Τάση εκπομπού τρανζίστορ. Πλεονεκτήματα χρήσης κυκλωμάτων μεταγωγής με ΟΕ. Ζεύγη τρανζίστορ σε κυκλώματα ελέγχου ηλεκτροκινητήρων

Το τρανζίστορ είναι ένα πανταχού παρόν και σημαντικό συστατικό στη σύγχρονη μικροηλεκτρονική. Ο σκοπός του είναι απλός: σας επιτρέπει να ελέγχετε ένα πολύ ισχυρότερο χρησιμοποιώντας ένα αδύναμο σήμα.

Συγκεκριμένα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ελεγχόμενος «αποσβεστήρας»: λόγω της απουσίας σήματος στην «πύλη», μπλοκάρει τη ροή του ρεύματος και τροφοδοτώντας το, επιτρέψτε το. Με άλλα λόγια: αυτό είναι ένα κουμπί που πιέζεται όχι από ένα δάχτυλο, αλλά με την εφαρμογή τάσης. Αυτή είναι η πιο κοινή εφαρμογή στα ψηφιακά ηλεκτρονικά.

Τα τρανζίστορ είναι διαθέσιμα σε διαφορετικές συσκευασίες: το ίδιο τρανζίστορ μπορεί να φαίνεται εντελώς διαφορετικό στην εμφάνιση. Στη δημιουργία πρωτοτύπων, τα πιο συνηθισμένα περιβλήματα είναι:

TO-92 - συμπαγής, για ελαφριά φορτία

TO-220AB - μαζική, καλή απαγωγή θερμότητας, για βαριά φορτία

Η ονομασία στα διαγράμματα ποικίλλει επίσης ανάλογα με τον τύπο του τρανζίστορ και το πρότυπο χαρακτηρισμού που χρησιμοποιείται στη συλλογή. Ανεξάρτητα όμως από την παραλλαγή, το σύμβολο του παραμένει αναγνωρίσιμο.

Διπολικά τρανζίστορ

Τα τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης (BJT, Διπολικά τρανζίστορ διασταύρωσης) έχουν τρεις επαφές:

Συλλέκτης - εφαρμόζεται υψηλή τάση σε αυτό, την οποία θέλετε να ελέγξετε

Βάση - μια μικρή ποσότητα παρέχεται μέσω αυτής ρεύμαγια να ξεκλειδώσετε μεγάλο? η βάση είναι γειωμένη για να την εμποδίσει

Εκπομπός - ρεύμα ρέει μέσω αυτού από τον συλλέκτη και τη βάση όταν το τρανζίστορ είναι "ανοιχτό"

Το κύριο χαρακτηριστικό ενός διπολικού τρανζίστορ είναι ο δείκτης hfeγνωστό και ως κέρδος. Αντικατοπτρίζει πόσες φορές περισσότερο ρεύμα στο τμήμα συλλέκτη-εκπομπού μπορεί να περάσει το τρανζίστορ σε σχέση με το ρεύμα βάσης-εκπομπού.

Για παράδειγμα, εάν hfe= 100, και 0,1 mA διέρχεται από τη βάση, τότε το τρανζίστορ θα περάσει από τον εαυτό του το πολύ 10 mA. Εάν σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει ένα εξάρτημα στο τμήμα υψηλού ρεύματος που καταναλώνει, για παράδειγμα, 8 mA, θα εφοδιαστεί με 8 mA και το τρανζίστορ θα έχει μια "ρεζέρβα". Εάν υπάρχει εξάρτημα που αντλεί 20 mA, θα παρέχεται μόνο με το μέγιστο 10 mA.

Επίσης, η τεκμηρίωση για κάθε τρανζίστορ υποδεικνύει τις μέγιστες επιτρεπόμενες τάσεις και ρεύματα στις επαφές. Η υπέρβαση αυτών των τιμών οδηγεί σε υπερβολική θέρμανση και μειωμένη διάρκεια ζωής και μια ισχυρή υπέρβαση μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφή.

NPN και PNP

Το τρανζίστορ που περιγράφεται παραπάνω είναι το λεγόμενο τρανζίστορ NPN. Ονομάζεται έτσι επειδή αποτελείται από τρία στρώματα πυριτίου που συνδέονται με τη σειρά: Αρνητικό-Θετικό-Αρνητικό. Όπου αρνητικό είναι ένα κράμα πυριτίου με περίσσεια αρνητικών φορέων φορτίου (n-doped), και θετικό είναι ένα κράμα με περίσσεια θετικών φορέων φορτίου (p-doped).

