Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Kuu komponent: transistor

Iga kuu sel aastal uurime teistsugust elektroonilist komponenti, mis viitab sellele, mis see on, kuidas see toimib ja kuidas seda projektides kasutate. Eelmisel kuul kaetud kondensaatorid ja enne seda vaatasime valgusdioodid ja dioodid. Sel kuul uurime tranistoreid! Nagu alati, alustame asju transistorite tutvustamisega Charles Platt 'i oluliste elektrooniliste komponentide enciklopeedia väljavõtte kaudu: 1. köide. Klõpsa paremale, et näha kõiki meie CotM katteid.

Sõna "transistor" kasutatakse iseenesest sageli bipolaarse transistori tähistamiseks, kuna see oli tüüp, mida kõige enam kasutati diskreetsete pooljuhtide valdkonnas. Bipolaarne transistor on siiski õige termin. Mõnikord nimetatakse seda kui bipolaarset transistorit või BJT-d.

Mida see teeb

Bipolaarne transistor võimendab voolu kõikumisi või seda saab kasutada voolu sisse- ja väljalülitamiseks. Oma võimendusrežiimis asendas see vaakumtorud, mida varem kasutati helisignaalide võimendamisel ja paljudes teistes rakendustes. Lülitusrežiimis sarnaneb see releele, kuigi oma „väljalülitatud” olekus võimaldab transistor ikka veel väga väikest vooluhulka, mida nimetatakse lekkeks.

A bipolaarne transistor kirjeldatakse kui eraldi pooljuhtvahendit, kui see on eraldi pakitud, kolme juhtme või kontaktiga. Pakett, mis sisaldab mitut transistorit, on integraallülitus. A Darlingtoni paar Tegelikult sisaldab see kahte transistorit, kuid on siia lisatud diskreetse komponendina, kuna see on sarnaselt pakitud ja toimib nagu üksik transistor.

Kuidas see töötab

Kuigi esimesed transistorid valmistati germaniumist, on silikoonist saanud kõige sagedamini kasutatav materjal. Räni käitub nagu isolaator, puhtas olekus toatemperatuuril, kuid võib olla „dopeeritud” (hoolikalt saastunud) lisanditega, mis tekitavad individuaalsetest aatomitest sidumata elektronide ülejäägi. Tulemuseks on N-tüüpi pooljuht, mida saab indutseerida, et võimaldada elektronide liikumist läbi selle, kui see on eelpingestatud välispingega. Edasi-eelpool tähendab positiivse pinge rakendamist, samas kui tagasipööramisprotsess tähendab selle pinge ümberpööramist.

Teised dopandid võivad tekitada elektronide puudujäägi, mida võib pidada „aukudeks“, mida saab täita elektronidega. Tulemuseks on P-tüüpi pooljuht.

Bipolaarne NPN-transistor koosneb õhukesest keskmisest P-tüüpi kihist, mis on asetatud kahe paksema N-tüüpi kihi vahele. Neid kolme kihti nimetatakse kollektoriks, aluseks ja emitteriks, kusjuures igaüks neist on ühendatud traadiga või kontaktiga. Kui emitterile rakendatakse negatiivset laengut, sundivad elektronid vastastikku tõukuma keskse aluse kihi suunas. Kui alusele rakendatakse ettepoole suunatud nihet (positiivne potentsiaal), kalduvad elektronid alusest välja tõmbuma. Kuid kuna aluskiht on nii õhuke, on elektronid kollektori lähedal. Kui baaspinge suureneb, julgustab täiendav energia elektrone hüppama kollektorisse, kust nad teed positiivse vooluallika juurde, mida võib pidada elektronide veelgi suuremaks puuduseks.

