Diferents tipus de transistors i les seves funcions

El transistor és un component actiu que s’estableix en tots els circuits electrònics. S'utilitzen com a amplificadors i aparells de commutació. Com a amplificadors, s'utilitzen en nivells elevats i baixos, en etapes de freqüència, oscil·ladors, moduladors, detectors i en qualsevol circuit que necessiten realitzar una funció. Als circuits digitals, s’utilitzen com a commutadors. Hi ha un gran nombre de fabricants al voltant del món que produeixen semiconductors (els transistors són membres d’aquesta família d’aparells), de manera que hi ha exactament milers de tipus diferents. Hi ha transistors de baixa, mitjana i alta potència, per funcionar amb freqüències altes i baixes, per funcionar amb tensions de corrent i / o molt altes. Aquest article ofereix una visió general del que és un transistor, dels diferents tipus de transistors i de les seves aplicacions.

Què és un transistor

El transistor és un equip electrònic. Es fabrica a través d’un semiconductor de tipus p i n. Quan un semiconductor es col·loca al centre entre el mateix tipus de semiconductors, la disposició s’anomena transistors. Podem dir que un transistor és la combinació de dos díodes, és una connexió esquena amb esquena. Un transistor és un dispositiu que regula el flux de corrent o tensió i actua com a botó o porta per als senyals electrònics.

Tipus de transistors

Els transistors consten de tres capes de dispositiu semiconductor , cadascun capaç de moure un corrent. Un semiconductor és un material com el germani i el silici que condueix l’electricitat d’una manera “semi-entusiasta”. Es troba entre un conductor genuí, com ara un coure i un aïllant (similar als cables aproximadament embolicats amb plàstic).

Símbol del transistor

S'exposa una forma esquemàtica del transistor n-p-n i p-n-p. En circuit es fa servir una forma dibuixada de connexió. El símbol de fletxa defineix el corrent de l'emissor. En la connexió n-p-n, identifiquem el flux d’electrons cap a l’emissor. Això significa que el corrent conservador surt de l'emissor tal com indica la fletxa de sortida. Igualment, es pot veure que per a la connexió p-n-p, el corrent conservador flueix a l’emissor tal com s’exposa a la fletxa cap a l’interior de la figura.

Transistors PNP i NPN

Hi ha tants tipus de transistors que varien en les seves característiques i cadascun té els seus avantatges i desavantatges. Alguns tipus de transistors s'utilitzen principalment per canviar d'aplicacions. Altres es poden utilitzar tant per a commutació com per a amplificació. Tot i així, altres transistors formen part d'un grup especialitzat, com ara fototransistors , que reaccionen a la quantitat de llum que hi brilla per produir corrent a través d'ella. A continuació es mostra una llista dels diferents tipus de transistors que revisarem les característiques que els creen cadascun

Quins són els dos tipus principals de transistors?

Els transistors es classifiquen en dos tipus com els BJT i ​​els FET.

Transistor de connexió bipolar (BJT)

Transistors de connexió bipolars són transistors formats per 3 regions, la base, el col·lector i l’emissor. Els transistors de connexió bipolar, diferents transistors FET, són dispositius controlats per corrent. Un petit corrent que entra a la regió base del transistor provoca un flux de corrent molt més gran des de l'emissor a la regió del col·lector. Els transistors d’unió bipolars es presenten en dos tipus principals, NPN i PNP. Un transistor NPN és aquell en què la majoria dels portadors actuals són electrons.

L’electró que flueix de l’emissor al col·lector constitueix la base de la majoria del flux de corrent a través del transistor. Els altres tipus de càrrega, els forats, són minoritaris. Els transistors PNP són el contrari. Als transistors PNP, la majoria dels forats actuals de la portadora. Els transistors BJT estan disponibles en dos tipus: PNP i NPN

Pines del transistor de la unió bipolar

Transistor PNP

Aquest transistor és un altre tipus de transistors de connexió bipolar BJT i ​​conté dos materials semiconductors de tipus p. Aquests materials es divideixen a través d’una fina capa de semiconductor de tipus n. En aquests transistors, els portadors de càrrega majoritaris són forats mentre que els portadors de càrrega minoritaris són electrons.