Τα NPN είναι πιο αποτελεσματικά και κοινά στη βιομηχανία.

Κατά τον προσδιορισμό των τρανζίστορ PNP, διαφέρουν ως προς την κατεύθυνση του βέλους. Το βέλος δείχνει πάντα από το P στο N. Τα τρανζίστορ PNP έχουν μια «ανεστραμμένη» συμπεριφορά: το ρεύμα δεν μπλοκάρεται όταν η βάση είναι γειωμένη και μπλοκάρεται όταν το ρεύμα ρέει μέσα από αυτήν.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου

Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET, Field Effect Transistor) έχουν τον ίδιο σκοπό, αλλά διαφέρουν ως προς την εσωτερική δομή. Ένας ιδιαίτερος τύπος αυτών των εξαρτημάτων είναι τα τρανζίστορ MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor). Σας επιτρέπουν να λειτουργείτε με πολύ μεγαλύτερη ισχύ με τις ίδιες διαστάσεις. Και ο έλεγχος του ίδιου του "αποσβεστήρα" πραγματοποιείται αποκλειστικά χρησιμοποιώντας τάση: κανένα ρεύμα δεν ρέει μέσα από την πύλη, σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ.

Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου έχουν τρεις επαφές:

Αποστράγγιση - εφαρμόζεται υψηλή τάση σε αυτό, την οποία θέλετε να ελέγξετε

Πύλη - εφαρμόζεται τάση σε αυτό για να επιτρέψει τη ροή ρεύματος. η πύλη είναι γειωμένη για να μπλοκάρει το ρεύμα.

Πηγή - ρεύμα ρέει μέσω αυτού από την αποχέτευση όταν το τρανζίστορ είναι "ανοιχτό"

N-Channel και P-Channel

Κατ' αναλογία με τα διπολικά τρανζίστορ, τα τρανζίστορ πεδίου διαφέρουν ως προς την πολικότητα. Το τρανζίστορ N-Channel περιγράφηκε παραπάνω. Είναι τα πιο κοινά.

Το P-Channel όταν ορίζεται διαφέρει ως προς την κατεύθυνση του βέλους και, πάλι, έχει μια "ανεστραμμένη" συμπεριφορά.

Σύνδεση τρανζίστορ για οδήγηση εξαρτημάτων υψηλής ισχύος

Μια τυπική εργασία ενός μικροελεγκτή είναι να ενεργοποιεί και να απενεργοποιεί ένα συγκεκριμένο εξάρτημα κυκλώματος. Ο ίδιος ο μικροελεγκτής έχει συνήθως μέτρια χαρακτηριστικά διαχείρισης ισχύος. Άρα το Arduino, με έξοδο 5 V ανά ακίδα, μπορεί να αντέξει ρεύμα 40 mA. Οι ισχυροί κινητήρες ή τα εξαιρετικά φωτεινά LED μπορούν να τραβήξουν εκατοντάδες milliamp. Όταν συνδέετε τέτοια φορτία απευθείας, το τσιπ μπορεί γρήγορα να αποτύχει. Επιπλέον, για τη λειτουργία ορισμένων εξαρτημάτων, απαιτείται τάση μεγαλύτερη από 5 V και το Arduino δεν μπορεί να παράγει περισσότερα από 5 V από την ψηφιακή ακίδα εξόδου.

Αλλά είναι αρκετά εύκολο να ελέγξετε ένα τρανζίστορ, το οποίο με τη σειρά του θα ελέγξει ένα μεγάλο ρεύμα. Ας υποθέσουμε ότι πρέπει να συνδέσουμε μια μακριά λωρίδα LED που απαιτεί 12 V και ταυτόχρονα καταναλώνει 100 mA:

Τώρα, όταν η έξοδος έχει ρυθμιστεί σε λογική τιμή (υψηλή), τα 5 V που εισέρχονται στη βάση θα ανοίξουν το τρανζίστορ και το ρεύμα θα ρέει μέσω της ταινίας - θα λάμπει. Όταν η έξοδος έχει ρυθμιστεί στο λογικό μηδέν (χαμηλό), η βάση θα γειωθεί μέσω του μικροελεγκτή και η ροή του ρεύματος θα μπλοκαριστεί.

