ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2490 ที่ Bell Lab โดย William Shockley, John Bardeen และ Walter Houser Brattain เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของส่วนประกอบดิจิทัลใด ๆ ทรานซิสเตอร์ตัวแรกที่คิดค้นคือ ทรานซิสเตอร์แบบจุดสัมผัส . หน้าที่หลักของไฟล์ ทรานซิสเตอร์ คือการขยายสัญญาณที่อ่อนแอและควบคุมให้สอดคล้องกัน ทรานซิสเตอร์ประนีประนอมกับวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เช่นซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียมหรือแกลเลียม - อาร์เซไนด์ แบ่งออกเป็นสองประเภทตามโครงสร้างของพวกมันคือ BJT- ทรานซิสเตอร์ขั้วต่อสองขั้ว (ทรานซิสเตอร์เช่นทรานซิสเตอร์ทางแยก, ทรานซิสเตอร์ NPN, ทรานซิสเตอร์ PNP) และทรานซิสเตอร์แบบฟิลด์เอฟเฟกต์ (ทรานซิสเตอร์เช่นทรานซิสเตอร์ฟังก์ชันสนธิและทรานซิสเตอร์โลหะออกไซด์, N-channel MOSFET , P-channel MOSFET) และมีฟังก์ชัน (เช่นทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็ก, ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งขนาดเล็ก, ทรานซิสเตอร์กำลัง, ทรานซิสเตอร์ความถี่สูง, โฟโตทรานซิสเตอร์, ทรานซิสเตอร์แบบ Unijunction) ประกอบด้วยสามส่วนหลัก Emitter (E) ฐาน (B) และ Collector (C) หรือแหล่งที่มา (S) ท่อระบายน้ำ (D) และประตู (G)
เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์คืออะไร?
อุปกรณ์สามขั้วซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อควบคุมพิกัดกระแสไฟฟ้าสูงและจัดการระดับพลังงานจำนวนมากในอุปกรณ์หรือวงจรคือทรานซิสเตอร์กำลัง การจำแนกประเภทของทรานซิสเตอร์กำลัง รวมสิ่งต่อไปนี้
- ทรานซิสเตอร์ขั้วต่อสองขั้ว (BJTs)
- ทรานซิสเตอร์สนามผลของสารกึ่งตัวนำโลหะออกไซด์ (มอสเฟต)
- ทรานซิสเตอร์เหนี่ยวนำแบบคงที่ (SITs)
- ทรานซิสเตอร์สองขั้วแบบหุ้มฉนวน (IGBTs)
ไบโพลาร์จังก์ชั่นทรานซิสเตอร์
BJT เป็นทรานซิสเตอร์แบบขั้วต่อสองขั้วซึ่งสามารถจัดการได้สองตัว ขั้ว (รูและอิเล็กตรอน) สามารถใช้เป็นสวิตช์หรือเป็นเครื่องขยายเสียงและเรียกอีกอย่างว่าอุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟฟ้า ต่อไปนี้เป็นลักษณะของไฟล์ เพาเวอร์บีเจที , พวกเขาคือ
- มีขนาดใหญ่ขึ้นเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงสุดไหลผ่านได้
- แรงดันไฟฟ้าพังทลายสูง
- มีความสามารถในการบรรทุกกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นและความสามารถในการจัดการพลังงานสูง
- มีแรงดันไฟฟ้าตกในสถานะสูงกว่า