En aquest transistor, el símbol de fletxa indica el flux de corrent convencional. La direcció del flux de corrent en aquest transistor és des del terminal de l’emissor fins al terminal del col·lector. Aquest transistor s’encendrà un cop arrossegat el terminal base a BAIX en comparació amb el terminal emissor. A continuació es mostra el transistor PNP amb un símbol.

Transistor NPN

NPN també és un tipus de transistor de connexió bipolar (BJT) i inclou dos materials semiconductors de tipus n que es divideixen a través d’una fina capa de semiconductor de tipus p. AL transistor NPN, els portadors de càrrega majoritaris són electrons, mentre que els portadors de càrrega minoritaris són forats. Els electrons que flueixen des del terminal de l’emissor fins al terminal del col·lector formaran el flux de corrent dins del terminal base del transistor.

Al transistor, la menor quantitat de subministrament de corrent al terminal base pot provocar una gran quantitat de corrent des del terminal de l'emissor al col·lector. Actualment, els BJT més utilitzats són els transistors NPN, ja que la mobilitat dels electrons és més alta en comparació amb la mobilitat dels forats. A continuació es mostra el transistor NPN amb un símbol.

Transistor d'efecte de camp

Transistors d'efecte de camp es compon de 3 regions, una porta, una font i un desguàs. Els diferents transistors bipolars, els FET, són dispositius controlats per voltatge. Una tensió col·locada a la porta controla el flux de corrent des de la font fins al desguàs del transistor. Els transistors d’efecte de camp tenen una impedància d’entrada molt alta, des de diversos mega ohms (MΩ) de resistència fins a valors molt més grans.

Aquesta alta impedància d’entrada fa que passin molt poc corrent. (Segons la llei d’ohm, el corrent es veu inversament afectat pel valor de la impedància del circuit. Si la impedància és alta, el corrent és molt baix.) Per tant, els FET ambdós treuen molt poc corrent de la font d’alimentació d’un circuit.

Transistors d'efecte de camp

Per tant, això és ideal perquè no molesten els elements de potència del circuit original als quals estan connectats. No faran que es carregui la font d’energia. L’inconvenient dels FET és que no proporcionaran la mateixa amplificació que es podria obtenir amb els transistors bipolars.

Els transistors bipolars són superiors pel fet que proporcionen una amplificació més gran, tot i que els FET són millors ja que causen menys càrrega, són més barats i són més fàcils de fabricar. Els transistors d'efecte de camp es presenten en dos tipus principals: JFET i MOSFET. Els JFET i els MOSFET són molt similars, però els MOSFET tenen valors d’impedància d’entrada encara més elevats que els JFET. Això provoca encara menys càrrega en un circuit. Els transistors FET es classifiquen en dos tipus: JFET i MOSFET.

JFET

El JFET significa transistor Junction-Field-Effect. Això és senzill, així com un tipus inicial de transistors FET que s’utilitzen com resistències, amplificadors, commutadors, etc. Es tracta d’un dispositiu controlat per tensió i que no utilitza cap corrent de polarització. Una vegada que s'aplica la tensió entre els terminals de porta i font, llavors controla el flux de corrent entre la font i el drenatge del transistor JFET.

El Transistor d'efecte de camp de connexió (JUGFET o JFET) no té juntes PN, però en el seu lloc té una part estreta de material semiconductor d'alta resistivitat que forma un 'Canal' de silici tipus N o tipus P perquè les portadores majoritàries passin amb dues connexions elèctriques òhmiques a qualsevol dels extrems normalment anomenats drenatge i font, respectivament.

Transistors d'efecte de camp de connexió

Hi ha dues configuracions bàsiques d’un transistor d’efecte de camp de connexió, el canal N JFET i el canal P JFET. El canal JFET del canal N està dopat amb impureses dels donants, cosa que significa que el flux de corrent a través del canal és negatiu (d’aquí el terme canal N) en forma d’electrons. Aquests transistors són accessibles tant en tipus P com en canal N.

