Биполяр транзисторыг асаах гурван хэлхээ. Биполяр транзистор шилжүүлэх хэлхээ

Гураваас доошгүй дүгнэлттэй байдаг. Тодорхой нөхцөлд тэд хүчийг нэмэгдүүлэх, чичиргээ үүсгэх эсвэл дохиог өөрчлөх чадвартай байдаг. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн олон янзын загварууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн дотор pnp транзистор байдаг.

Транзисторыг хагас дамжуулагч материалаар ангилдаг. Тэд цахиур, германий гэх мэтээс гардаг.

Хэрэв хоёр мужийн транзистор нь хоёр нүхний дамжилтын дамжуулалттай бол түүнийг "шууд дамжуулалтын транзистор" буюу "pnp уулзвар транзистор" гэж нэрлэдэг. Хоёр бүсэд электрон дамжуулалттай байдаг төхөөрөмжийг урвуу дамжуулагч транзистор буюу npn уулзвар гэж нэрлэдэг. Транзисторууд хоёулаа адилхан ажилладаг бөгөөд ялгаа нь зөвхөн туйлшрал дээр л байдаг.

Pnp транзисторыг хаана ашигладаг вэ?

Трансформатор ямар шинж чанаруудаас хамаарч үүнийг янз бүрийн зорилгоор ашиглаж болно. Өмнө дурьдсанчлан транзисторыг цахилгаан дохио үүсгэх, хувиргах, олшруулахад ашигладаг. Оролтын хүчдэл эсвэл гүйдэл өөрчлөгддөг тул оролтын хэлхээний гүйдлийг хянадаг. Оролтын параметрүүдийн бага зэргийн өөрчлөлт нь гаралтын гүйдэл ба хүчдэлийн бүр ч их өөрчлөлтөд хүргэдэг. Энэхүү ашиг олох өмчийг аналог технологид (радио, харилцаа холбоо гэх мэт) ашигладаг.

Өнөө үед аналог технологийг ашиглаж байна.Харин өөр нэг, маш чухал салбар болох дижитал технологи нь үүнийг бараг орхиж, зөвхөн хээрийн технологийг ашигладаг. талбараас хамаагүй эрт гарч ирсэн, учир нь өдөр тутмын амьдралдаа үүнийг транзистор гэж нэрлэдэг.

Транзисторын гүйцэтгэл ба параметрүүд

Транзисторыг хуванцар болон металлын хайрцгаар бүтцийн хувьд үйлдвэрлэдэг. Транзисторуудын өөр өөр зорилгыг харгалзан эдгээр төхөөрөмжийг тодорхой параметрийн дагуу сонгоно. Жишээлбэл, өндөр давтамжийг олшруулахад транзистор хэрэгтэй бол өндөр дохионы олшруулалтын давтамжтай байх ёстой. Хэрэв pnp транзисторыг ашигладаг бол коллекторын өндөр гүйдэлтэй байх ёстой.

Лавлах материал нь транзисторын үндсэн шинж чанарыг агуулдаг.

• Ik - ажиллах (хамгийн их зөвшөөрөгдөх) коллекторын гүйдэл;
• h21e бол олз;
• Fgr - хамгийн их ашиг олох давтамж;
• Pk бол коллекторын цахилгаан хуваарилалт юм.

Фототрансисторууд

Фототрансистор бол мэдрэмтгий төхөөрөмж бөгөөд үүнийг цацрагаар цацдаг. Ийм транзисторын битүүмжилсэн тохиолдолд цонх, жишээлбэл, тунгалаг хуванцар эсвэл шилээр хийгдсэн байдаг. Түүнээс цацраг туяа нь фототрансисторын суурь бүсэд ордог. Хэрэв суурь нь цацраг туяарах юм бол цэнэглэгч зөөгч үүсгэдэг. Цэнэглэгч зөөгч нь коллекторын уулзвар руу ороход фототрансистор нээгдэж, суурь нь илүү гэрэлтэх тусам коллекторын гүйдэл илүү ач холбогдолтой болно.

Транзисторгүй бол орчин үеийн электроникийг төсөөлөхийн аргагүй юм. Бараг ямар ч ноцтой төхөөрөмж тэдэнгүйгээр хийж чадахгүй. Хэрэглэх, сайжруулах жилийн туршид транзисторууд ихээхэн өөрчлөгдсөн боловч тэдгээрийн үйл ажиллагааны зарчим ижил хэвээр байна.

Транзисторыг биполяр ба талбарт хуваана. Эдгээр төрөл бүр нь өөрийн ажиллах зарчим, дизайнтай байдаг боловч хагас дамжуулагч p-n бүтэцтэй байх нь тэдний хувьд нийтлэг байдаг.

Транзисторын ердийн график дүрслэлийг (UGO) хүснэгтэд үзүүлэв.

Төхөөрөмжийн төрөл				Нөхцөлтэй график тэмдэглэгээ (UGO)
Олон талт	Bipolar pnp төрөл
	Bipolar n-p-n төрөл
Талбар	Менежерийн хамт p-n уулзвар	P хэлбэрийн сувагтай
		N хэлбэрийн сувагтай
	Тусгаарлагдсан хөшигний MOS транзисторууд	Нэгдсэн суваг	Баригдсан суваг p хэлбэрийн
			Баригдсан суваг n хэлбэрийн
		Оруулсан суваг	Оруулсан суваг p хэлбэрийн
			Оруулсан суваг n хэлбэрийн

Биполяр транзистор

"Биполяр" гэсэн тодорхойлолт нь транзисторын үйл ажиллагаа нь цахилгаан ба нүх гэсэн хоёр төрлийн цэнэг зөөгч оролцдог процессуудтай холбоотой болохыг харуулж байна.

Транзистор бол цахилгаан дохиог олшруулах, үүсгэхэд зориулагдсан хоёр электрон нүхний шилжилт бүхий хагас дамжуулагч төхөөрөмж юм. Транзистор нь үндсэн болон үндсэн бус хоёр төрлийн тээвэрлэгчийг ашигладаг тул үүнийг биполяр гэж нэрлэдэг.

Биполяр транзистор нь өөр нэг төрлийн хагас дамжуулагч гурван бүсээс бүрдэнэ: ялгаруулагч, суурь ба коллектор.

• И - ялгаруулагч,
• B - суурь
• K - цуглуулагч
• EP - ялгаруулагч холбоо,
• KP - коллекторын уулзвар,
• W нь суурийн зузаан юм.

Транзисторын шилжилт бүрийг урагш эсвэл эсрэг чиглэлд асааж болно. Үүнээс хамааран транзисторыг ажиллуулах гурван горимыг ялгадаг.

1. Таслах горим - pn уулзвар хоёулаа хаалттай байдаг бол харьцангуй бага гүйдэл нь ихэвчлэн транзистороор дамждаг
2. Санах ойн горим - pn уулзварууд хоёулаа нээлттэй
3. Идэвхтэй горим - p-n уулзваруудын нэг нь нээлттэй, нөгөө нь хаалттай байна

Таслах горим ба ханасан горимд транзисторын хяналт боломжгүй байдаг. Транзисторын үр дүнтэй хяналтыг зөвхөн идэвхтэй горимд явуулдаг. Энэ горим нь үндсэн юм. Хэрэв ялгаруулагч уулзвар дахь хүчдэл шууд бөгөөд коллекторын уулзвар дээр урвуу байвал транзисторыг хэвийн гэж үздэг бөгөөд эсрэг туйлтай - урвуу байна.

Ердийн горимд коллекторын pn уулзвар хаалттай, ялгаруулагч уулзвар нээлттэй байна. Коллекторын гүйдэл нь үндсэн гүйдэлтэй пропорциональ байна.

N-p-n хэлбэрийн транзистор дахь цэнэглэгч зөөгчдийн хөдөлгөөнийг зурагт үзүүлэв.

Эмиттер нь цахилгаан эх үүсвэрийн сөрөг терминалтай холбогдсон үед ялгаруулагч гүйдлийн Ie үүснэ. Гадаад хүчдэлийг дамжуулагчийн уулзвар руу урагш чиглүүлж байгаа тул электронууд уулзварыг давж суурь бүсэд унана. Суурь нь хагас дамжуулагчаар хийгдсэн тул электронууд нь түүний хувьд цөөнхийн тээвэрлэгч юм.

Суурь бүсэд орж буй электронууд үндсэн цоорхойгоор хэсэгчлэн рекомбинациялана. Гэсэн хэдий ч суурийг ихэвчлэн эсэргүүцэл ихтэй (бага бохирдлын агууламжтай) р-дамжуулагчаас маш нимгэн хийдэг тул суурийн цоорхойн концентраци бага бөгөөд суурийн одоогийн Иб-ийг бүрдүүлж цөмийн рекомбин руу ордог цөөн тооны электронууд байдаг. Ихэнх электронууд дулааны хөдөлгөөнөөс (диффузи), коллекторын талбайн (шилжилтийн) нөлөөн дор коллектор руу хүрч, коллекторын гүйдлийн Ik үүсгэдэг.

