Jeffrey Cross
Jeffrey Cross

Komponenta mjeseca: Tranzistor

Svakog mjeseca ove godine istražujemo drugu elektroničku komponentu, istražujući što je to, kako funkcionira i kako je koristite u projektima. Prošli mjesec smo pokrili kondenzatore, a prije toga smo pogledali LED diode i diode. Ovaj mjesec ispitujemo tranzistore! Kao i uvijek, započet ćemo s uvodom u tranzistore putem uređenog isječka iz Charles Plattove osnovne Enciklopedije elektroničkih komponenata: Svezak 1. Kliknite na sliku desno da biste vidjeli sve naše CotM pokrivenosti.

Riječ tranzistor, sam po sebi, često se koristi za označavanje bipolarnog tranzistora, jer je to tip koji je postao najčešće korišten u području diskretnih poluvodiča. Međutim, bipolarni tranzistor je ispravan pojam. To se ponekad naziva i bipolarni tranzistor ili BJT.

Što to radi

Bipolarni tranzistor pojačava fluktuacije struje ili se može koristiti za uključivanje i isključivanje struje. U svom modu pojačanja, zamijenio je vakuumske cijevi koje su se ranije koristile za pojačavanje audio signala i mnoge druge primjene. U svom modu prebacivanja podsjeća na relej, iako tranzistor u svom "isključenom" stanju još uvijek dopušta vrlo malu količinu struje, poznatu kao propuštanje.

bipolarni tranzistor je opisan kao diskretni poluvodički uređaj kada je pojedinačno zapakiran, s tri vodila ili kontakata. Paket koji sadrži više tranzistora je integrirani krug, Darlingtonov par zapravo sadrži dva tranzistora, ali je ovdje uključena kao diskretna komponenta jer je pakirana na sličan način i funkcionira kao jedan tranzistor.

Kako radi

Iako su najraniji tranzistori proizvedeni iz germanija, silicij je postao najčešće korišteni materijal. Silicij se ponaša kao izolator, u čistom stanju na sobnoj temperaturi, ali može biti "dopiran" (pažljivo kontaminiran) s nečistoćama koje unose višak elektrona nevezanih od pojedinačnih atoma. Rezultat je poluvodič N-tipa koji se može inducirati kako bi omogućio kretanje elektrona kroz njega, ako je pristran s vanjskim naponom. Prednja skretnica znači primjenu pozitivnog napona, dok obrnuta prednaponost znači obrnuti taj napon.

Drugi dodaci mogu stvoriti manjak elektrona, što se može smatrati viškom „rupa“ koje se mogu popuniti elektronima. Rezultat je poluvodič P-tipa.

Bipolarni NPN tranzistor sastoji se od tankog sloja P-sloja spojenog između dva deblja sloja N-tipa. Tri sloja nazivaju se kolektor, baza i emiter, sa žicom ili kontaktom pričvršćenim na svaki od njih. Kada se negativni naboj nanese na odašiljač, elektroni su prisiljeni međusobnim odbijanjem prema središnjem osnovnom sloju. Ako se na bazu primijeni naprijed pristranost (pozitivni potencijal), elektroni će privući kroz bazu. Međutim, budući da je osnovni sloj toliko tanak, elektroni su sada blizu kolektora. Ako se napon baze poveća, dodatna energija potiče elektrone da skoče u kolektor, odakle će stići do pozitivnog izvora struje, što se može smatrati da ima još veći deficit elektrona.

Dakle, odašiljač NPN bipolarnog tranzistora emitira elektrone u tranzistor, dok ih kolektor skuplja iz baze i pomiče van iz tranzistora. Važno je zapamtiti da budući da elektroni nose negativan naboj, protok elektrona prelazi iz negativnog u pozitivan. Koncept pozitivne na negativnu struju je fikcija koja postoji samo iz povijesnih razloga. Ipak, strelica u shematskom simbolu tranzistora pokazuje u smjeru konvencionalne (pozitivno-negativne) struje.

U PNP tranzistoru, tanki sloj N-tipa je u sendviču između dva deblja sloja P-tipa, baza je negativno pristrana u odnosu na odašiljač, a funkcija NPN tranzistora je obrnuta, kao što su termini "emiter" i "kolektor" "Sada se odnose na kretanje elektrona-rupa, a ne elektrona. Kolektor je negativan u odnosu na bazu, a rezultirajući strujni protok pozitivno-negativan od emitera do baze na kolektor. Strelica u shematskom simbolu PNP tranzistora još uvijek pokazuje smjer pozitivnog strujanja struje.

varijante

Mali tranzistori signala definirane su kao maksimalna struja kolektora od 500 mA i maksimalna disipacija snage kolektora od 1 vata. Mogu se koristiti za audio pojačanje niskih razina ulaza i za prebacivanje malih struja. Prilikom utvrđivanja može li tranzistor malog signala kontrolirati induktivno opterećenje kao što je motor ili svitak releja, imajte na umu da će početni strujni udar biti veći od nazivnog struje tijekom trajanja rada.

Mali preklopni tranzistori imaju neke preklapanja u specifikaciji s malim tranzistorima signala, ali općenito imaju brže vrijeme odziva, nižu beta vrijednost i mogu biti ograničeniji u toleranciji za struju kolektora. Pojedinosti potražite u podatkovnoj tablici proizvođača.

Visokofrekventni tranzistori primarno se koriste u video pojačalima i oscilatorima, fizički su mali i imaju maksimalnu frekvenciju od čak 2000 MHz.

Energetski tranzistori su definirani kao sposobni za rukovanje s najmanje 1 W, s gornjim granicama koje mogu biti i do 500 W i 150 A. Oni su fizički veći od ostalih tipova i mogu se koristiti u izlaznim fazama audio pojačala, te u prekidačkim izvorima napajanja (vidi poglavlje o izvorima napajanja u svesku 1). Obično imaju mnogo manju struju od manjih tranzistora (20 ili 30 naspram 100 ili više).

Primjeri tranzistora prikazani su na slici desno. Vrh: 2N3055 NPN tranzistor snage. Ovaj tip je izvorno uveden kasnih 1960-ih, a verzije se još uvijek proizvode. Često se nalazi u izvorima napajanja i u push-pull pojačalima snage i ima ukupnu snagu rasipanja od 115W. Drugi red, krajnje lijevo: opće namjene preklopno pojačanje PNP tranzistora snage do 50 W rasipanja snage. Drugi red, krajnje desno: Visokofrekventni tranzistor za uporabu u balastu rasvjete, pretvaračima, pretvaračima, prekidačkim regulatorima i sustavima upravljanja motorom. Tolerira relativno visoke napone (do 700V vrh kolektora-emitera) i može se potrošiti do 80 W ukupne snage. Drugi red, lijevo-sredina i desno-desno: Dvije inačice 2N2222 NPN tranzistora s malim signalom, prvi put uveden šezdesetih godina prošlog stoljeća, i još uvijek vrlo široko korišten. Metalni limenka je TO-19 paket, sposoban za nešto višu rasipanje snage od jeftinijeg plastičnog TO-92 paketa (1.8W u odnosu na 1.5W s temperaturom kolektora ne većom od 25 stupnjeva).

Hvala za čitanje i nadamo se da ćete uživati ​​u našoj komponenti mjesečnog prikaza!

Udio

Ostavite Komentar