MOSFET

MOSFET o transistor d’efecte de camp semiconductor-òxid metàl·lic s’utilitza amb més freqüència entre tota mena de transistors. Com el seu nom indica, inclou el terminal de la porta metàl·lica. Aquest transistor inclou quatre terminals com a font, drenatge, porta i substrat o cos.

MOSFET

En comparació amb BJT i ​​JFET, els MOSFET tenen diversos avantatges, ja que proporcionen una impedància alta i / p, així com una baixa impedància o / p. Els MOSFET s’utilitzen principalment en circuits de baixa potència, especialment durant el disseny de xips. Aquests transistors estan disponibles en dos tipus, com ara esgotament i millora. A més, aquests tipus es classifiquen en tipus de canal P i canal N.

El principal features of FET inclou el següent.

• És unipolar perquè els portadors de càrrega, com electrons o forats, són responsables de la transmissió.
• A FET, el corrent d’entrada fluirà a causa del biaix invers. Per tant, la impedància d’entrada d’aquest transistor és elevada.
• Quan la tensió o / p del transistor d’efecte de camp es controla a través de la tensió d’entrada de la porta, aquest transistor s’anomena dispositiu controlat per voltatge.
• Al carril de conducció, no hi ha enllaços presents. Per tant, els FET tenen menys soroll en comparació amb els BJT.
• La caracterització del guany es pot fer amb transconductància perquè és la proporció del corrent de canvi o / p i el canvi de tensió d’entrada
• La impedància o / p del FET és baixa.

Advantages of FET

Els avantatges de FET en comparació amb BJT inclouen els següents.

• FET és un dispositiu unipolar mentre que el BJT és un dispositiu bipolar
• FET és un dispositiu impulsat per voltatge mentre que el BJT és un dispositiu impulsat per corrent
• La impedància i / p del FET és elevada, mentre que la BJT és baixa
• El nivell de soroll de FET és baix en comparació amb el BJT
• En FET, l’estabilitat tèrmica és alta mentre que el BJT és baix.
• La caracterització del guany de FET es pot fer mitjançant transconductància mentre que en BJT amb un guany de tensió

Applications of FET

Les aplicacions de FET inclouen el següent.

• Aquests transistors s’utilitzen en diferents circuits per disminuir l’efecte de càrrega.
• S’utilitzen en diversos circuits com oscil·ladors de desplaçament de fase, voltímetres i amplificadors de memòria intermèdia.

FET Terminals

FET té tres terminals com a font, porta i drenatge que no són similars als terminals de BJT. En FET, el terminal Source és similar al terminal Emitter de BJT, mentre que el terminal Gate és similar al terminal Base i terminal de Drain al terminal Collector.

Terminal d'origen

• A FET, el terminal d'origen és aquell a través del qual els transportistes de càrrega entren al canal.
• Això és similar al terminal emissor de BJT
• El terminal d’origen es pot representar amb ‘S’.
• El flux de corrent a través del canal al terminal font es pot especificar com SI.
  Terminal de la porta
• En un FET, el terminal Gate té un paper essencial per controlar el flux de corrent a través del canal.
• El flux de corrent es pot controlar a través del terminal de la porta proporcionant-li una tensió externa.
• El terminal Gate és una barreja de dos terminals que estan connectats internament i estan fortament dopats. La conductivitat del canal es pot modular a través del terminal Gate.
• Això és similar al terminal base de BJT
• El terminal de la porta es pot representar amb ‘G’.
• El flux de corrent a través del canal al terminal Gate es pot especificar com a IG.

Terminal de desguàs

• A FET, el terminal de drenatge és aquell a través del qual els portadors surten del canal.
• Això és anàleg al terminal del col·lector d’un transistor de connexió bipolar.
• La tensió de desguàs a font es designa com a VDS.
• El terminal de desguàs es pot designar com a D.
• El flux de corrent que s’allunya del canal al terminal de desguàs es pot especificar com a ID.

