ประเภทของทรานซิสเตอร์และการใช้งาน

คำว่า "transistor" ประกอบด้วยสองคำ: transfer และ resistor คำแรกแปลจากภาษาอังกฤษว่า "การส่ง" คำที่สอง - "การต่อต้าน" ด้วยวิธีนี้ ทรานซิสเตอร์ เป็นความต้านทานชนิดพิเศษซึ่งควบคุมโดยแรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและตัวปล่อย (ฐานกระแส) ที่ ทรานซิสเตอร์สองขั้วและแรงดันไฟฟ้าระหว่างเกตและแหล่งกำเนิดของทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า

ในขั้นต้นมีการเสนอชื่อหลายชื่อสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์นี้: เซมิคอนดักเตอร์ triode, ผลึก triode, lotatron แต่เป็นผลให้พวกเขามุ่งเน้นไปที่ชื่อ "ทรานซิสเตอร์" เสนอโดยจอห์นเพียร์ซวิศวกรชาวอเมริกันและนักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์

ในการเริ่มต้นเราจะกระโดดเข้าไปในประวัติศาสตร์เล็กน้อยจากนั้นเราจะพิจารณาทรานซิสเตอร์บางประเภทจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่พบเห็นได้ทั่วไปในตลาดในปัจจุบัน

William Shockley, Walter Brattain และ John Bardin ทำงานเป็นทีมในห้องปฏิบัติการ Bell Labs เมื่อวันที่ 16 ธันวาคม 1947 ได้สร้างทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ปฏิบัติการครั้งแรกซึ่งแสดงโดยนักวิทยาศาสตร์อย่างเป็นทางการและเปิดเผยต่อสาธารณะในวันที่ 23 ธันวาคมของปีนั้น มันเป็นทรานซิสเตอร์จุด

หลังจากเกือบสองปีครึ่งทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียมจังก์ชั่นแรกปรากฏขึ้นจากนั้นก็หลอมละลายด้วยไฟฟ้าเคมีการแพร่กระจายของเมซ่าและในที่สุดในปี 1958 Texas Instruments เปิดตัวซิลิคอนทรานซิสเตอร์ตัวแรกจากนั้นในปี 1959 ทรานซิสเตอร์ซิลิคอนระนาบแรกถูกสร้างขึ้นโดย Jean Ernie ด้วยเหตุนี้เจอร์เมเนียมจึงถูกแทนที่ด้วยซิลิคอนและเทคโนโลยีภาพถ่ายมีความภาคภูมิใจในเทคโนโลยีหลักสำหรับการผลิตทรานซิสเตอร์

ในความเป็นธรรมเราทราบว่าในปี 1956 William Shockley John Bardin และ Walter Brattain ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ "สำหรับการศึกษาเซมิคอนดักเตอร์และการค้นพบเอฟเฟกต์ทรานซิสเตอร์"

สำหรับทรานซิสเตอร์ภาคสนามการยื่นขอจดสิทธิบัตรครั้งแรกนับตั้งแต่กลางทศวรรษที่ 20 ของศตวรรษที่ 20 เช่นนักฟิสิกส์ Julius Edgar Lilienfeld ในเยอรมนีได้จดสิทธิบัตรหลักการทรานซิสเตอร์ภาคสนามในปี 2471 อย่างไรก็ตามทรานซิสเตอร์สนามผลโดยตรงได้รับการจดสิทธิบัตรเป็นครั้งแรกในปี 1934 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Oscar Hail

การทำงานของทรานซิสเตอร์สนามเอฟเฟกต์โดยทั่วไปใช้สนามไฟฟ้าผลมันเป็นเรื่องง่ายกว่าเพราะความคิดของสนามผลทรานซิสเตอร์ปรากฏก่อนหน้านี้กว่าความคิดของทรานซิสเตอร์สองขั้ว ทรานซิสเตอร์สนามผลแรกถูกผลิตขึ้นเป็นครั้งแรกในปี 2503 เป็นผลให้ใกล้กับ 90s ของศตวรรษที่ 20 เทคโนโลยี MOS (เทคโนโลยีทรานซิสเตอร์ภาคสนามโลหะ - ออกไซด์ - เซมิคอนดักเตอร์) เริ่มครอบงำในหลายอุตสาหกรรมรวมถึงภาคไอที

ในการใช้งานส่วนใหญ่ทรานซิสเตอร์ได้เปลี่ยนหลอดสูญญากาศการปฏิวัติซิลิกอนที่เกิดขึ้นจริงในการสร้างวงจรรวม ดังนั้นวันนี้ในทรานซิสเตอร์แบบอะนาล็อกเทคโนโลยีอนาล็อกมักจะใช้บ่อยขึ้นและในเทคโนโลยีดิจิตอล - ส่วนใหญ่เป็นทรานซิสเตอร์สนามผล

