia in plastica KT-13, larga 7 mm e alta 6 mm, ma recentemente può essere trovato anche nella custodia TO-92, ad esempio, prodotto da Integral OJSC.

KP501 - transistor di gate isolato a canale n a bassa potenza. Ha un canale n arricchito, la cui resistenza è da 10 a 15 Ohm, a seconda della modifica (A, B, C). Questo transistor è progettato, in quanto posizionato dal produttore, per l'uso in apparecchiature di comunicazione, telefoni e altre apparecchiature elettroniche.

Questo transistor può essere chiamato un segnale. Piccolo pacchetto TO-92, massima tensione di drain-source - fino a 240 volt, massima corrente di drain - fino a 180 mA. Capacità dell'otturatore inferiore a 100 pF. È particolarmente degno di nota che la tensione di soglia dell'otturatore va da 1 a 3 volt, il che consente di implementare il controllo con costi molto, molto bassi. Ideale come convertitore di livello del segnale.

irf3205 - Transistor ad effetto di campo HEXFET a canale n. È popolare come chiave di accensione per potenziare gli inverter ad alta frequenza, ad esempio quelli automobilistici. Attraverso la connessione parallela di più edifici, è possibile costruire convertitori progettati per correnti significative.

La corrente massima per uno di questi transistor raggiunge i 75A (la costruzione dell'involucro TO-220 lo limita) e la tensione massima di drain-source è di 55 volt. La resistenza del canale è di soli 8 mOhm. Una capacità dell'otturatore di 3250 pF richiede l'uso di un potente driver per il controllo ad alte frequenze, ma oggi questo non è un problema.

FGA25N120ANTD Transistor bipolare a gate isolato di potenza (IGBT) in confezione TO-3P. In grado di resistere alla sorgente di drain di tensione 1200 volt, la corrente di drain massima è di 50 ampere. La caratteristica di produzione dei moderni transistor IGBT di questo livello ci consente di classificarli come quelli ad alta tensione.

Lo scopo sono convertitori di potenza di tipo inverter, come riscaldatori a induzione, saldatrici e altri convertitori ad alta frequenza, progettati per l'alimentazione ad alta tensione. Ideale per convertitori risonanti a ponte e semiponte ad alta potenza, nonché per il funzionamento in condizioni di commutazione difficili, è presente un diodo ad alta velocità incorporato.

Abbiamo esaminato qui solo alcuni tipi di transistor, e questa è solo una piccola parte dell'abbondanza di modelli di componenti elettronici oggi sul mercato.

In un modo o nell'altro, puoi facilmente scegliere il transistor appropriato per i tuoi scopi, poiché la documentazione per loro è disponibile oggi sotto forma di schede tecniche, in cui tutte le caratteristiche sono presentate in modo completo. I tipi di casi di transistor moderni sono diversi e per lo stesso modello sono spesso disponibili versioni SMD e output.