Δώστε προσοχή στην αντίσταση περιορισμού ρεύματος R. Είναι απαραίτητο, ώστε όταν εφαρμόζεται τάση ελέγχου, να μην σχηματίζεται βραχυκύκλωμα κατά μήκος της διαδρομής μικροελεγκτής - τρανζίστορ - γείωση. Το κύριο πράγμα δεν είναι να υπερβείτε το επιτρεπόμενο ρεύμα μέσω της επαφής Arduino των 40 mA, επομένως πρέπει να χρησιμοποιήσετε μια αντίσταση με τιμή τουλάχιστον:

Εδώ Ud- αυτή είναι η πτώση τάσης στο ίδιο το τρανζίστορ. Εξαρτάται από το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται και είναι συνήθως 0,3 – 0,6 V.

Αλλά δεν είναι απολύτως απαραίτητο να διατηρήσετε το ρεύμα στο επιτρεπόμενο όριο. Είναι απαραίτητο μόνο το κέρδος του τρανζίστορ να σας επιτρέπει να ελέγχετε το απαιτούμενο ρεύμα. Στην περίπτωσή μας είναι 100 mA. Αποδεκτό για το τρανζίστορ που χρησιμοποιείται hfe= 100, τότε ένα ρεύμα ελέγχου 1 mA θα είναι αρκετό για εμάς

Μια αντίσταση με τιμή από 118 Ohm έως 4,7 kOhm είναι κατάλληλη για εμάς. Για σταθερή λειτουργία από τη μία πλευρά και ελαφρύ φορτίο στο τσιπ από την άλλη, τα 2,2 kOhm είναι μια καλή επιλογή.

Εάν χρησιμοποιείτε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου αντί για ένα διπολικό τρανζίστορ, μπορείτε να κάνετε χωρίς αντίσταση:

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πύλη σε τέτοια τρανζίστορ ελέγχεται αποκλειστικά από την τάση: δεν υπάρχει ρεύμα στο τμήμα μικροελεγκτή - πύλη - πηγή. Και χάρη στα υψηλά χαρακτηριστικά του, ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί MOSFET σάς επιτρέπει να ελέγχετε πολύ ισχυρά εξαρτήματα.

ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Ένα διπολικό τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών που αποτελείται από τρεις περιοχές με εναλλασσόμενους τύπους ηλεκτρικής αγωγιμότητας και έχει σχεδιαστεί για να ενισχύει ένα σήμα.

Τα διπολικά τρανζίστορ είναι συσκευές ημιαγωγών για καθολικούς σκοπούς και χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορους ενισχυτές, γεννήτριες, συσκευές παλμών και μεταγωγής.

Τα διπολικά τρανζίστορ μπορούν να ταξινομηθούν κατά υλικό: γερμάνιο και πυρίτιο.κατά τύπο αγωγιμότητας: τύπου pn-r και n- Π- n; όσον αφορά την ισχύ: χαμηλή (Πκούνια< 0,3W), μέσος όρος (R κούνια= 1,5W) και μεγάλο (Pκούνια> 1,5 W); κατά συχνότητα: χαμηλής συχνότητας, μεσαίας συχνότητας, υψηλής συχνότητας και φούρνο μικροκυμάτων.

Σε τέτοια τρανζίστορ, το ρεύμα καθορίζεται από την κίνηση των φορέων φορτίου δύο τύπων: ηλεκτρονίων και οπών. Από εδώ προέρχεται το όνομά τους: διπολικό.

Διπολικό τρανζίστορείναι μια πλάκα γερμανίου ή πυριτίου στην οποία δημιουργούνται τρεις περιοχές με διαφορετική ηλεκτρική αγωγιμότητα. Για τύπο τρανζίστορn-R- nη μεσαία περιοχή έχει αγωγιμότητα οπών και οι εξόχως εξωτερικές περιοχές έχουν ηλεκτρονική αγωγιμότητα.

Τρανζίστορ τύπου p-n-P έχουν μια μεσαία περιοχή με ηλεκτρονική αγωγιμότητα, και τις εξόχως εξωτερικές περιοχές με αγωγιμότητα οπής.