อุปกรณ์และหลักการทำงานของภาคสนามและ ทรานซิสเตอร์สองขั้ว - นี่คือหัวข้อของบทความแต่ละบทความดังนั้นเราจะไม่อยู่ในรายละเอียดปลีกย่อยเหล่านี้ แต่พิจารณาเรื่องจากมุมมองเชิงปฏิบัติอย่างแท้จริงพร้อมตัวอย่างเฉพาะ

ดังที่คุณทราบแล้วตามเทคโนโลยีการผลิตทรานซิสเตอร์แบ่งออกเป็นสองประเภท: ผลกระทบของสนามและสองขั้ว ในทางกลับกันจะถูกแบ่งตามการนำไฟฟ้าเป็นทรานซิสเตอร์ n-p-n ของการนำย้อนกลับและทรานซิสเตอร์ p-n-p ของการนำโดยตรง ทรานซิสเตอร์สนามแม่เหล็กตามลำดับด้วย n- ประเภทและ p- ประเภทช่องทาง เกตทรานซิสเตอร์สนามผลสามารถแยกได้ (IGBTs) หรือเป็นทางแยก pn ผมทรานซิสเตอร์ GBT มาพร้อมกับช่องสัญญาณในตัวหรือช่องทางเหนี่ยวนำ

สนามของการประยุกต์ใช้ทรานซิสเตอร์นั้นพิจารณาจากลักษณะของพวกเขาและทรานซิสเตอร์สามารถทำงานได้ในสองโหมด: ในคีย์หรือในแอมป์ในกรณีแรกทรานซิสเตอร์เปิดอย่างสมบูรณ์หรือปิดสนิทระหว่างการใช้งานซึ่งช่วยให้คุณสามารถควบคุมแหล่งจ่ายไฟของโหลดที่สำคัญโดยใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กสำหรับการควบคุม และในการขยายสัญญาณหรือในอีกทางหนึ่ง - ในโหมดไดนามิกคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์จะใช้ในการเปลี่ยนสัญญาณเอาต์พุตด้วยการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในอินพุตสัญญาณควบคุม ต่อไปเราจะพิจารณาตัวอย่างของทรานซิสเตอร์ต่างๆ

2N3055 - ไบโพลาร์ n-p-n-transistor ในแพ็คเกจ TO-3. เป็นที่นิยมในฐานะองค์ประกอบของขั้นตอนเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์เสียงคุณภาพสูงที่ใช้งานได้ในโหมดไดนามิก โดยทั่วไปจะใช้ร่วมกับชุดประกอบ p-n-p MJ2955 ทรานซิสเตอร์นี้ยังสามารถทำงานในโหมดคีย์เช่นในหม้อแปลงอินเวอร์เตอร์ความถี่ต่ำ 12 ถึง 220 โวลต์ 50 เฮิร์ตคู่ของ 2n3055 ควบคุมตัวแปลงแบบกดดึง

เป็นที่น่าสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าสะสมสำหรับทรานซิสเตอร์นี้ในระหว่างการทำงานสามารถถึง 70 โวลต์และ 15 แอมแปร์ปัจจุบัน เคส TO-3 ช่วยให้คุณสามารถติดตั้งบนหม้อน้ำได้อย่างสะดวกหากจำเป็น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนกระแสไฟฟ้าสถิตย์อยู่ที่ 15 ถึง 70 ซึ่งเพียงพอที่จะควบคุมโหลดที่มีประสิทธิภาพแม้จะมีความจริงที่ว่าฐานของทรานซิสเตอร์สามารถทนกระแสได้สูงถึง 7 แอมแปร์ ทรานซิสเตอร์นี้สามารถทำงานที่ความถี่สูงถึง 3 MHz

KT315 - ตำนานในหมู่ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์พลังงานต่ำในประเทศ. ทรานซิสเตอร์ชนิด n-p-n ชนิดนี้เห็นแสงครั้งแรกในปี 1967 และจนถึงทุกวันนี้ก็ได้รับความนิยมในสภาพแวดล้อมวิทยุสมัครเล่น คู่ที่สมบูรณ์ของมันคือ KT361 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับโหมดไดนามิกและคีย์ในวงจรพลังงานต่ำ

ที่แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของตัวสะสมและตัวส่งที่อนุญาตได้สูงสุดที่ 60 โวลต์ทรานซิสเตอร์ความถี่สูงนี้สามารถส่งผ่านกระแสได้สูงถึง 100 mA ผ่านตัวมันเองและความถี่คัตออฟเป็นอย่างน้อย 250 MHz ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนปัจจุบันสูงถึง 350 ถึงแม้ว่ากระแสฐานจะถูก จำกัด ไว้ที่ 50 mA