- แอปพลิเคชั่นพลังงานสูง
MOS- โลหะออกไซด์ - เซมิคอนดักเตอร์สนามผลทรานซิสเตอร์ - (MOSFETs) -FETs
MOSFET เป็นการจำแนกประเภทย่อยของทรานซิสเตอร์ FET ซึ่งเป็นอุปกรณ์สามขั้วที่มีขั้วต้นทางฐานและขั้วท่อระบายน้ำ ฟังก์ชัน MOSFET ขึ้นอยู่กับความกว้างของช่องสัญญาณ นั่นคือถ้าความกว้างของช่องสัญญาณกว้างจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต่อไปนี้เป็นลักษณะของ MOSFET
- เป็นที่รู้จักกันว่าตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า
- ไม่จำเป็นต้องป้อนกระแสไฟฟ้า
- อิมพีแดนซ์อินพุตสูง
ทรานซิสเตอร์เหนี่ยวนำแบบคงที่
เป็นอุปกรณ์ที่มีสามขั้วโดยมีกำลังและความถี่สูงซึ่งเป็นแนวตั้ง ข้อได้เปรียบหลักของทรานซิสเตอร์แบบเหนี่ยวนำคงที่คือมีการสลายแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับทรานซิสเตอร์ FET- สนามเอฟเฟกต์ ต่อไปนี้เป็นลักษณะของทรานซิสเตอร์เหนี่ยวนำคงที่
คงเหนี่ยวนำทรานซิสเตอร์
- ความยาวของช่องสั้น
- เสียงรบกวนน้อยลง
- การเปิดและปิดเพียงไม่กี่วินาที
- ความต้านทานขั้วอยู่ในระดับต่ำ
ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ประตูฉนวน (IGBTs)
ตามชื่อที่แนะนำ IGBT คือการรวมกันของทรานซิสเตอร์ FET และ BJT ที่มีหน้าที่ขึ้นอยู่กับเกตซึ่งทรานซิสเตอร์สามารถเปิดหรือปิดได้ขึ้นอยู่กับเกต มักใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังเช่นอินเวอร์เตอร์ตัวแปลงและแหล่งจ่ายไฟ ต่อไปนี้เป็นลักษณะของทรานซิสเตอร์สองขั้วฉนวนประตู (IGBTs)
ฉนวนประตูสองขั้วทรานซิสเตอร์ - (IGBTs)
- ที่อินพุตของวงจรการสูญเสียจะน้อยลง
- ได้รับพลังงานที่สูงขึ้น
โครงสร้างของทรานซิสเตอร์กำลัง
Power Transistor BJT เป็นอุปกรณ์แนวตั้งที่มีพื้นที่หน้าตัดขนาดใหญ่โดยมีการเชื่อมต่อชั้น P และ N แบบอื่นเข้าด้วยกัน สามารถออกแบบโดยใช้ ป - น - ป หรือ น - พ - น ทรานซิสเตอร์.
pnp และ npn ทรานซิสเตอร์
โครงสร้างต่อไปนี้แสดงประเภท P-N-P ซึ่งประกอบด้วยสามขั้วอิมิตเตอร์ฐานและตัวสะสม ในกรณีที่ขั้วอิมิตเตอร์เชื่อมต่อกับชั้นชนิด n ที่เจือมากด้านล่างซึ่งมีชั้น p ที่เจือพอประมาณที่มีความเข้มข้น 1016 ซม. -3 และชั้น n ที่เจือเล็กน้อยที่มีความเข้มข้น 1014 ซม. -3 ซึ่งมีชื่อเรียกอีกอย่างว่า พื้นที่ดริฟต์ของนักสะสมโดยที่พื้นที่ดริฟท์ของนักสะสมจะตัดสินแรงดันไฟฟ้าเกินพิกัดของอุปกรณ์และที่ด้านล่างจะมีชั้น n + ซึ่งเป็นชั้นชนิด n ที่เจือปนอย่างมากที่มีความเข้มข้น 1019 ซม. -3 ซึ่งตัวเก็บรวบรวมจะถูกแกะสลักไว้ หน้าจอผู้ใช้.