Ажиглагч ба коллекторын гүйдлүүдийн хоорондын хамаарлыг одоогийн дамжуулалтын коэффициентоор тодорхойлдог

Биполяр транзистор дээр явагддаг үйл явцыг чанарын шалгалтаас харахад одоогийн дамжуулалтын коэффициент нь нэгдмэл байдлаас үргэлж бага байдаг. Орчин үеийн биполяр транзисторын хувьд α \u003d 0.9 ÷ 0.95 байна

Ie ≠ 0 үед транзисторын коллекторын гүйдэл дараахь тэнцүү байна.

Тооцоолсон солих хэлхээнд үндсэн электрод нь ялгаруулагч ба коллекторын хэлхээнд түгээмэл байдаг. Биполяр транзисторын ийм залгуурыг нийтлэг суурь хэлхээ гэж нэрлэдэг бол ялгаруулагч хэлхээг оролтын хэлхээ, коллекторын хэлхээг гаралтын хэлхээ гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч биполяр транзисторыг асаах ийм хэлхээг маш ховор хэрэглэдэг.

Биполяр транзисторыг асаах гурван хэлхээ

Нийтлэг суурьтай, нийтлэг ялгаруулагч, нийтлэг коллектортой холболтын хэлхээ байдаг. P-n-p транзисторын хэлхээг a, b, c зурагт үзүүлэв.

Нийтлэг суурьтай хэлхээнд (Зураг А) оролтын ба гаралтын хэлхээнд электродын суурь түгээмэл байдаг, нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээнд (Зураг B), нийтлэг коллектортой хэлхээнд (Зураг C), коллектор нь нийтлэг байдаг.

Зураг дээр харагдаж байна: E1 - оролтын хэлхээний хүч, E2 - гаралтын хэлхээний хүч, Uin - нэмэгдсэн дохионы эх үүсвэр.

Үндсэн хэлхээ нь оролт, гаралтын хэлхээний нийтлэг электрод нь ялгаруулагч (биполяр транзисторын нийтлэг ялгаруулагчтай холболтын хэлхээ) юм. Ийм хэлхээний хувьд оролтын хэлхээ нь суурийн ялгаруулагч уулзвараар дамждаг ба үндсэн гүйдэл нь дараахь байдлаар гарч ирнэ.

Оролтын хэлхээнд байгаа үндсэн гүйдлийн бага утга нь нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээг өргөн ашиглахад хүргэсэн.

Нийтлэг ялгаруулагч (OE) хэлхээнд биполяр транзистор

OE хэлхээнд орсон транзисторын хувьд транзисторын оролтын хэлхээнд гүйдэл ба хүчдэлийн хамаарлыг транзисторын оролтын эсвэл үндсэн гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар (CVC) гэж нэрлэдэг. Тогтмол суурийн гүйдлийн утгуудад коллектор ба ялгаруулагч хоорондын хүчдэлээс хамаарлыг Ik \u003d f2 (Uke), Ib - const нь транзисторын гаралтын (коллекторын) шинж чанар гэж нэрлэдэг.

N-p-n хэлбэрийн дунд чадлын биполяр транзисторын оролтын болон гаралтын гүйдлийн хүчдэлийн үзүүлэлтийг дараахь байдлаар үзүүлэв.

Зургаас харахад оролтын шинж чанар нь хүчдэл Uke-ээс бараг хамааралгүй юм. Гаралтын үзүүлэлтүүд нь бие биенээсээ ойролцоогоор тэнцүү бөгөөд Uke-ийн хүчдэлийн янз бүрийн өөрчлөлтөөс бараг шулуун юм.

Ib \u003d f (Ube) хараат байдал нь хэвийсэн pn уулзварын гүйдлийн экспоненциал хамаарлын шинж чанар юм. Суурь гүйдэл нь рекомбинум учраас түүний Иб утга нь тараагдсан ялгаруулагч гүйдлийн Ie-ээс β дахин бага байна. Коллекторын хүчдэл Uk нэмэгдэх тусам оролтын шинж чанар нь өндөр хүчдэлийн Ub-ийн бүсэд шилждэг. Энэ нь суурийн өргөнийг (Earley эффект) модуляцласны үр дүнд биполяр транзисторын суурь дахь рекомбинация гүйдлийн хэмжээ буурч байгаатай холбоотой юм. Ube хүчдэл нь 0.6 ... 0.8 V. -аас хэтрэхгүй байгаа нь ил задгай ялгаруулагч уулзвараар урсах гүйдлийн огцом өсөлтөд хүргэнэ.

Хоёр \u003d f (Uke) хамаарал нь коллекторын гүйдэл нь үндсэн гүйдэлтэй шууд пропорциональ байгааг харуулж байна.

Биполяр транзисторын параметрүүд

Дөрвөн терминалын сүлжээгээр транзисторыг бага дохиоллын горимд төлөөлөх

Бага дохионы ажиллагааны горимд транзисторыг дөрвөн терминалын төхөөрөмжөөр төлөөлүүлж болно. U1, u2 ба i1, i2 хүчдэлүүд нь синусоид хуульд заасны дагуу өөрчлөгдөх тохиолдолд хүчдэл ба гүйдлийн хоорондох холболтыг Z, Y, h параметрүүдийг ашиглан тогтооно.

Боломжууд 1 ", 2", 3 нь ижил байна. Транзисторыг h-параметрүүдийг ашиглан хялбархан дүрсэлсэн болно.

Нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээний дагуу холбогдсон транзисторын цахилгаан төлөв нь Иб, Убе, Ик, Уке гэсэн дөрвөн утгатай байна. Эдгээр хэмжигдэхүүний хоёрыг бие даасан, бусад хоёрыг тэднээр илэрхийлэх боломжтой гэж үзэж болно. Практик шалтгааны улмаас Иб, Уке нарын утгыг бие даасан байдлаар сонгох нь тохиромжтой. Дараа нь Ube \u003d f1 (Ib, Uke) ба Ik \u003d f2 (Ib, Uke).

Өсгөгч төхөөрөмжүүдэд оролтын дохио нь оролтын хүчдэл ба гүйдлийн өсөлт юм. Ube ба Ik өсөлтийн шинж чанаруудын шугаман хэсэгт тэгш байдал нь үнэн юм.

Параметрүүдийн физик утга:

OE бүхий схемийн хувьд коэффициентуудыг E индексээр бичнэ: h11e, h12e, h21e, h22e.

Паспортын өгөгдөл дээр h21e \u003d β, h21b \u003d α гэсэн утгыг заана. Эдгээр үзүүлэлтүүд нь транзисторын чанарыг тодорхойлдог. H21-ийн утгыг нэмэгдүүлэхийн тулд W суурийн өргөнийг багасгах эсвэл диффузын уртыг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь хэцүү байдаг.

Нийлмэл транзисторууд

H21-ийн утгыг нэмэгдүүлэхийн тулд Дарлингтон хэлхээний дагуу биполяр транзисторыг холбоно.

Нэг төрлийн шинж чанар бүхий нийлмэл транзистор дээр VT1 суурь нь цацруулагч VT2 ба ΔIe2 \u003d ΔIb1-тай холбогддог. Хоёр транзисторын коллекторууд холбогдсон бөгөөд энэ гаралт нь нийлмэл транзисторын гаралт юм. VT2 суурь нь нийлмэл транзисторын суурь үүрэг гүйцэтгэдэг ΔIb \u003d ofIb2, ялгаруулагч VT1 нь нийлмэл транзисторын ялгаруулагч үүрэг гүйцэтгэдэг ΔIe \u003d ΔI1.

Дарлингтон хэлхээний хувьд одоогийн ашиг gain-ийн илэрхийлэлийг олж авна. Нийлмэл транзисторын коллекторын гүйдлийн dIк-ийн үндсэн гүйдлийн өөрчлөлт ба үүссэн өөрчлөлтийн хоорондын хамаарлыг дараах байдлаар илэрхийлье.

Биполяр транзисторын хувьд одоогийн ашиг нь ихэвчлэн хэдэн арван байдаг (β1, β2 \u003e\u003e 1), нийлмэл транзисторын нийт ашгийг транзистор бүрийн ашиг тусын үр дүнд тодорхойлно βΣ \u003d β1 · β2 бөгөөд хэмжээ нь нэлээд том байж болно.

