Ce este un tranzistor de putere: tipuri și funcționarea sa

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor, care a fost inventat în anul 1947 la Bell Lab de William Shockley, John Bardeen și Walter Houser Brattain. Este un element de bază al componentelor digitale. Primul tranzistor inventat a fost un tranzistor de contact punct . Funcția principală a tranzistor este de a amplifica semnalele slabe și de a le regla în consecință. Un tranzistor compromite materiale semiconductoare precum siliciu sau germaniu sau galiu-arsenidă. Sunt clasificate în două tipuri în funcție de structura lor, tranzistorul de joncțiune bipolar BJT (tranzistoare cum ar fi tranzistorul de joncțiune, tranzistorul NPN, tranzistorul PNP) și tranzistorul cu efect de câmp FET (tranzistoare cum ar fi tranzistorul de funcție de joncțiune și tranzistorul de oxid de metal, MOSFET cu canal N , M-canal MOSFET) și funcționalitate (cum ar fi tranzistorul de semnal mic, tranzistorul de comutare mic, tranzistorul de putere, tranzistorul de înaltă frecvență, fototransistorul, tranzistoarele Unijunction) Se compune din trei părți principale Emițător (E), Baza (B) și Colector (C), sau o Sursă (S), drenaj (D) și poartă (G).

Ce este un tranzistor de putere?

Dispozitivul cu trei terminale, conceput special pentru a controla curentul ridicat - tensiunea nominală și pentru a gestiona un număr mare de niveluri de putere într-un dispozitiv sau un circuit este un tranzistor de putere. clasificarea tranzistorului de putere include următoarele.




Tranzistor de joncțiune bipolar

Un BJT este un tranzistor de joncțiune bipolar, care este capabil să manipuleze două polarități (găuri și electroni), poate fi folosit ca întrerupător sau ca amplificator și cunoscut și ca dispozitiv de control al curentului. Următoarele sunt caracteristicile unui Putere BJT , sunt

  • Are o dimensiune mai mare, astfel încât curentul maxim să poată circula prin el
  • Tensiunea de avarie este mare
  • Are capacitate de transport a curentului mai mare și capacitate de manipulare de mare putere
  • Are o cădere de tensiune mai mare în stare
  • Aplicație de mare putere.
MOS-metal-oxid-semiconductor-câmp-efect-tranzistor- (MOSFETs) -FETs

MOS-metal-oxid-semiconductor-câmp-efect-tranzistor- (MOSFETs) -FETs



MOSFET este o subclasificare a tranzistorului FET, este un dispozitiv cu trei terminale care conține terminale sursă, bază și de scurgere. Funcționalitatea MOSFET depinde de lățimea canalului. Asta dacă lățimea canalului este largă, funcționează eficient. Următoarele sunt caracteristicile unui MOSFET,

  • Este, de asemenea, cunoscut sub numele de controler de tensiune
  • Nu este nevoie de curent de intrare
  • O impedanță de intrare mare.

Tranzistor cu inducție statică

Este un dispozitiv care are trei terminale, cu putere și frecvență ridicate, care este orientat vertical. Principalul avantaj al tranzistorului cu inducție statică este că are o defecțiune de tensiune mai mare în comparație cu tranzistorul cu efect de câmp FET. Următoarele sunt caracteristicile tranzistorului cu inducție statică,

tranzistor-inducție statică

tranzistor-inducție statică

  • Lungimea canalului este scurtă
  • Zgomotul este mai mic
  • Pornirea și oprirea sunt de câteva secunde
  • Rezistența terminalului este redusă.

Tranzistor bipolar cu poartă izolată (IGBT)

După cum sugerează și numele, IGBT este o combinație de tranzistoare FET și BJT a căror funcție se bazează pe poarta sa, unde tranzistorul poate fi pornit sau oprit în funcție de poartă. Acestea sunt aplicate în mod obișnuit în dispozitivele electronice de putere, cum ar fi invertoarele, convertoarele și sursa de alimentare. Următoarele sunt caracteristicile tranzistorului bipolar cu poartă izolată (IGBT),


tranzistor-bipolar-poartă-izolată (IGBT)

tranzistor-bipolar-poartă-izolată (IGBT)

  • La intrarea circuitului, pierderile sunt mai mici
  • câștig de putere mai mare.