Diferents tipus de transistors

Hi ha diferents tipus de transistors disponibles en funció de la funció, com ara senyal petit, commutació petita, potència, alta freqüència, fototransistor, UJT. Alguns tipus de transistors s'utilitzen principalment per a l'amplificació, en cas contrari.

Petits tipus de senyals de transistors

Els transistors de senyal petits s’utilitzen principalment per amplificar senyals de baix nivell, però també poden funcionar bé com a commutadors. Aquests transistors disponibles mitjançant un valor hFE, que especifica com un transistor amplifica els senyals d'entrada. L’interval de valors típics d’HFE oscil·la entre els 10 i els 500, incloent la classificació de corrent de col·lector (Ic) més alta que oscil·la entre els 80 mA i els 600 mA.

Aquests transistors estan disponibles en dues formes com PNP i NPN. Les freqüències de funcionament més altes d’aquest transistor tenen entre 1 i 300 MHz. Aquests transistors s’utilitzen quan s’amplifiquen petits senyals com uns quants volts i simplement quan s’utilitza un amperi de corrent. Un transistor de potència és aplicable una vegada que s’utilitza una tensió enorme, així com el corrent.

Petits tipus de transistors de commutació

Els transistors de commutació petits s’utilitzen com a interruptors i també com a amplificadors. Els valors típics d’hFE d’aquests transistors van des de 10 fins a 200, incloent-hi el mínim de corrent nominal del col·lector que oscil·la entre 10 mA i 1000 mA. Aquests transistors estan disponibles en dues formes com PNP i NPN

Aquests transistors no són capaços d'amplificar el senyal petit dels transistors, que poden incloure fins a 500 amplificacions. Per tant, això farà que els transistors siguin més útils per canviar, tot i que es poden utilitzar com a amplificadors per obtenir guanys. Una vegada que necessiteu un guany addicional, aquests transistors funcionarien millor com els amplificadors.

Transistors de potència

Aquests transistors són aplicables quan s’utilitza molta energia. El terminal col·lector d’aquest transistor s’alia amb el terminal base de metall de manera que funciona com un dissipador de calor per dissoldre l’excés de potència. El rang de potències típiques oscil·la principalment entre aproximadament 10 W i 300 W, incloses les freqüències que oscil·len entre 1 MHz i 100 MHz.

Transistor de potència

Els valors del corrent de col·lector més alt oscil·laran entre 1A i 100 A. Els transistors de potència estan disponibles en formes PNP i NPN, mentre que el transistor Darlington es presenta en formes PNP o NPN.

Tipus de transistors d'alta freqüència

Els transistors d'alta freqüència s'utilitzen especialment per a senyals petits que funcionen a altes freqüències i s'utilitzen en aplicacions de commutació basades en alta velocitat. Aquests transistors són aplicables en senyals d'alta freqüència i haurien de ser capaços d'encendre / apagar a velocitats extremadament altes.

Les aplicacions dels transistors d’alta freqüència inclouen principalment amplificadors HF, UHF, VHF, MATV i CATV, així com aplicacions d’oscil·ladors. El rang de freqüència màxima nominal és d’uns 2000 MHz i els corrents de col·lector més elevats oscil·len entre els 10 mA i els 600 mA. Aquests es poden obtenir tant en els formularis PNP com NPN.

Fototransistor

Aquests transistors són sensibles a la llum i un tipus comú d’aquest transistor sembla un transistor bipolar on s’elimina el cable base d’aquest transistor i es canvia a través d’una regió sensible a la llum. Per tant, aquest és el motiu pel qual un fototransistor inclou simplement dos terminals en lloc dels tres terminals. Quan la regió exterior es mantingui a l’ombra, el dispositiu s’apagarà.

Fototransistor

Bàsicament, no hi ha flux de corrent des de les regions del col·lector cap a l'emissor. Però, sempre que la regió sensible a la llum s’exposa a la llum del dia, es pot produir una petita quantitat de corrent base per controlar un corrent de col·lector molt alt a emissor.