Ийм транзисторуудын ажиллах горимын онцлог шинжийг анхаарч үзээрэй. Эмиттерийн гүйдлийн VT2 Ie2 нь үндсэн гүйдлийн VT1 dIб1 тул транзистор VT2 нь микрофлорын горимд ажиллах ёстой бөгөөд транзистор VT1 нь том тарилгын горимд ажиллах ёстой бөгөөд тэдгээрийн ялгаруулагч гүйдэл нь 1-2 дарааллаар ялгаатай байдаг. VT1 ба VT2 транзисторуудын үйл ажиллагааны шинж чанаруудыг оновчтой бус сонгосон тохиолдолд тэдгээрийн тус бүрт өндөр гүйдлийн олшруулалтын утгыг олж авах боломжгүй юм. Гэсэн хэдий ч the1, β2 ≈ 30 ашгийн утгатай байсан ч нийт ашиг βΣ βΣ βΣ 1000 болно.

Нийлмэл транзистор дахь өндөр ашиг утгыг зөвхөн статистик горимд хэрэгжүүлдэг тул нийлмэл транзисторыг үйл ажиллагааны өсгөгчийн оролтын үе шатуудад өргөн ашигладаг. Өндөр давтамжтай хэлхээнд нийлмэл транзисторууд ийм давуу талгүй болж, эсрэгээр хязгаарлагдмал одоогийн олшруулалтын давтамж ба нийлмэл транзисторын хурд нь транзистор VT1, VT2 тус бүрийн хувьд ижил параметрээс бага байна.

Биполяр транзисторын давтамжийн шинж чанарууд

Бөөгнөрөгчөөс коллекторын уулзвар руу суурь руу шахагдсан цөөн тооны тээвэрлэгчдийг тархаах үйл явц нь тархалтын замаар явагддаг. Энэ процесс нь нэлээд удаашралтай тул ялгаруулагч хоолойноос шахсан тээвэрлэгчид суурийн дундуур тархах үед коллектор руу хүрч байжээ. Ийм саатал нь одоогийн Ie ба одоогийн Ik хоёрын хоорондох үе шатанд шилжихэд хүргэнэ. Бага давтамжтайгаар Ie, Ik, Ib гүйдлийн үеүүд давхцдаг.

Оролтын дохионы статик утга β0-тай харьцуулахад хүчин зүйлээр буурах оролтын дохионы давтамжийг нийтлэг ялгаруулагчтай хэлхээнд биполяр транзисторын хязгаарлах гүйдлийн хязгаар гэж нэрлэдэг.

Fβ - хязгаарлалтын давтамж (таслах давтамж)
  fgr - таслах давтамж (нэгж ашиг давтамж)

Талбайн нөлөө транзистор

Талбайн буюу unipolar транзисторууд талбайн эффектийг физикийн үндсэн зарчим болгон ашигладаг. Транзисторын эффектийг хариуцдаг гол ба бага аль аль нь хоёр төрлийн зөөвөрлөгч биполяр транзистороос ялгаатай нь хээрийн транзисторуудад транзисторын эффектийг мэдрэхэд зөвхөн нэг төрлийн зөөгч ашигладаг. Энэ шалтгааны улмаас талбайн эффект транзисторыг unipolar гэж нэрлэдэг. Талбайн эффектийг хэрэгжүүлэх нөхцлөөс хамааран хээрийн эффектийн транзисторыг хоёр ангилдаг: тусгаарлагдсан хаалгатай хээрийн эффектийн транзистор ба p-n уулзварын хяналттай талбар-эффект транзистор.

Талбайн эффектийн транзисторууд p-n уулзвараар удирддаг

Схемийн дагуу p-n уулзварын удирдлага бүхий хээрийн эффектийн транзисторыг хавтан хэлбэрээр дүрсэлж болох бөгөөд тэдгээрийн төгсгөлд электрод, эх үүсвэр, ус зайлуулах хоолой холбогдсон байдаг. Инжирд. n хэлбэрийн суваг бүхий хээрийн эффект транзисторын бүтэц, хэлхээг харуулна.

N-суваг бүхий транзистор дахь сувгийн гол цэнэглэгчид нь сувгийн эх үүсвэрээс бага потенциалтай ус зайлуулах суваг руу урсдаг электронууд бөгөөд энэ нь ус зайлуулах гүйдэл үүсгэдэг. Хаалга ба эх үүсвэрийн хооронд сувгийн n-бүс ба p-бүсээс үүссэн p-n уулзварыг хаахын тулд хүчдэл хэрэглэнэ.

Сувгийн хил дээр pi уулзвар Uzi дээр бөглөрөх хүчдэл хэрэглэвэл цэнэг зөөвөрч унасан, өндөр эсэргүүцэлтэй жигд давхарга гарч ирнэ. Энэ нь дамжуулагч сувгийн өргөн буурахад хүргэдэг.

Энэ хүчдлийн хэмжээг өөрчлөх замаар та сувгийн хөндлөн огтлолыг өөрчилж, улмаар сувгийн цахилгаан эсэргүүцлийн хэмжээг өөрчилж болно. Транзисторын n сувгийн сувгийн хувьд ус зайлуулах потенциал нь эх үүсвэрийн потенциалтай эерэг байна. Газардсан хаалгатай бол гүйдэл нь ус зайлуулах хоолойноос эх үүсвэр рүү урсдаг. Тиймээс, хаалган дээрх гүйдлийг зогсоохын тулд хэд хэдэн вольтын урвуу хүчийг ашиглах хэрэгтэй.

Усигаар дамжих гүйдэл бараг тэг болж байх үед хүчдэлийн Узи хэмжигдэхүүнийг Uap гэж нэрлэдэг

Тиймээс p-n уулзвар хэлбэрээр хаалгатай талбайн эффект транзистор нь эсэргүүцэл бөгөөд түүний утгыг гадаад хүчдэлээр зохицуулдаг.

Хээрийн эффект транзисторыг дараахь CVC-ээр тодорхойлно.

Энд ус зайлуулах гүйдлийн хамаарал нь Uzi хаалгаар дамждаг тогтмол хүчдэл дээр байгаа хүчдэлээс хамаарна. Usi + | Usi | шинж чанаруудын эхний хэсэгт< Uзап ток стока Iс возрастает с увеличением Uси . При повышении напряжения сток - исток до Uси = Uзап - |Uзи | происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока Iс прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение Uзи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения Uси и тока стока Iс . Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения Uси приводит к пробою р-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

I - V шинж чанар Ic \u003d f (Uzi) нь Uap хүчдэлийг харуулна. Uzi ≤ 0 pn уулзвар хаалттай, хаалганы гүйдэл нь 10-ийн дараалалтай тул маш бага байна -8 ... 10-9 Х.иймээс биполяртай харьцуулахад хээрийн эффектийн транзисторын гол давуу тал нь оролтын өндөр импеданс юм 10 10 ... 1013 Ом байнаБайна. Үүнээс гадна тэдгээр нь дуу чимээ багатай, үйлдвэрлэлийн чадвараараа ялгагдана.

Шилжүүлэх хоёр үндсэн схем нь практик хэрэглээтэй байдаг. Зураг дээр үзүүлсэн нийтлэг эх үүсвэр бүхий хоолой (Зураг А) ба түгээмэл ус зайлуулах шугам (B).

Тусгаарласан хаалганы талбайн эффект транзистор
  (MOSFET)

"MOS транзистор" гэсэн нэр томъёо нь хяналтын электрод - хаалга - хээрийн эффектийн транзисторын идэвхтэй талбараас диэлектрик давхарга - тусгаарлагчаар тусгаарлагдсан талбайн эффектийн транзисторыг илэрхийлэхэд хэрэглэгддэг. Эдгээр транзисторын гол элемент нь металл-диэлектрик-хагас дамжуулагч (M-D-P) бүтэц юм.

Нэгдсэн хаалгатай MOS транзисторын технологийг зурагт үзүүлэв.

MIS транзисторыг бүтээсэн анхны дамжуулагчийг субстрат (пин P) гэж нэрлэдэг. Хэт их doped n + бүсийг эх үүсвэр (I) ба ус зайлуулах (C) гэж нэрлэдэг. Хөшигний дор байрлах субстратыг (3) барьсан суваг (n-суваг) гэж нэрлэдэг.

Металл тусгаарлагч-хагас дамжуулагч бүтэц бүхий хээрийн эффектийн транзисторыг ажиллуулах физик үндэс нь хээрийн нөлөө юм. Хээрийн нөлөө нь гадны цахилгаан талбайн нөлөөн дор хагас дамжуулагчийн ойролцоох гадаргуу дахь чөлөөт цэнэглэгч тээвэрлэгчдийн концентраци өөрчлөгддөг. MIS бүтэц бүхий хээрийн төхөөрөмжүүдэд гаднах талбар нь металл хаалганы электрод руу холбогдсон хүчдэлээс үүсдэг. Хэрэглэсэн хүчдэлийн тэмдэг ба хэмжээнээс хамааран сувагт сансрын цэнэгийн муж (SCR) гэсэн хоёр төлөв байж болно - баяжуулах, шавхах.