Structura tranzistorului de putere

Tranzistorul de putere BJT este un dispozitiv orientat vertical, având o zonă mare de secțiune transversală, cu straturi alternative de tip P și N, conectate împreună. Poate fi proiectat folosind P-N-P sau un N-P-N tranzistor.

tranzistor pnp-și-npn

tranzistor pnp-și-npn

Următoarea construcție prezintă un tip P-N-P, care constă din trei terminale emițător, bază și colector. În cazul în care terminalul emițătorului este conectat la un strat de tip n foarte dopat, sub care este prezent un strat p moderat dopat de 1016 cm-3 concentrație și un strat n ușor dopat de 1014 cm-3, care este, de asemenea, numit ca regiunea de deriva a colectorului, unde regiunea de derivare a colectorului decide tensiunea de rupere a dispozitivului și în partea de jos, are un strat n + care este foarte dopat strat de tip n de 1019 cm-3 concentrație, unde colectorul este gravat pentru interfața cu utilizatorul.

NPN-tranzistor-putere-BJT-construcție

NPN-tranzistor-putere-construcție

Funcționarea tranzistorului de putere

Tranzistorul de putere BJT funcționează în patru regiuni de funcționare în care sunt

  • Tăiați regiunea
  • Regiune activă
  • Regiune de aproape saturație
  • Regiune de saturație dură.

Se spune că un tranzistor de putere este într-un mod de întrerupere dacă tranzistorul de putere n-p-n este conectat în sens invers părtinire Unde

cazul (i): Terminalul de bază al tranzistorului este conectat la negativ, iar terminalele emițătorului tranzistorului sunt conectate la pozitiv și

case(ii): Terminalul colector al tranzistorului este conectat la negativ, iar terminalul de bază al tranzistorului este conectat la pozitiv, care este emițător de bază, iar colector-emițător este în polarizare inversă.

cutoff-region-of-power-tranzistor

cutoff-region-of-power-tranzistor

Prin urmare, nu va exista nici un flux de curent de ieșire la baza tranzistorului unde IBE = 0 și, de asemenea, nu va exista curent de ieșire care să curgă prin colector către emițător, deoarece IC = IB = 0, care indică tranzistorul în starea oprită, care este un tăiați regiunea. Dar o mică parte din curenții de scurgere aruncă tranzistorul de la colector la emițător, adică ICEO.

Se spune că un tranzistor este inactiv doar atunci când regiunea bază-emițător este polarizată înainte și regiunea colector-bază polarizată inversă. Prin urmare, va exista un flux de curent IB în baza tranzistorului și un flux de curent IC prin colector către emițătorul tranzistorului. Când IB crește, IC crește, de asemenea.

tranzistor-regiune-activă

tranzistor-regiune-activă

Se spune că un tranzistor se află în stadiul de cvasi saturație dacă emițătorul de bază și baza de colector sunt conectate în polarizare de redirecționare. Se spune că un tranzistor se află într-o saturație puternică dacă baza-emițător și baza-colector sunt conectate în polarizare de redirecționare.

regiune de saturație-tranzistor de putere

regiune de saturație-tranzistor de putere

Caracteristicile de ieșire V-I ale unui tranzistor de putere

Caracteristicile de ieșire pot fi calibrate grafic așa cum se arată mai jos, unde axa x reprezintă VCE, iar axa y reprezintă IC.