เริ่มแรกทรานซิสเตอร์ผลิตเฉพาะในกล่องพลาสติก KT-13, กว้าง 7 มม. และสูง 6 มม. แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้สามารถพบได้ในเคส TO-92 เช่นผลิตโดย Integral OJSC

KP501 - ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า n-channel ที่ใช้เอฟเฟกต์พลังงานต่ำพร้อมเกทฉนวน. มันมี n-channel ที่ได้รับการตกแต่งความต้านทานซึ่งอยู่ระหว่าง 10 ถึง 15 โอห์มขึ้นอยู่กับการปรับเปลี่ยน (A, B, C) ทรานซิสเตอร์นี้ได้รับการออกแบบตามที่กำหนดโดยผู้ผลิตเพื่อใช้ในอุปกรณ์สื่อสารในโทรศัพท์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

ทรานซิสเตอร์นี้สามารถเรียกได้ว่าเป็นสัญญาณ แพคเกจขนาดเล็ก TO-92 แรงดันแหล่งระบายน้ำสูงสุด - สูงสุด 240 โวลต์กระแสไฟไหลออกสูงสุด - สูงสุด 180 mA ความจุชัตเตอร์น้อยกว่า 100 pF เป็นที่น่าสังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าเกณฑ์ของชัตเตอร์อยู่ที่ 1 ถึง 3 โวลต์ซึ่งช่วยให้คุณสามารถควบคุมด้วยค่าใช้จ่ายที่ต่ำมาก เหมาะเป็นเครื่องแปลงสัญญาณระดับ

irf3205 - ทรานซิสเตอร์สนามผล HEXFET แบบ n-channel. เป็นที่นิยมในฐานะปุ่มเปิดปิดสำหรับเพิ่มอินเวอร์เตอร์ความถี่สูงเช่นรถยนต์ ผ่านการเชื่อมต่อแบบขนานของอาคารหลายหลังมันเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวแปลงที่ออกแบบมาสำหรับกระแสที่สำคัญ

กระแสสูงสุดสำหรับหนึ่งทรานซิสเตอร์ดังกล่าวถึง 75A (โครงสร้างของตู้ TO-220 จำกัด ) และแรงดันแหล่งที่มาของการระบายสูงสุดคือ 55 โวลต์ ความต้านทานของช่องสัญญาณเพียง 8 mOhm ความจุชัตเตอร์ 3250 pF ต้องการการใช้งานไดร์เวอร์อันทรงพลังสำหรับการควบคุมที่ความถี่สูง แต่วันนี้มันไม่ได้เป็นปัญหา

FGA25N120ANTD ทรานซิสเตอร์พลังงานไบโพลาร์เกตหุ้มฉนวน (IGBT) ในแพ็คเกจ TO-3P. สามารถทนแรงดันไฟที่แหล่งกำเนิดแรงดัน 1200 โวลต์กระแสไฟออกสูงสุดคือ 50 แอมแปร์ คุณลักษณะของการผลิตทรานซิสเตอร์ IGBT ที่ทันสมัยในระดับนี้ช่วยให้เราสามารถจำแนกพวกมันว่าเป็นแรงดันสูง

ขอบเขตเป็นตัวแปลงพลังงานชนิดอินเวอร์เตอร์เช่นเครื่องทำความร้อนเหนี่ยวนำเครื่องเชื่อมและเครื่องแปลงความถี่สูงอื่น ๆ ที่ออกแบบมาสำหรับการจ่ายไฟฟ้าแรงสูง เหมาะอย่างยิ่งสำหรับบริดจ์กำลังสูงและตัวแปลงเรโซแนนท์ฮาล์ฟบริดจ์เช่นเดียวกับการทำงานในสภาวะการสลับฮาร์ดมีไดโอดความเร็วสูงในตัว

เราตรวจสอบทรานซิสเตอร์เพียงไม่กี่ชนิดและนี่เป็นเพียงเศษเสี้ยวเล็กน้อยของความสมบูรณ์แบบของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ในตลาดวันนี้

ไม่ทางใดก็ทางหนึ่งคุณสามารถเลือกทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับวัตถุประสงค์ของคุณได้เนื่องจากเอกสารสำหรับพวกเขามีอยู่ในรูปแบบของเอกสารข้อมูลซึ่งมีคุณสมบัติทั้งหมดที่นำเสนออย่างครอบคลุม ประเภทที่อยู่อาศัยของทรานซิสเตอร์สมัยใหม่นั้นแตกต่างกันและสำหรับรุ่นเดียวกันทั้งรุ่น SMD และรุ่นเอาท์พุทมักจะมีให้