Бохирдох горим нь сөрөг хүчдэлийн Uz-тэй тохирч байгаа бөгөөд энэ үед суваг дахь электрон концентраци буурч, энэ нь ус зайлуулах урсгал буурахад хүргэдэг. Баяжуулах горим нь эерэг хүчдэлийн Узи болон ус зайлуулах гүйдлийн өсөлттэй тохирч байна.

CVC-г дараах зурагт үзүүлэв:

Индукцийн (өдөөгдсөн) p хэлбэрийн суваг бүхий MOS транзисторын топологийг зурагт үзүүлэв.

Uzi \u003d 0 байх үед суваг байхгүй ба Ic \u003d 0. Транзистор нь зөвхөн Uzi баяжуулах горимд ажиллах боломжтой.< 0. Если отрицательное напряжение Uзи превысит пороговое Uзи.пор , то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе Uзи в области выше порогового Uзи.пор , можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи Uси вызовет ток стока Iс .

CVC-г дараах зурагт үзүүлэв:

MOS транзисторуудад хаалгыг хагас дамжуулагчнаас SiO2 ислийн давхаргаар тусгаарладаг. Тиймээс ийм транзисторуудын оролтын саад тотгор нь 1013 ... 1015 Ом-ийн дарааллаар байна.

Хээрийн эффект транзисторуудын үндсэн параметрүүдэд дараахь зүйлс орно.

• Бид дээрх шинж чанаруудын эгц байдал \u003d const, Up \u003d const. Ердийн параметрийн утга нь (0.1 ... 500) мА / В;
• Ус \u003d const, Us \u003d const дээрх субстрат дээрх шинж чанаруудын эгц байдал. Ердийн параметрийн утгууд нь (0.1 ... 1) мА / V;
• Эхний ус зайлуулах гүйдэл I.s. - Узи хэмжээсийн тэг хүчдэлд ус зайлуулах гүйдэл. Параметрийн ердийн утга: (0.2 ... 600) мА - p-n уулзварын хяналтын суваг бүхий транзисторын хувьд; (0.1 ... 100) мА - нэгдсэн суваг бүхий транзисторын хувьд; (0.01 ... 0.5) мкА - өдөөгдсөн суваг бүхий транзисторын хувьд;
• Таслах хүчдэл Байна. Ердийн утга (0.2 ... 10) V; босго хүчдэл Up. Ердийн утга (1 ... 6) V;
• Ил задгай төлөвт ус зайлуулах эх үүсвэр. Ердийн утга (2..300) Ом
• Дифференциал эсэргүүцэл (дотоод): бидэнтэй хамт \u003d const;
• Статистик ашиг: µ \u003d S · ri

Тиристорууд

Тиристор бол гурван ба түүнээс дээш электрон нүхтэй p-n уулзвар бүхий хагас дамжуулагч төхөөрөмж юм. Тэдгээрийг голчлон электрон түлхүүр болгон ашигладаг. Гаднах терминалуудын тооноос хамааран тэдгээр нь гурван терминал бүхий тристистор ба тиристор гэсэн хоёр гадаад терминал бүхий тиристоруудад хуваагддаг. Тиристоруудыг зааж өгөхийн тулд VS үсгийн тэмдгийг ашигладаг.

Динисторын төхөөрөмж ба ажиллах зарчим

Дистисторын бүтэц, UGO ба I-V шинж чанарыг зурагт үзүүлэв.




Гаднах p-бүсийг анод (A), гаднах n-бүсийг катод (K) гэж нэрлэдэг. Гурван p-n уулзварыг 1, 2, 3. тоогоор тэмдэглэсэн байдаг. Динисторын бүтэц нь 4 давхаргатай - p-n-p-n.

Нийлүүлэлтийн хүчдэл E нь динистор руу 3 шилжилтийн 1 нь нээлттэй, тэдгээрийн эсэргүүцэл бага байх тул 2-р шилжилт хаалттай бөгөөд бүх хангамжийн хүчдэл Upr-ийг хэрэглэнэ. Жижиг урвуу гүйдэл нь динистороор урсдаг, ачаалал R нь цахилгаан тэжээлийн гүйдэл Е-ээс салгагддаг.

Асаалттай хүчдэл U-тэй тэнцүү эгнээнд хүрэхэд 2-р шилжилт нээгдэж, 1, 2, 3-р бүх шилжилт нээлттэй (асаалттай) байдалд байх болно. Динисторын эсэргүүцэл нь Ом-ийн аравны нэг хүртэл буурдаг.

Шилжүүлэгчийн хүчдэл нь хэдэн зуун вольт юм. Динистор нээгдэж, их хэмжээний горхи урсдаг. Ил задгай төлөвт динистороор дамжих хүчдэлийн уналт нь 1-2 вольт бөгөөд урсгалын гүйдлийн хэмжээнээс бага зэрэг хамаардаг ба утга нь τa ≈ E / R, UR ≈ E, ж.нь. ачааллыг цахилгаан тэжээлийн эх үүсвэрт холбосон E. dyistor дахь хүчдэл, миний нээсэн максимум зөвшөөрөгдөх цэгтэй тохирч байгаа тул нээлттэй төрийн хүчдэл Uoc гэж нэрлэдэг. Хамгийн их зөвшөөрөгдөх гүйдэл нь хэдэн зуун мА-аас хэдэн зуун А хүртэл байдаг. Дистистор нь гүйдэл гүйдэг Iud-ээс бага болох хүртэл нээлттэй байдалд байна. Гадаад хүчдэл 1В-ийн эрэмбийн утга хүртэл буурах эсвэл гадаад эх үүсвэрийн туйл өөрчлөгдөхөд динистор хаагдана. Тиймээс ийм төхөөрөмжийг түр зуурын гүйдлийн хэлхээнд ашигладаг. B ба D цэгүүд нь динисторын гүйдэл ба хүчдэлийн хил хязгаартай тохирч байна. Нийлүүлэлтийн хүчдэлийг салгасны дараа шилжилтийн 2-ийн эсэргүүцлийг сэргээх хугацаа 10-30 мкс байна.

Dinistors нь үндсэн үйл ажиллагааны үндсэн төхөөрөмж юм. Асаалттай (BV хэсэг) нь хаалттай түлхүүртэй төстэй, унтраасан төлөвт (яндангийн хийн хэсэг) энэ нь нээлттэй түлхүүртэй адил юм.

Тиристор (тринистор) төхөөрөмж ба ажиллах зарчим

Тринистор бол хяналттай төхөөрөмж юм. Энэ нь p хэлбэрийн хагас дамжуулагч эсвэл дунд шилжилтийн n хэлбэрийн хагас дамжуулагчтай холбогдсон хяналтын электрод (RE) агуулдаг.

Тринисторын бүтэц, UGO ба I-V шинж чанарыг (ихэвчлэн тиристор гэж нэрлэдэг) зураг дээр үзүүлэв.




Агаарын хүчдэлээс дээш урсаж эхлэх үед хүчдэл U-ийг 2-р шилжилтийн зэргэлдээ аль ч давхаргад нэвтрүүлэх замаар багасгаж болно. Чухал параметр бол хяналтын гох гүйдлийн Iu.ot бөгөөд энэ нь тиристор Uin-оос бага хүчдэлтэй үед нээлттэй төлөвт шилждэг. Энэ зурагт UI асаалттай хүчдэлийн гурван утгыг харуулав< Un вкл < Um вкл соответствует трем значениям управляющего тока UI у.от >   Un.ot\u003e Um.ot.

Рн резистор ачаалалд тиристор ачаалагдсан хамгийн энгийн хэлхээг авч үзье







• Ia - анодын гүйдэл (тиристорын анод-катодын хэлхээний цахилгаан гүйдэл);
• Уак бол анод ба катодын хоорондох хүчдэл юм;
• Иу нь хяналтын электродын гүйдэл (одоогийн импульс нь одоогийн импульсийг ашигладаг);
• Uuk бол хяналтын электрод ба катодын хоорондох хүчдэл юм;
• Upit - хангамжийн хүчдэл.

Тиристорыг нээлттэй төлөвт шилжүүлэхийн тулд богино хугацааны (хэд хэдэн микросекундуудын дарааллаар) импульсийн үүсгэгч хэлхээнээс хяналтгүй электродыг нийлүүлдэг.

Практикт маш өргөн хэрэглэгддэг энэхүү түгжигддэггүй тиристорын нэг онцлог шинж нь хяналтын гүйдлийг ашиглан унтраах боломжгүй юм.