NPN- พลังงานทรานซิสเตอร์ก่อสร้าง
การทำงานของทรานซิสเตอร์กำลัง
เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ BJT ทำงานได้ในสี่ภูมิภาคของการทำงาน
- ตัดภูมิภาค
- พื้นที่ใช้งาน
- พื้นที่กึ่งอิ่มตัว
- ภูมิภาคอิ่มตัวยาก
ทรานซิสเตอร์กำลังกล่าวว่าอยู่ในโหมดตัดการทำงานถ้าทรานซิสเตอร์กำลัง n-p-n เชื่อมต่อแบบย้อนกลับ อคติ ที่ไหน
กรณี (i): ขั้วฐานของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วลบและขั้วอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วบวกและ
กรณี: ขั้วของตัวเก็บรวบรวมของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วลบและขั้วฐานของทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อกับขั้วบวกซึ่งเป็นตัวปล่อยฐานและตัวปล่อยตัวเก็บรวบรวมอยู่ในอคติย้อนกลับ
ตัด - ภูมิภาคของกำลัง - ทรานซิสเตอร์
ดังนั้นจะไม่มีการไหลของกระแสเอาต์พุตไปยังฐานของทรานซิสเตอร์โดยที่ IBE = 0 และจะไม่มีกระแสเอาต์พุตไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อยเนื่องจาก IC = IB = 0 ซึ่งแสดงว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในสถานะปิดที่เป็น a ตัดภูมิภาค แต่กระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อยทำให้ทรานซิสเตอร์จากตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อยเช่น ICEO
ทรานซิสเตอร์จะบอกว่าอยู่ในสถานะไม่ใช้งานก็ต่อเมื่อพื้นที่ตัวปล่อยฐานเป็นไบแอสไปข้างหน้าและไบแอสย้อนกลับของภูมิภาคตัวสะสม ดังนั้นจะมีการไหลของกระแส IB ที่ฐานของทรานซิสเตอร์และการไหลของ IC ปัจจุบันผ่านตัวเก็บรวบรวมเพื่อปล่อยทรานซิสเตอร์ เมื่อ IB เพิ่ม IC ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
แอคทีฟภูมิภาคของพลังงานทรานซิสเตอร์
กล่าวกันว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในช่วงกึ่งอิ่มตัวถ้าตัวปล่อยเบสและฐานตัวสะสมเชื่อมต่อกันในการส่งต่ออคติ ทรานซิสเตอร์ถูกกล่าวว่าอยู่ในความอิ่มตัวอย่างหนักหากตัวปล่อยเบสและฐานตัวสะสมเชื่อมต่อกันในการส่งต่ออคติ
อิ่มตัวภูมิภาคของพลังงานทรานซิสเตอร์
ลักษณะเอาต์พุต V-I ของทรานซิสเตอร์กำลัง
คุณสมบัติเอาต์พุตสามารถปรับเทียบแบบกราฟิกได้ดังที่แสดงด้านล่างโดยแกน x แทน VCE และแกน y แทน IC
ลักษณะการส่งออก
- กราฟด้านล่างแสดงถึงภูมิภาคต่างๆเช่นพื้นที่ตัดออก, พื้นที่ที่ใช้งานอยู่, พื้นที่อิ่มตัวแข็ง, พื้นที่อิ่มตัวเสมือน
- สำหรับค่า VBE ที่แตกต่างกันจะมีค่าปัจจุบันที่แตกต่างกันคือ IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6
- เมื่อใดก็ตามที่ไม่มีการไหลของกระแสหมายความว่าทรานซิสเตอร์ปิดอยู่ แต่กระแสไม่กี่กระแสซึ่งเป็น ICEO
- สำหรับค่าที่เพิ่มขึ้นของ IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. โดยที่ IB0 เป็นค่าต่ำสุดและ IB6 คือค่าสูงสุด เมื่อ VCE เพิ่ม ICE ก็จะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย โดยที่ IC = ßIBดังนั้นอุปกรณ์จึงเรียกว่าอุปกรณ์ควบคุมปัจจุบัน ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์อยู่ในพื้นที่ที่ใช้งานอยู่ซึ่งมีอยู่ในช่วงเวลาหนึ่ง
- เมื่อ IC ถึงค่าสูงสุดทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยนไปที่บริเวณอิ่มตัว
- ในกรณีที่มีภูมิภาคอิ่มตัวสองภูมิภาคเสมือนพื้นที่อิ่มตัวและภูมิภาคอิ่มตัวยาก
- กล่าวกันว่าทรานซิสเตอร์อยู่ในพื้นที่กึ่งอิ่มตัวก็ต่อเมื่อความเร็วในการสลับจากเปิดเป็นปิดหรือปิดเป็นเปิดนั้นเร็ว ความอิ่มตัวประเภทนี้พบได้ในแอปพลิเคชันความถี่กลาง
- ในขณะที่ในบริเวณที่มีการอิ่มตัวอย่างหนักทรานซิสเตอร์ต้องใช้เวลาระยะหนึ่งในการเปลี่ยนจากเปิดเป็นปิดหรือปิดเป็นสถานะเปิด ความอิ่มตัวประเภทนี้พบได้ในการใช้งานความถี่ต่ำ
ข้อดี
ข้อดีของ Power BJT คือ
- แรงดันไฟฟ้าสูง
- ความหนาแน่นของกระแสสูง
- แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าต่ำ
- อัตราขยายของแบนด์วิธมีขนาดใหญ่
ข้อเสีย
ข้อเสียของ Power BJT คือ
- เสถียรภาพทางความร้อนต่ำ
- มันดังกว่า
- การควบคุมค่อนข้างซับซ้อน
การใช้งาน
การใช้พลังงาน BJT คือ
คำถามที่พบบ่อย
1). ความแตกต่างระหว่างทรานซิสเตอร์และทรานซิสเตอร์กำลัง?