Η μεσαία περιοχή του τρανζίστορ ονομάζεται βάση, μια ακραία περιοχή είναι ο πομπός και η δεύτερη είναι ο συλλέκτης. Έτσι, το τρανζίστορ έχει δύο R- n- μετάβαση: πομπός - μεταξύ του πομπού και της βάσης και συλλέκτης - μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη.

Ο πομπός είναι η περιοχή του τρανζίστορ για την έγχυση φορέων φορτίου στη βάση. Συλλέκτης - μια περιοχή που σκοπός της είναι η εξαγωγή φορέων φορτίου από τη βάση. Η βάση είναι η περιοχή στην οποία εγχέονται από τον πομπό φορείς φόρτισης που δεν αποτελούν την πλειοψηφία για αυτήν την περιοχή.

Η συγκέντρωση των πλείστων φορέων φορτίου στον πομπό είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από τη συγκέντρωση των πλειοψηφικών φορέωνφορτίο στη βάση, και στον συλλέκτη είναι ελαφρώς μικρότερο από τη συγκέντρωση στον πομπό. Επομένως, η αγωγιμότητα του εκπομπού είναι πολύ υψηλότερη από την αγωγιμότητα της βάσης και η αγωγιμότητα του συλλέκτη είναι μικρότερη από την αγωγιμότητα του εκπομπού.

Ανάλογα με το ποιος από τους ακροδέκτες είναι κοινός στα κυκλώματα εισόδου και εξόδου, υπάρχουν τρία κυκλώματα για τη σύνδεση του τρανζίστορ: με κοινή βάση (CB), κοινό πομπό (CE) και κοινό συλλέκτη (CC).

Το κύκλωμα εισόδου ή ελέγχου χρησιμεύει για τον έλεγχο της λειτουργίας του τρανζίστορ. Στο κύκλωμα εξόδου, ή ελεγχόμενο, λαμβάνονται ενισχυμένες ταλαντώσεις. Η πηγή των ενισχυμένων ταλαντώσεων περιλαμβάνεται στο κύκλωμα εισόδου και το φορτίο συνδέεται στο κύκλωμα εξόδου.

Η αρχή της λειτουργίας ενός τρανζίστορ χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του τρανζίστορ p-n-p – τύπος που περιλαμβάνεται σε κύκλωμα με κοινή βάση (CB).

Εξωτερικές τάσεις δύο τροφοδοτικών EE και EΠρος τηνσυνδεδεμένο με το τρανζίστορ με τέτοιο τρόπο ώστε η διασταύρωση εκπομπού P1 να πολώνεται προς την εμπρός κατεύθυνση και η σύνδεση συλλέκτη P2 να ωθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Εάν εφαρμοστεί αντίστροφη τάση στη διασταύρωση συλλέκτη και το κύκλωμα εκπομπού είναι ανοιχτό, ρέει ένα μικρό αντίστροφο ρεύμα στο κύκλωμα συλλέκτηΕγώσυν. Προκύπτει υπό την επίδραση της αντίστροφης τάσης και δημιουργείται από την κατευθυντική κίνηση των φορέων μειοψηφίας φορτίου, των οπών βάσης και των ηλεκτρονίων συλλέκτη μέσω της διασταύρωσης του συλλέκτη. Το αντίστροφο ρεύμα διαρρέει το κύκλωμα: +EΠρος την, βάση-συλλέκτης, −EΠρος την.

Όταν ένα EE σταθερής τάσης συνδέεται με το κύκλωμα του εκπομπού προς τα εμπρός, το φράγμα δυναμικού της διασταύρωσης του εκπομπού μειώνεται. Αρχίζει η έγχυση οπών στη βάση.

Η εξωτερική τάση που εφαρμόζεται στο τρανζίστορ αποδεικνύεται ότι εφαρμόζεται κυρίως στις μεταβάσεις P1 και P2, επειδή έχουν υψηλή αντίσταση σε σύγκριση με την αντίσταση των περιοχών βάσης, εκπομπού και συλλέκτη. Επομένως, οι οπές που εγχέονται στη βάση κινούνται μέσω αυτής μέσω της διάχυσης. Σε αυτή την περίπτωση, οι οπές ανασυνδυάζονται με τα ηλεκτρόνια της βάσης. Δεδομένου ότι η συγκέντρωση του φορέα στη βάση είναι πολύ χαμηλότερη από ό,τι στον πομπό, πολύ λίγες οπές ανασυνδυάζονται. Με μικρό πάχος βάσης, σχεδόν όλες οι τρύπες θα φτάσουν στη διασταύρωση συλλέκτη P2. Στη θέση των ανασυνδυασμένων ηλεκτρονίων, τα ηλεκτρόνια από την πηγή ενέργειας Ε εισέρχονται στη βάσηΠρος την. Οι οπές που ανασυνδυάζονται με ηλεκτρόνια στη βάση δημιουργούν ένα ρεύμα βάσηςΕγώΣΙ.