Практик дээр тиристорыг унтраахын тулд урвуу хүчдэлийн Uak-ийг ашиглана< 0 и поддерживают это напряжение в течении времени, большего так называемого времени выключения tвыкл . Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.

Гурвалын төхөөрөмж ба ажиллах зарчим

Тэгш хэмтэй тиристорууд (triacs, triacs) өргөн хэрэглэгддэг. Гурвал бүр нь параллель холбогдсон холбогдсон тиристоруудтай төстэй. Симметрик тринисторууд нь тэгш хэмтэй гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанартай хяналттай төхөөрөмж юм. Тэгш хэмтэй шинж чанарыг олж авахын тулд p-n-p-n-p хэлбэрийн хагас дамжуулагч бүтцийг ашигладаг.

Гурвалын бүтэц, түүний UGO болон CVC-ийг зурагт үзүүлэв.




Триак (triac) нь эсрэгээр параллель холбогдсон хоёр тиристор p1-n1-p2-n2 ба p2-n2-p1-n4 агуулдаг. Гурвал нь 5 шилжилтийг агуулдаг P1-P2-P3-P4-P5. Хяналтын электрон UE байхгүй тохиолдолд триакийг диак гэж нэрлэдэг.

Эерэг туйлшралын хувьд p1-n1-p2-n2 дэх тиристор эффект нь E1 электрод дээр, харин p2-n1-p1-n4-ийн эсрэг туйлшралтай явагдана.

Хяналтын хүчдэл нь түүний туйлшрал ба хэмжээнээс хамааран RE-д хүчдэл өгвөл U унтраалгын хүчдэл орно

Тиристорууд (динистор, тринистор, триакс) нь электроникийн цахилгаан хэрэгслийн гол элемент юм. Шилжүүлэх хүчдэл нь 1 кВ-аас их, зөвшөөрөгдөх гүйдэл нь 1 кА-аас их байдаг

Цахим түлхүүрүүд

Цахилгаан цахилгаан хэрэгслийн үр ашгийг нэмэгдүүлэхийн тулд диод, транзистор, тиристоруудын импульсийн ажиллагааг өргөн ашигладаг. Импульсийн горим нь гүйдэл, хүчдэлийн огцом өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог. Импульсийн горимд диод, транзистор ба тиристорыг түлхүүр болгон ашигладаг.

Цахим түлхүүр ашиглан электрон хэлхээг сольж байна: цахилгаан энерги буюу дохиоллын эх үүсвэр / -ийг холбосон / холбосон хэлхээг холбох, салгах, хэлхээний элементүүдийг холбох, салгах, хэлхээний элементүүдийн параметрүүдийг өөрчлөх, үйлдлийн дохионы эх үүсвэрийн төрлийг өөрчлөх.

UGO-ийн хамгийн тохиромжтой түлхүүрүүдийг зурагт үзүүлэв:

Хаах ба нээх түлхүүрүүдийг ажиллуулна.




Түлхүүр горим нь хоёр төлөвөөр тодорхойлогддог: асаалттай / унтраалттай.

Тохиромжтой түлхүүрүүд нь эсэргүүцлийн агшин зуур өөрчлөгддөг бөгөөд 0 эсвэл ∞ утгыг авч чаддаг. Тохиромжтой хаалттай түлхүүр дээрх хүчдэлийн уналт 0. Түлхүүр онгойлгох үед гүйдэл 0 байна.

Бодит товчлуурууд нь мөн Rmax ба Rmin гэсэн хоёр тэсвэртэй утгатай байдаг. Бодит товчлуур дахь нэг эсэргүүцлийн утгаас нөгөөд шилжих нь эцсийн хугацаанд тохиолддог. Бодит хаалттай түлхүүр дээрх хүчдэлийн уналт нь тэгтэй тэнцүү биш юм.

Товчлуурууд нь бага чадлын хэлхээнд ашиглагддаг түлхүүрүүд ба цахилгаан хэлхээнд ашиглагддаг түлхүүрүүдэд хуваагддаг. Эдгээр анги тус бүр өөрийн онцлог шинж чанартай байдаг.

Бага хүчдэлийн хэлхээнд ашиглагддаг түлхүүрүүдийг дараахь байдлаар тодорхойлно.

1. Нээлттэй болон хаалттай муж дахь гол эсэргүүцэл;
2. Гүйцэтгэл - гол төлөв нэг төлөв байдлаас нөгөөд шилжих хугацаа;
3. Нээлттэй түлхүүрийн хаалттай түлхүүр ба урсгалын гүйдэл алдагдах;
4. Дархлаа - хөндлөнгөөс өртөх үед түлхүүрийн аль нэг мужид үлдэх чадвар;
5. Түлхүүр мэдрэмж - түлхүүрийг нэг төлөвөөс нөгөөд шилжүүлэх хяналтын дохионы утга;
6. Босго хүчдэл нь хяналтын хүчдэлийн утга бөгөөд түүний ойролцоо электрон унтраалга эсэргүүцэл огцом өөрчлөгддөг.

Диодын электрон түлхүүрүүд

Цахим түлхүүрийн хамгийн энгийн төрөл бол диодын түлхүүр юм. Диодын шилжүүлэгчийн хэлхээ, статик дамжуулалтын шинж чанар, гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар ба диод дээрх хүчдэлээс дифференциал эсэргүүцлийн хамаарлыг дараах зурагт үзүүлэв.

Диодын электрон түлхүүрийн ажиллах зарчим нь хагас дамжуулагч диодын Uпор диод дээрх босго хүчдэлийн утгын дифференциал эсэргүүцлийг өөрчлөхөд суурилдаг. Зураг "c" нь хагас дамжуулагч диодын одоогийн хүчдэлийн шинж чанарыг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь Upor-ийн утгыг харуулж байна. Энэ утга нь одоогийн хүчдэлийн шинж чанар дээшлэх оролцогч руу чиглэсэн тангенс бүхий стресс тэнхлэгийн уулзвар дээр байна.

"D" зураг нь диод дээрх хүчдэлээс дифференциал эсэргүүцлийн хамаарлыг харуулна. Энэ нь босго хүчдэлийн 0.3 В-ийн ойролцоо диодын дифференциал эсэргүүцлийн огцом өөрчлөлт нь 900 ба 35 Ом (Rmin \u003d 35 Ом, Rmax \u003d 900 Ом) -ийн хэт их утгатай явагддаг.

"Асаах" төлөвт дио нээгдэж, Uout ≈ Uin байна.

Унтарсан үед диод хаалттай бөгөөд Uout ≈ Uin · Rn / Rmax<

Шилжүүлэлтийн хугацааг багасгахын тулд 0.5-2 pF-ийн дарааллаар жижиг уулзварын багтаамжийг ашигладаг диодуудыг ашигладаг бөгөөд 0.5-0.05 мк-ийн дарааллаар унтрах хугацааг өгдөг.

Диодын товчлуурууд нь хяналттай, хяналттай хэлхээг цахилгаанаар салгах боломжийг олгодоггүй бөгөөд энэ нь практик хэлхээнд ихэвчлэн шаардлагатай байдаг.

Транзисторын түлхүүрүүд

Компьютер, телеметрийн төхөөрөмжүүд, автомат удирдлагын систем гэх мэт ашигладаг ихэнх хэлхээ нь транзисторын унтраалга дээр суурилдаг.

Биполяр транзистор ба CVC дээрх гол хэлхээг зураг дээр үзүүлэв.

Эхний төлөв нь "унтарсан" (транзистор хаалттай) транзисторын гаралтын шинж чанар дээрх А1 цэгээр тодорхойлогдоно; үүнийг таслах горим гэж нэрлэдэг. Таслах горимд үндсэн гүйдэл Ib \u003d 0, коллекторын гүйдэл Ik1 нь анхны коллекторын гүйдэлтэй тэнцүү, коллекторын хүчдэл Uk \u003d Uk1 ≈ Ek байна. Таслах горим нь Uin \u003d 0 эсвэл сөрөг суурийн потенциалаар хийгддэг. Энэ төлөвт түлхүүр эсэргүүцэл хамгийн дээд хэмжээндээ хүрнэ: Rmax \u003d, RT бол хаалттай төлөвт транзисторын эсэргүүцэл, 1 МΩ-ээс их байна.