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามหรือสี่เทอร์มินัลซึ่งในการใช้กระแสอินพุตกับขั้วคู่ของทรานซิสเตอร์เราสามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงของกระแสในขั้วอื่นของทรานซิสเตอร์นั้นได้ ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์หรือเครื่องขยายเสียง
ในขณะที่ทรานซิสเตอร์กำลังทำหน้าที่เหมือนตัวระบายความร้อนซึ่งช่วยปกป้องวงจรจากความเสียหาย มีขนาดใหญ่กว่าทรานซิสเตอร์ทั่วไป
2). ทรานซิสเตอร์ภูมิภาคใดที่ทำให้สวิตช์จากเปิดเป็นปิดหรือปิดเป็นเปิดได้เร็วขึ้น
ทรานซิสเตอร์กำลังเมื่ออยู่ในความอิ่มตัวเสมือนจะเปลี่ยนจากเปิดเป็นปิดหรือปิดเป็นเปิดได้เร็วขึ้น
3). N ในทรานซิสเตอร์ NPN หรือ PNP หมายถึงอะไร?
N ในทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และ PNP แสดงถึงชนิดของตัวพาประจุที่ใช้ซึ่งอยู่ในประเภท N ตัวพาประจุส่วนใหญ่คืออิเล็กตรอน ดังนั้นใน NPN ผู้ให้บริการประจุชนิด N สองตัวจะถูกประกบด้วย P-type และใน PNP ผู้ให้บริการประจุชนิด N เดี่ยวจะถูกคั่นกลางระหว่างผู้ให้บริการประจุชนิด P สองตัว
4). หน่วยของทรานซิสเตอร์คืออะไร?
หน่วยมาตรฐานของทรานซิสเตอร์สำหรับการวัดทางไฟฟ้าคือแอมแปร์ (A) โวลต์ (V) และโอห์ม (Ω) ตามลำดับ
5). ทรานซิสเตอร์ทำงานกับ ac หรือ dc หรือไม่?
ทรานซิสเตอร์เป็นตัวต้านทานแบบแปรผันที่สามารถทำงานได้ทั้ง AC และ DC แต่ไม่สามารถแปลงจาก AC เป็น DC หรือ DC เป็น AC ได้
ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของ ระบบดิจิทัล มีสองประเภทตามโครงสร้างและขึ้นอยู่กับฟังก์ชันการทำงาน ทรานซิสเตอร์ที่ใช้สำหรับควบคุมแรงดันและกระแสขนาดใหญ่คือเพาเวอร์ BJT (ทรานซิสเตอร์สองขั้ว) เป็นทรานซิสเตอร์กำลัง เป็นที่รู้จักกันในชื่ออุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ทำงานใน 4 ภูมิภาคการตัดการใช้งานการอิ่มตัวเสมือนและความอิ่มตัวของสีแข็งโดยพิจารณาจากวัสดุสิ้นเปลืองที่ให้กับทรานซิสเตอร์ ข้อได้เปรียบหลักของทรานซิสเตอร์กำลังทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์ควบคุมกระแสไฟฟ้า