caracteristici de ieșire

caracteristici de ieșire

  • Graficul de mai jos reprezintă diferite regiuni, cum ar fi regiunea de tăiere, regiunea activă, regiunea de saturație dură, regiunea de cvasi saturație.
  • Pentru diferite valori ale VBE, există diferite valori curente IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
  • Ori de câte ori nu există curent, înseamnă că tranzistorul este oprit. Dar puține fluxuri de curent care sunt ICEO.
  • Pentru valoarea crescută a IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. În cazul în care IB0 este valoarea minimă și IB6 este valoarea maximă. Când VCE crește, ICE crește, de asemenea, ușor. Unde IC = ßIB, prin urmare dispozitivul este cunoscut ca un dispozitiv de control curent. Ceea ce înseamnă că dispozitivul se află într-o regiune activă, care există pentru o anumită perioadă.
  • Odată ce IC a atins la maximum tranzistorul trece la regiunea de saturație.
  • Unde are două regiuni de saturație regiune de cvasi saturație și regiune de saturație dură.
  • Se spune că un tranzistor se află într-o regiune de cvasi saturație dacă și numai dacă viteza de comutare de la pornit la oprit sau oprit la pornit este rapidă. Acest tip de saturație este observat în aplicația cu frecvență medie.
  • În timp ce într-o regiune de saturație puternică tranzistorul necesită o anumită perioadă de timp pentru a trece de la pornit la oprit sau oprit la starea pornit. Acest tip de saturație este observat în aplicațiile cu frecvență joasă.

Avantaje

Avantajele puterii BJT sunt,

  • Câștigul de tensiune este mare
  • Densitatea curentului este mare
  • Tensiunea înainte este scăzută
  • Câștigul lățimii de bandă este mare.

Dezavantaje

Dezavantajele puterii BJT sunt,

  • Stabilitatea termică este scăzută
  • Este mai zgomotos
  • Controlul este un pic complex.

Aplicații

Aplicațiile puterii BJT sunt,

  • Surse de alimentare cu comutare ( SMPS )
  • Relee
  • Amplificatoare de putere
  • Convertoare DC-AC
  • Circuite de control al puterii.

Întrebări frecvente

1). Diferența dintre tranzistor și tranzistor de putere?

Un tranzistor este un dispozitiv electronic cu trei sau patru terminale, unde la aplicarea unui curent de intrare la o pereche de terminale ale tranzistorului, se poate observa o schimbare de curent într-un alt terminal al tranzistorului respectiv. Un tranzistor acționează ca un comutator sau un amplificator.

În timp ce un tranzistor de putere acționează ca un radiator, care protejează circuitul de daune. Are o dimensiune mai mare decât un tranzistor normal.

2). Ce regiune a tranzistorului îl face să treacă mai repede de la pornit la oprit sau oprit la pornit?

Tranzistorul de putere atunci când este în cvasi saturație comută mai repede de la pornit la oprit sau oprit la pornit.

3). Ce înseamnă N în tranzistorul NPN sau PNP?

N în tranzistorul de tip NPN și PNP reprezintă tipul de purtători de încărcare utilizați, care este într-un tip N, purtătorii de încărcare majoritari sunt electroni. Prin urmare, în NPN, doi purtători de încărcare de tip N sunt intercalate cu un tip P, iar în PNP un singur purtător de încărcare de tip N este intercalat între doi purtători de încărcare de tip P.

4). Care este unitatea tranzistorului?

Unitățile standard ale unui tranzistor pentru măsurarea electrică sunt Ampere (A), Volt (V) și respectiv Ohm (Ω).

5). Funcționează tranzistorul pe curent alternativ sau curent continuu?

Un tranzistor este un rezistor variabil care poate funcționa atât pe curent alternativ cât și pe curent continuu, dar nu poate converti de la curent alternativ la curent continuu sau curent continuu la curent alternativ.

Tranzistorul o componentă de bază a unui sistem digital , sunt de două tipuri pe baza structurii lor și pe baza funcționalității lor. Tranzistorul care este utilizat pentru controlul tensiunii și curentului mare este o putere BJT (tranzistor bipolar) este un tranzistor de putere. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de dispozitiv de control al tensiunii și curentului care funcționează în 4 regiuni de întrerupere, activ, cvasi saturație și saturație dură pe baza alimentărilor date tranzistorului. Principalul avantaj al unui tranzistor de putere este că acționează ca un dispozitiv de control al curentului.