Хоёр дахь төлөв нь "асаалттай" (транзистор нээлттэй байна) -ийг I - V шинж чанар дээрх А2 цэгээр тодорхойлж, ханасан горим гэж нэрлэдэг. Ханалтын горим (A2) дахь таслах горимоос (A2) транзисторыг эерэг оролтын хүчдэл Uin-ээр дамжуулдаг. Энэ тохиолдолд Uout хүчдэл нь 0.2-1.0 В-ийн дарааллаар Uk2 \u003d Uk.э.-ийн хамгийн бага утгыг авдаг, коллекторын гүйдэл Ik2 \u003d Ik.nas ас Ec / Rk. Ханах горим дахь үндсэн гүйдлийг дараах нөхцлөөс тодорхойлно. Ib\u003e Ib.nas \u003d Ik.nas / h21.

Транзисторыг нээлттэй төлөвт шилжүүлэхэд шаардлагатай оролтын хүчдэлийг нөхцөл байдлаас тодорхойлно -д\u003e IB.s.Rb + U.s.

Транзистор дээр тархсан дуу чимээ дархлаа ба бага хүч нь транзистор ихэнх тохиолдолд ханасан (A2) эсвэл хаалттай (A1) байдаг ба нэг мужаас нөгөөд шилжих хугацаа нь эдгээр мужуудын үргэлжлэх хэсгийн багахан хэсэг юм. Биполяр транзистор дээрх товчлуурын товчлуурын товчлол нь pn уулзваруудын саадтай багтаамж ба суурь дахь цөөнхийн цэнэглэгч зөөгчдийн хуримтлал, резорбци процессоос тодорхойлогддог.

Хурд болон оролтын эсэргүүцлийг нэмэгдүүлэхийн тулд талбар-эффектийн транзисторын түлхүүрүүдийг ашигладаг.

Pn уулзварын удирдлага бүхий, нийтлэг эх үүсвэр ба нийт ус зайлуулах суваг бүхий индукцийн суваг бүхий хээрийн эффектийн транзисторуудын гол хэлхээг Зураг дээр үзүүлэв.

Талбайн эффектийн транзисторын аль ч түлхүүрийн хувьд Rn\u003e 10-100 kOhm.

Uin хаалган дээрх хяналтын дохио нь 10-15 В. дараалалтай бөгөөд хаалттай төлөвт орших транзисторын эсэргүүцэл их, 108 -109 Ом-ийн дараалалтай байдаг.

Нээлттэй төлөвт байгаа хээрийн эффектийн транзисторын эсэргүүцэл 7-30 ом байж болно. Хяналтын хэлхээнд хээрийн эффект транзисторын эсэргүүцэл 108 -109 Ом байж болно. (хэлхээ "a" ба "b") ба 1012-1014 ом (хэлхээ "c" ба "g").

Хүч чадалтай (хүчирхэг) хагас дамжуулагч төхөөрөмж

Хүчирхэг хагас дамжуулагч төхөөрөмжийг технологийн хамгийн эрчимтэй хөгжиж буй, ирээдүйтэй талбар болох цахилгаан электроникт ашигладаг. Эдгээр нь хэдэн арван, хэдэн зуун ампер, хэдэн арван вольтын хүчдэл, хэдэн зуун вольтын гүйдлийг хянах зориулалттай.

Хүчирхэг хагас дамжуулагч төхөөрөмжүүдэд тиристор (динистор, тринистор, триакс), транзистор (биполяр ба талбар) ба биполяр статик өдөөгдсөн транзисторууд (IGBT) орно. Эдгээрийг электрон хэлхээг солиход ашигладаг. Тэдний шинж чанарууд нь хамгийн тохиромжтой түлхүүрүүдийн шинж чанаруудтай ойртохыг хичээдэг.

Ашиглалтын зарчим, шинж чанар, параметрийн дагуу хүчирхэг транзисторууд нь бага хүчдэлтэй төстэй боловч тодорхой шинж чанарууд байдаг.

Цахилгаан талбайн транзисторууд

Одоогийн байдлаар хээрийн эффект транзистор бол хамгийн ирээдүйтэй цахилгаан төхөөрөмжүүдийн нэг юм. Тусгаарлагч хаалгатай, өдөөгдсөн суваг бүхий хамгийн өргөн хэрэглэгддэг транзисторууд. Сувгийн эсэргүүцлийг багасгахын тулд түүний уртыг багасгах хэрэгтэй. Ус зайлуулах гүйдлийг нэмэгдүүлэхийн тулд хэдэн зуун, мянган сувгийг транзистороор гүйцэтгэдэг бөгөөд сувгууд нь зэрэгцээ холбогдсон байна. Талбайн нөлөө транзисторыг халаах магадлал бага, учир нь сувгийн эсэргүүцэл температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Цахилгаан талбайн эффект транзисторууд нь босоо бүтэцтэй байдаг. Сувгуудыг босоо болон хэвтээ байдлаар байрлуулж болно.

DMDP транзистор

Давхар диффузаар хийгдсэн энэхүү MIS төрлийн транзистор нь хэвтээ сувагтай байдаг. Зураг нь суваг агуулсан бүтцийн элементийг харуулж байна.

VMDP транзистор

Энэхүү V хэлбэрийн MOS транзистор нь босоо сувагтай. Зураг нь хоёр суваг агуулсан нэг бүтцийн элементийг харуулж байна.

VMDP транзистор ба DMDP транзисторын бүтэц ижил төстэй байгааг харахад хялбар байдаг.

IGBT транзистор

IGBT бол эрлийз хагас дамжуулагч төхөөрөмж юм. Энэ нь цахилгаан гүйдлийг хянах хоёр аргыг хослуулсан бөгөөд тэдгээрийн нэг нь хээрийн эффектийн транзисторуудад (цахилгаан талбайн удирдлага), хоёр дахь нь биполяр (цахилгаан дамжуулагчийг шахах хяналт) онцлогтой.

Ихэвчлэн IGBT нь n хэлбэрийн MOSFET транзисторын бүтцийг ашигладаг. Энэхүү транзисторын бүтэц нь DMDP транзисторын бүтэцээс нэмэлт p хэлбэрийн хагас дамжуулагч давхаргаар ялгаатай байдаг.

IGBT электродыг тодорхойлоход ихэвчлэн "ялгаруулагч", "цуглуулагч", "хаалга" гэсэн нэр томъёог ашигладаг болохыг анхаарч үзье.

P хэлбэрийн давхаргын нэмэлт нь биполяр транзисторын хоёрдогч бүтэц (p-n-p хэлбэрийн) үүсэхэд хүргэдэг. Тиймээс IGBT-д хоёр биполяр бүтэц байдаг - n-p-n төрөл ба p-n-p хэлбэр.

UGO ба IGBT унтрах хэлхээг зурагт үзүүлэв.

Зураг дээр гаралтын үзүүлэлтүүдийн ердийн байдлыг дараах байдлаар харуулав.

SIT транзистор

SIT нь статик индукц бүхий pn уулзварын удирдлага бүхий хээрийн эффект транзистор юм. Энэ нь олон суваг бөгөөд босоо бүтэцтэй байдаг. SIT ба түгээмэл эх үүсвэр бүхий хэлхээний схемийн дүрслэлийг зурагт үзүүлэв.

P хэлбэрийн хагас дамжуулагчийн бүсүүд нь цилиндр хэлбэртэй байдаг бөгөөд тэдгээрийн диаметр нь микрометр буюу түүнээс дээш нэгж юм. Энэхүү цилиндрийн систем нь Хөшигний үүргийг гүйцэтгэдэг. Цилиндр бүр нь Хөшигний электродтой холбогдсон байна (Хөшигний электродыг ердийн "а" зурагт үзүүлдэггүй).

Цэгтэй шугамууд нь pn уулзваруудын бүсүүдийг заана. Бодит сувгийн тоо хэдэн мянган байж болно. Ихэвчлэн SIT-ийг түгээмэл эх үүсвэрийн хэлхээнд ашигладаг.

Тооцоолсон төхөөрөмж бүр өөрийн хэрэглээний талбартай байдаг. Тиристор дээрх товчлуурууд нь бага давтамжтай (килоцерт ба түүнээс доош) ажилладаг төхөөрөмжүүдэд ашиглагддаг. Ийм товчлуурын гол сул тал нь тэдний гүйцэтгэл бага байдаг.

Тиристоруудын хэрэглээний гол талбар нь хэд хэдэн мегаватт хүртэлх том залгуурын хүч бүхий бага давтамжтай төхөөрөмжүүд бөгөөд тэдгээр нь гүйцэтгэлийн ноцтой шаардлагыг тавьдаггүй.

Хүчтэй биполяр транзисторууд нь 10-100 кГц давтамжтай, W-ийн нэгжээс хэд хэдэн кВт хүртэл гаралтын чадалтай төхөөрөмжүүдэд өндөр хүчдэлийн унтраалга хэлбэрээр ашиглагддаг. Шилжүүлэлтийн хүчдэлийн оновчтой хүрээ нь 200-2000 В байна.