De manera similar als transistors normals, aquests poden ser tant FET com BJT. Els FET són transistors sensibles a la llum, no com els transistors bipolars fotogràfics, els FET fotogràfics utilitzen llum per produir un voltatge de porta que s’utilitza principalment per controlar un corrent de font de drenatge. Aquests són molt sensibles als canvis de la llum i són més delicats en comparació amb els fototransistors bipolars.

Tipus de transistors de no funcionament

Els transistors Unijunction (UJT) inclouen tres cables que funcionen completament com a interruptors elèctrics, de manera que no s’utilitzen com a amplificadors. Generalment, els transistors funcionen com un interruptor i un amplificador. No obstant això, un UJT no dóna cap tipus d'amplificació a causa del seu disseny. Per tant, no està dissenyat per proporcionar una tensió suficient per a la corrent.

Els cables d'aquests transistors són B1, B2 i un emissor. El funcionament d’aquest transistor és senzill. Quan existeix tensió entre el seu emissor o el terminal base, hi haurà un petit flux de corrent de B2 a B1.

Transistor Unijunction

Els cables de control en altres tipus de transistors proporcionaran un petit corrent addicional mentre que, en UJT, és tot el contrari. La font principal del transistor és el seu corrent emissor. El flux de corrent de B2 a B1 és simplement una petita quantitat de tot el corrent combinat, la qual cosa significa que els UJT no són adequats per a l'amplificació, sinó que són adequats per canviar.

Transistor bipolar d'heterojunció (LGBT)

Els transistors bipolars heterojunció (HBT) AlgaAs / GaAs s’utilitzen per a aplicacions de microones digitals i analògiques amb freqüències tan altes com la banda Ku. Els HBT poden subministrar velocitats de commutació més ràpides que els transistors bipolars de silici, principalment a causa de la reducció de la resistència de la base i de la capacitat del col·lector al substrat. El processament de l’HBT requereix una litografia menys exigent que els FET GaAs, per tant, els HBT poden fabricar-se i tenen un rendiment litogràfic millor.

Aquesta tecnologia també pot proporcionar tensions de ruptura més altes i una concordança d’impedància de banda ampla més fàcil que els FET GaAs. En avaluació amb transistors d’unió bipolars Si (BJT), els HBT mostren una millor presentació en termes d’eficiència d’injecció d’emissor, resistència de base, capacitat de l’emissor base i freqüència de tall. També presenten una bona linealitat, baix soroll de fase i alta eficiència de potència afegida. Els HBT s’utilitzen tant en aplicacions rendibles com d’alta fiabilitat, com ara amplificadors de potència en telèfons mòbils i controladors làser.

Transistor de Darlington

Un transistor Darlington de vegades anomenat 'parell Darlington' és un circuit de transistors que es fabrica a partir de dos transistors. Sidney Darlington la va inventar. És com un transistor, però té una capacitat molt superior per guanyar corrent. El circuit es pot fer a partir de dos transistors discrets o pot estar dins d’un circuit integrat.

El paràmetre hfe amb a Transistor de Darlington es multiplica mútuament cada transistor hfe. El circuit és útil en amplificadors d’àudio o en una sonda que mesura un corrent molt petit que travessa l’aigua. És tan sensible que pot captar el corrent a la pell. Si el connecteu a una peça de metall, podeu crear un botó sensible al tacte.

Transistor de Darlington

Transistor Schottky

Un transistor Schottky és una combinació d’un transistor i un díode Schottky que evita que el transistor es saturi desviant el corrent d’entrada extrem. També s’anomena transistor de subjecció Schottky.

Transistor d'emissors múltiples

Un transistor d'emissors múltiples és un transistor bipolar especialitzat que s'utilitza freqüentment com a entrada de lògica de transistors (TTL) NAND portes lògiques . Els senyals d’entrada s’apliquen als emissors. El corrent del col·lector deixa de fluir simplement, si tots els emissors són impulsats per l’alta tensió lògica, realitzant així un procés lògic NAND mitjançant un únic transistor. Els transistors d’emissors múltiples substitueixen els díodes de DTL i accepten una reducció del temps de commutació i de la dissipació de potència.