NPN-i bipolaarse transistori emitter emiteerib transistorisse elektrone, samas kui kollektor kogub need alusest ja liigutab need transistrist välja. Oluline on meeles pidada, et kuna elektronidel on negatiivne laeng, liigub elektronide vool negatiivsest positiivseks. Positiivse ja negatiivse voolu mõiste on väljamõeldis, mis eksisteerib ainult ajaloolistel põhjustel. Sellegipoolest osutab transistori skemaatilises sümbolis olev nool tavalise (positiivse-negatiivse) voolu suunas.

PNP-transistoris paikneb õhuke N-tüüpi kiht kahe paksema P-tüüpi kihi vahele, alus on negatiivselt kallutatud emitteri suhtes ja NPN-transistori funktsioon on vastupidine terminite „emitter“ ja „koguja” kujul. “Viitab nüüd elektronide avamisele, mitte elektronidele. Kollektor on aluse suhtes negatiivne ja sellest tulenev positiivne-negatiivne vool voolab emitterist aluseni kollektorisse. PNP-transistori skemaatilises sümbolis olev nool näitab endiselt positiivse voolu suunda.

Variandid

Väikesed signaali transistorid määratletakse maksimaalse kollektori vooluna 500 mA ja maksimaalse kollektori võimsuse hajutamisega 1 watt. Neid saab kasutada madala taseme sisendite heli võimendamiseks ja väikeste voolude vahetamiseks. Määramisel, kas väike signaali transistor saab juhtida induktiivkoormust, näiteks mootorit või relee, pidage meeles, et algne voolutugevus on pikemaajalise töö ajal suurem kui nimivool.

Väikesed lülitus transistorid väikeste signaalitransistoritega spetsifikatsioonis on teatud kattumine, kuid üldiselt on see kiirem reaktsiooniaeg, madalam beetaväärtus ja see võib olla rohkem piiratud kollektori voolu suhtes. Täpsema teabe saamiseks vaadake tootja andmelehte.

Suure sagedusega transistorid neid kasutatakse peamiselt videovõimendites ja ostsillaatorites, on füüsiliselt väikesed ja nende maksimaalne sagedus on kuni 2000 MHz.

Toitetransistorid on määratletud kui võimelised käsitsema vähemalt 1 vatti, kusjuures ülempiirid võivad olla kuni 500 vatti ja 150 amprit. Need on füüsiliselt suuremad kui muud tüübid ning neid võib kasutada helivõimendite väljundstaadiumites ja toiteallikate lülitamisel (vt peatükki toiteallikatest 1. köites). Tavaliselt on neil palju väiksem voolutugevus kui väiksematel transistoridel (20 või 30, mitte 100 või rohkem).

Proovi transistorid on näidatud joonisel paremal. Top: A 2N3055 NPN võimsustransistor. Seda tüüpi tutvustati algselt 1960. aastate lõpus ja neid toodetakse ikka veel. Sageli leidub see toiteseadmetes ja tõukejõuseadmetes ning selle koguvõimsuse hälve on 115 W. Teine rida, vasakul vasakul: üldotstarbeline lülitus-võimendus PNP võimsustransistor, mille võimsus on kuni 50 W. Teine rida, parem parempoolne: kõrgsageduslik lülititransistor, mida kasutatakse valgustusliiteseadiste, muundurite, inverterite, lülitusregulaatorite ja mootori juhtimissüsteemide jaoks. See talub suhteliselt kõrgeid pingeid (kuni 700V kollektori-emitteri piigi) ja on koguvõimsusele kuni 80W. Teine rida, vasak-vasak ja keskne parempoolne: kaks varianti 2N2222 NPN-i väikese signaaliülekandetransistorist, mis esmakordselt kasutati 1960ndatel ja mida kasutatakse endiselt väga laialdaselt. Metallist purk on TO-19 pakend, mis suudab veidi kõrgema võimsuse hajutamise kui odavamast plastikust TO-92 pakendist (1,8 W vs. 1,5 W ja kollektori temperatuur mitte üle 25 kraadi Celsiuse järgi).

Täname lugemise eest ja loodame, et naudite meie kuu komponenti!

Osa

Jätnud Kommentaari