Хээрийн эффектийн транзисторыг (MOSFETs) бага хүчдэлийн өндөр давтамжийн төхөөрөмжүүдийг солиход ашигладаг цахим түлхүүр болгон ашигладаг. Шилжүүлэгчийн хүчдэлийн оновчтой утга нь 200 В-аас хэтрэхгүй (хамгийн их утга нь 1000 В хүртэл), сэлгэлтийн давтамж нь кГц-ээс 105 кГц хүртэл хэлбэлзэж болно. Шилжүүлсэн гүйдлийн хүрээ нь 1.5-100 А юм. Энэ төхөөрөмжийн эерэг шинж чанар нь хүчдэл, гүйдэлгүй, бусад төхөөрөмжтэй харьцуулахад температураас бага хамааралтай байдаг.

Тусгаарласан хаалганы биполяр транзисторыг (IGBTs) 20 кГц-ээс бага давтамжтайгаар ашигладаг (зарим төрлийн төхөөрөмжийг 100 кГц-ээс дээш давтамжтай хэрэглэдэг) 1 кВт-аас дээш хүчдэлтэй. Шилжүүлсэн хүчдэл нь 300-400 В.-оос багагүй байна. 2000 V. IGBT ба MOSFET-ээс дээш хүчдэлийн оновчтой утга нь бүрэн асаахын тулд 12-15 В-оос ихгүй хүчдэл шаарддаг бөгөөд төхөөрөмжийг хаахын тулд сөрөг хүчдэл өгөх шаардлагагүй юм. Тэдгээр нь өндөр хурдтай шилжих шилжилтээр тодорхойлогддог.

  Гэрчилгээжүүлэхэд бэлтгэх материал

Тиймээс манай сайт дээрх биполяр транзисторын талаархи түүхийн гуравдахь, эцсийн хэсэг \u003d) Өнөөдөр бид эдгээр гайхамшигтай төхөөрөмжийг өсгөгч болгон ашиглах талаар ярилцах болно. олон талт транзистор   ба тэдгээрийн гол давуу ба сул талууд. Эхлээд эхэлье!

Өндөр давтамжийн дохиог ашиглах үед энэ хэлхээ нь маш сайн байдаг. Зарчмын хувьд, транзисторын ийм эргэлтийг ихэвчлэн ашигладаг. Маш том дутагдалтай тал нь оролтын бага ачаалал, мэдээжийн хэрэг одоогийн ашиг олохгүй байх явдал юм. Гарч буй гарцаар бидний цацруулагч гүйдэл байгаа эсэхийг өөрөөсөө хараарай.

Өөрөөр хэлбэл ялгаруулагч гүйдэл нь бага хэмжээний үндсэн гүйдлийн коллекторын гүйдэлээс их байна. Энэ нь одоогийн ашиг нь зөвхөн байхгүй гэсэн үг юм, үүнээс гадна гаралтын гүйдэл нь оролтын гүйдэлтэй харьцуулахад бага байна. Нөгөө талаар энэ хэлхээ нь хүчдэлийн хувьд харьцангуй том дамжуулалтын коэффициенттэй байдаг) Эдгээр давуу болон сул талууд байдаг боловч бид үргэлжлүүлэн ...

Нийтлэг коллекторын биполяр транзистор

Нийтлэг коллектортой биполяр транзисторыг солих хэлхээ нь ингэж харагдаж байна. Юутай ч төстэй биш үү?) Хэрэв та хэлхээг арай өөр өнцгөөс харах юм бол бид хуучин анд нөхдөө таних болно. Түүний тухай бараг бүхэл бүтэн нийтлэл байсан (), тиймээс бид энэ схемтэй холбоотой бүх зүйлийг аль хэдийн шалгаж үзсэн. Энэ хооронд бид хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг хэлхээг хүлээж байна - нийтлэг ялгаруулагчтай.

Биполяр транзисторыг нийтлэг ялгаруулагчтай холбох хэлхээ.

Энэ хэлхээ нь өсгөх шинж чанараараа алдартай болсон. Бүх хэлхээний хувьд энэ нь гүйдэл ба хүчдэлийн хамгийн их ашиг тусыг өгдөг бөгөөд хүчдэл дэх дохиоллын ихээхэн өсөлт юм. Энэ хэлхээний сул тал нь температур, дохионы давтамж нэмэгдэхэд нөлөөлдөг шинж чанарууд юм.

Бид бүх хэлхээтэй танилцсан, одоо биполяр транзистор (нийтлэг ялгаруулагчтай) ашиглан өсгөгчийн сүүлчийн (гэхдээ хамгийн бага биш) хэлхээг илүү нарийвчлан авч үзье. Эхлэхийн тулд үүнийг арай өөрөөр дүрсэлье.

Нэг хасах байдаг - газардсан ялгаруулагч. Транзисторыг ийм эргэлт хийснээр гаралт нь шугаман бус гажуудлыг агуулдаг бөгөөд энэ нь мэдээжийн хэрэг тэмцэх ёстой. Оролтын хүчдэл ялгаруулагч баазын уулзварын хүчдэлд нөлөөлж байгаатай холбоотойгоор шугаман бус байдал үүсдэг. Үнэн хэрэгтээ, ялгаруулагч хэлхээнд "хэт их" зүйл байхгүй, бүх оролтын хүчдэл нь суурийн ялгаруулагчийн уулзвар дээр яг таарч гардаг. Энэ үзэгдлийг даван туулахын тулд бид ялгаруулагч хэлхээнд резистор нэмж өгдөг. Тиймээс бид олж авдаг сөрөг санал хүсэлт

Гэхдээ энэ нь юу вэ?

Товчхондоо, дараа нь сөрөг буцах зарчиммянга харилцаа холбоо   гаралтын хүчдэлийн тодорхой хэсгийг оролтын хэсэгт дамжуулдаг бөгөөд оролтын дохиололоос хасагддаг гэсэн үг юм. Мэдээжийн хэрэг, энэ нь ашиг буурахад хүргэдэг, учир нь транзисторын оролтын хүчдэл нь хариу ирүүлээгүйгээс бага хүчдэлийн утгыг авах болно.

Гэсэн хэдий ч сөрөг санал хүсэлт нь бидэнд маш их хэрэгтэй байдаг. Энэ нь оролтын хүчдэл ба суурь ба ялгаруулагч хоёрын хоорондох хүчдэлд хэрхэн нөлөөлөхийг харцгаая.

Тиймээс санал хүсэлт байхгүй байсан ч оролтын дохиог 0.5 В-аар нэмэгдүүлэх нь ижил өсөлтөд хүргэдэг. Энд бүх зүйл тодорхой байна 😉 Одоо бид санал хүсэлтийг нэмж байна! Үүнтэй адилаар бид оролтын хүчдэлийг 0.5 В.-аар нэмэгдүүлдэг. Үүний дараа энэ нь ихсэх бөгөөд энэ нь ялгаруулагч гүйдлийн өсөлтөд хүргэдэг. Мөн өсөлт нь хариу эсэргүүцэл дээрх хүчдэлийн өсөлтөд хүргэдэг. Энэ тийм юм шиг санагдаж байна уу? Гэхдээ энэ хүчдэлийг орцноос хасаж байна! Юу болсныг хар:

Оролтын хүчдэл нэмэгдсэн - ялгаруулагч гүйдэл нэмэгдсэн - сөрөг хариу эсэргүүцэл дээрх хүчдэл нэмэгдсэн - оролтын хүчдэл буурсан (хасагдсантай холбоотой) - хүчдэл буурсан.

Өөрөөр хэлбэл сөрөг хариу нь оролтын дохио өөрчлөгдөх үед үндсэн ялгаруулагч хүчдэл өөрчлөгдөхөөс сэргийлдэг.

Үүний үр дүнд нийтлэг ялгаруулагч бүхий бидний өсгөгч хэлхээг ялгаруулагч хэлхээнд резистороор дүүргэв.

Бидний өсгөгчийн бас нэг асуудал байна. Хэрэв оролтын үед хүчдэлийн сөрөг утга гарч ирвэл транзистор тэр даруй хаагдана (суурийн хүчдэл ялгаруулагч хүчдэлээс доогуур, суурийн ялгаруулагч диод хаагдах болно) бөгөөд гаралтад юу ч байхгүй болно. Энэ нь ямар нэгэн байдлаар тийм ч сайн биш) Тиймээс үүнийг бий болгох шаардлагатай байна нүүлгэн шилжүүлэлтБайна. Үүнийг дараах байдлаар хуваагч ашиглан хийж болно.