MOSFET de doble porta

Una forma de MOSFET que és particularment popular en diverses aplicacions de RF és el MOSFET de doble porta. El MOSFET de doble porta s'utilitza en moltes aplicacions de RF i altres aplicacions on es requereixen dues portes de control en sèrie. El MOSFET de doble porta és fonamentalment una forma de MOSFET on es composen dues portes al llarg del canal una després de l’altra.

D’aquesta manera, ambdues portes influeixen en el nivell de corrent que flueix entre la font i el desguàs. En efecte, l'operació MOSFET de doble porta es pot considerar la mateixa que dos dispositius MOSFET en sèrie. Ambdues portes afecten el funcionament general del MOSFET i, per tant, la sortida. El MOSFET de doble porta es pot utilitzar en moltes aplicacions, com ara mescladors / multiplicadors de RF, amplificadors de RF, amplificadors amb control de guany, etc.

Transistor d’allaus

Un transistor d’allau és un transistor de connexió bipolar dissenyat per a processos a la regió de les seves característiques de tensió col·lector-corrent / col·lector-emissor més enllà de la tensió de ruptura col·lector-emissor, anomenada regió de ruptura d’allaus. Aquesta regió es caracteritza per la ruptura de l’allau, una ocurrència similar a la descàrrega de gasos de Townsend i una resistència diferencial negativa. L’operació a la regió de desglossament d’allaus s’anomena operació en mode d’allau: dóna als transistors d’allau la possibilitat de canviar corrents molt elevats amb temps de pujada i baixada inferiors a un nanosegon (temps de transició).

Els transistors no especialment dissenyats per a aquest propòsit poden tenir propietats d’allau raonablement consistents, per exemple, el 82% de les mostres del commutador d’alta velocitat de 15V 2N2369, fabricades durant un període de 12 anys, eren capaces de generar impulsos de trencament d’allaus amb un temps de pujada de 350 ps o menys, utilitzant una font d'alimentació de 90 V com escriu Jim Williams.

Transistor de difusió

Un transistor de difusió és un transistor de unió bipolar (BJT) format per la difusió de dopants en un substrat semiconductor. El procés de difusió es va implementar més tard que la unió d'aliatge i els processos d'unió creixuts per fabricar BJT. Bell Labs va desenvolupar el primer prototip de transistors de difusió el 1954. Els transistors de difusió originals eren transistors de base difosa.

Aquests transistors encara tenien emissors d’aliatges i, de vegades, col·lectors d’aliatges com els transistors d’aliatge-unió anteriors. Només es va difondre la base al substrat. De vegades, el substrat produïa el col·lector, però en transistors com els transistors difosos de microaliatge de Philco, el substrat era la major part de la base.

Aplicacions de tipus de transistors

L’aplicació adequada dels semiconductors de potència requereix una comprensió de les seves potències màximes i característiques elèctriques, informació que es presenta a la fitxa tècnica del dispositiu. Les bones pràctiques de disseny fan servir límits de fulls de dades i no informació obtinguda de lots de mostra petits. Una classificació és un valor màxim o mínim que estableix un límit en la capacitat del dispositiu. Actuar per sobre de la qualificació pot provocar una degradació irreversible o un error del dispositiu. Les puntuacions màximes signifiquen les capacitats extremes d’un dispositiu. No s’han d’utilitzar com a circumstàncies del disseny.

Una característica és una mesura del rendiment del dispositiu en condicions de funcionament individuals, expressada per valors mínims, característics i / o màxims, o revelada gràficament.

Per tant, tot es tracta què és un transistor i els diferents tipus de transistors i les seves aplicacions. Esperem que tingueu una millor comprensió d’aquest concepte o implementar projectes elèctrics i electrònics Si us plau, doneu els vostres valuosos suggeriments comentant a la secció de comentaris a continuació. Aquí teniu una pregunta, quina és la funció principal d’un transistor?