Ийм гоо сайхныг олж аваарай 😉 Хэрэв резисторууд тэнцүү бол тэдгээрийн хүчдэл 6V (12V / 2) болно. Тиймээс оролтод дохио байхгүй тохиолдолд суурийн потенциал + 6V болно. Хэрэв сөрөг утга, жишээ нь -4V, оролтонд орвол суурь потенциал + 2V байх болно, өөрөөр хэлбэл утга нь эерэг бөгөөд транзисторын хэвийн ажиллагаанд саад болохгүй. Үндсэн гинжин хэлхээнд офсет үүсгэх нь хэр ашигтай вэ?

Бидний схемийг өөр юу сайжруулах вэ ...

Бид ямар дохиог олшруулахаа мэдэгдээрэй, өөрөөр хэлбэл түүний параметрүүд, ялангуяа давтамжийг бид мэднэ. Орцонд ашигтай олшруулсан дохиололоос өөр зүйл байхгүй бол сайн байх болно. Үүнийг хэрхэн хангах вэ? Мэдээжийн хэрэг, өндөр дамжуулагч шүүлтүүр ашиглан) конденсаторыг нэмж, хэвийсэн резистортой хослуулан өндөр дамжуулагч шүүлтүүр үүсгэнэ.

Транзисторыг эс тооцвол бараг юу ч байдаггүй байсан хэлхээг нэмэлт элементүүдээр хэтрүүлэв 😉 Магадгүй бид тэнд зогсох болно. Удалгүй биполяр транзистор дээр суурилсан өсгөгчийн практик тооцоололд зориулагдсан нийтлэл гарч ирнэ. Үүн дотор бид зөвхөн зохиол бичихгүй өсгөгчийн хэлхээний диаграм, гэхдээ бид бүх элементийн утгыг тооцож, тэр үед бидний зорилгод тохирох транзисторыг сонгоно. Дараа уулзая! \u003d)

Транзисторыг асаах гурван үндсэн хэлхээ байдаг. Энэ тохиолдолд транзисторын электродуудын нэг нь каскад руу орох, гарах нийтлэг цэг юм. Оролт (гаралт) -ын дагуу оролт (гаралт) ээлжлэн хүчдэлийн хоорондох цэгүүдийг хэлж байгааг санах нь зүйтэй. Үндсэн шилжүүлэгч хэлхээг нийтлэг ялгаруулагч (OE), нийтлэг суурь (OB), нийтлэг коллектор (OK) бүхий хэлхээ гэж нэрлэдэг.

Нийтлэг ялгаруулагч (OE) бүхий хэлхээ. Ийм хэлхээг 1-р зурагт үзүүлэв. Бүх номонд энэ хэлхээ нь хамгийн түгээмэл байдаг гэж бичсэн тул хамгийн их хүч чадал өгдөг.

Зураг. 1 - Энгийн ялгаруулагчтай транзисторын холболтын диаграм

Транзисторыг сайжруулах шинж чанарууд нь түүний үндсэн параметрүүдийн нэгээр тодорхойлогддог - суурийн гүйдлийн дамжуулалтын коэффициент эсвэл статик гүйдлийн ашиг ?. Энэ нь зөвхөн транзисторыг тодорхойлох ёстой тул ачаалалгүй горимд тодорхойлогддог (R k \u003d 0). Тоогоор, энэ нь дараахь тэнцүү юм.

үед U k-e \u003d const

Энэ коэффициент нь хэдэн арван эсвэл хэдэн зуун хувьтай тэнцүү байж болох ч бодит коэффициент k i үргэлж бага байдаг уу? Учир нь ачаалал асахад коллекторын гүйдэл буурдаг.

Хүчдэл авах үе шат каскад k u нь гаралт ба оролтын ээлжийн хүчдлийн далайц эсвэл одоогийн утгын харьцаатай тэнцүү байна. Оролтын хүчдэл нь ээлжийн хүчдэл бөгөөд зөгийн бал, гаралтын хүчдэл нь резистороор дамждаг хүчдэл эсвэл ижил зүйл, коллектор-ялгаруулагч хүчдэл юм. Суурь ялгаруулагч хүчдэл нь вольтын аравны нэгээс хэтрэхгүй бөгөөд гаралт нь эв нэгдэл ба хэдэн арван вольт хүрдэг (ачааллын эсэргүүцэл ба эх үүсвэрийн хүчдэл E 2). Эндээс харахад каскадын хүч чадал хэдэн зуун, хэдэн мянган, заримдаа хэдэн арван мянган болно.

Чухал шинж чанар нь Oh I-ийн хуулиар тодорхойлогддог оролтын эсэргүүцэл R I юм.

голдуу хэдэн зуун ом-ээс хэдэн килом ом хүртэл хэлбэлздэг. OE схемийн дагуу асах үед транзисторын оролтын саад тотгор нь харьцангуй бага болж байгаа нь мэдэгдэхүйц сул тал юм. OE схемийн дагуу каскад нь хүчдэлийн фазыг 180 ° -аар буцаана гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй

OE хэлхээний давуу талууд нь үүнийг нэг эх үүсвэрээс нийлүүлэхэд тав тухтай байх болно, учир нь ижил дохионы нийлүүлэлтийн хүчдэл нь суурь ба коллектород хэрэглэгддэг. Сул талууд нь хамгийн муу давтамж ба температурын шинж чанарыг агуулдаг (жишээлбэл, OB схемтэй харьцуулахад). Өсөн нэмэгдэж буй давтамжтай үед OE хэлхээний ашиг буурдаг. Үүнээс гадна олшруулалтын явцад OE схемийн дагуу каскад ихээхэн гажуудлыг нэвтрүүлдэг.

Түгээмэл суурь (OB) бүхий схем. OB схемийг Зураг 2-т үзүүлэв.

Зураг. 2 - Нийтлэг суурь бүхий транзисторын холболтын диаграм

Ийм сэлгэх хэлхээ нь мэдэгдэхүйц ашиг олгоогүй ч давтамж, температурын сайн шинж чанартай байдаг. Энэ нь MA схемийн дагуу ашиглагддаггүй.

OB хэлхээний одоогийн ашиг нь нэгдмэл байдлаас үргэлж бага байдаг:

коллекторын гүйдэл нь ялгаруулагч гүйдэлтэй харьцуулахад үргэлж бага байдаг.

OB хэлхээний статик гүйдлийн дамжуулалтын коэффициентийг зааж өгсөн үү? гэж тодорхойлдог.

үед u b \u003d const

Энэ коэффициент нь үргэлж 1-ээс бага байх ба 1-тэй ойртох тусам транзистор илүү сайн байх болно. Хүчдэлийн өсөлт нь OE хэлхээнийхтэй ижил байна. OB хэлхээний оролтын дамжуулалт OE хэлхээтэй харьцуулахад арав дахин бага байна.

OB хэлхээний хувьд оролт ба гаралтын хүчдэл хоёрын хооронд фазын шилжилт байдаггүй, өөрөөр хэлбэл хүчдэлийн фаз нь олшруулалтын үед урвахгүй. Нэмж хэлэхэд, олшруулалтаар OB схем нь OE схемээс хамаагүй бага гажуудал нэвтрүүлдэг.

Нийтлэг коллектортой хэлхээ (ОК). Нийтлэг коллектортой шилжих хэлхээг 3-р зурагт үзүүлэв. Ийм хэлхээг ихэвчлэн ялгаруулагч дагалдагч гэж нэрлэдэг.

Зураг. 3 - Нийтлэг коллектортой транзисторын холболтын диаграм

Энэ хэлхээний өвөрмөц байдал нь оролтын хүчдэлийг оролт руу бүрэн буцааж өгдөг, өөрөөр хэлбэл сөрөг санал хүсэлт маш хүчтэй байдаг. Одоогийн ашиг нь OE хэлхээнийхтэй бараг ижил байна. Хүчдэлийн өсөлт нь эв нэгдэлтэй ойрхон боловч үүнээс үргэлж бага байдаг. Үүний үр дүнд хүч нь ойролцоогоор k i, жишээлбэл хэдэн арван байна.

OK хэлхээнд оролт ба гаралтын хүчдэлийн хооронд фазын шилжилт байдаггүй. Хүчдэлийн өсөлт нь эв нэгдэлтэй ойролцоо байгаа тул фаз ба далайц дахь гаралтын хүчдэл нь оролтын хэмжээтэй давхцаж байна, өөрөөр хэлбэл үүнийг давтана. Ийм учраас ийм хэлхээг ялгаруулагч дагалдагч гэж нэрлэдэг. Эмиттер - нийтлэг утстай харьцуулахад гаралтын хүчдэл ялгаруулагчаас салдаг тул.

OK хэлхээний оролтын эсэргүүцэл нэлээд өндөр (хэдэн арван кило-ом) бөгөөд гаралтын эсэргүүцэл харьцангуй бага байна. Энэ нь схемийн чухал давуу тал юм.