Υπό την επίδραση της αντίστροφης τάσης ΕΠρος την,το φράγμα δυναμικού της διασταύρωσης συλλέκτη αυξάνεται και το πάχος της διασταύρωσης P2 αυξάνεται. Οι οπές που εισέρχονται στην περιοχή της διασταύρωσης του συλλέκτη πέφτουν στο πεδίο επιτάχυνσης που δημιουργείται στη διασταύρωση από την τάση του συλλέκτη και έλκονται από τον συλλέκτη, δημιουργώντας ένα ρεύμα συλλέκτηΕγώΠρος την. Το ρεύμα συλλέκτη διαρρέει το κύκλωμα: +EΠρος την, βάση-συλλέκτης, -ΕΠρος την.

Έτσι, στο βιπολική Υπάρχουν τρεις τύποι ρεύματος που ρέει σε ένα τρανζίστορ: πομπός, συλλέκτης και βάση.

Στο σύρμα, που είναι ο ακροδέκτης της βάσης, τα ρεύματα εκπομπού και συλλέκτη κατευθύνονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Το ρεύμα βάσης είναι ίσο με τη διαφορά μεταξύ των ρευμάτων εκπομπού και συλλέκτη:ΕγώΒ = Εγώ E − ΕγώΠΡΟΣ ΤΗΝ.

Φυσικές διεργασίες σε τύπο τρανζίστορn-R- nπροχωρούν παρόμοια με τις διαδικασίες σε ένα τρανζίστορ τύπου pn-Ρ.

Συνολικό ρεύμα εκπομπούΕγώΤο E καθορίζεται από τον αριθμό των κύριων φορέων φορτίου που εγχέονται από τον πομπό. Το κύριο μέρος αυτών των φορέων φορτίου που φτάνει στον συλλέκτη δημιουργεί ένα ρεύμα συλλέκτηΕγώΠρος την. Ένα μικρό τμήμα φορέων φορτίου που εγχέονται στη βάση ανασυνδυάζονται στη βάση, δημιουργώντας ένα ρεύμα βάσηςΕγώΒ. Κατά συνέπεια, το ρεύμα εκπομπού θα χωριστεί σε ρεύματα βάσης και συλλέκτη, δηλ.ΕγώΕ = ΕγώΒ + ΕγώΠρος την.

Το ρεύμα εξόδου του τρανζίστορ εξαρτάται από το ρεύμα εισόδου. Επομένως, ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ελεγχόμενη από ρεύμα.

Οι αλλαγές στο ρεύμα του εκπομπού που προκαλούνται από αλλαγές στην τάση διασταύρωσης εκπομπού μεταδίδονται πλήρως στο κύκλωμα του συλλέκτη, προκαλώντας αλλαγή στο ρεύμα του συλλέκτη. Και επειδή τάση τροφοδοσίας συλλέκτη ΕΠρος τηνσημαντικά περισσότερο από τον εκπομπό Εε, τότε η ισχύς που καταναλώνεται στο κύκλωμα συλλέκτη PΠρος την, θα υπάρχει σημαντικά μεγαλύτερη ισχύς στο κύκλωμα εκπομπού Pε. Έτσι, είναι δυνατός ο έλεγχος υψηλής ισχύος στο κύκλωμα συλλέκτη του τρανζίστορ με χαμηλή ισχύ που δαπανάται στο κύκλωμα εκπομπού, δηλ. υπάρχει αύξηση της ισχύος.

Κυκλώματα μεταγωγής για διπολικά τρανζίστορ

Το τρανζίστορ περιλαμβάνεται στο κύκλωμα έτσι ώστε ένας από τους ακροδέκτες του να είναι η είσοδος, ο δεύτερος να είναι η έξοδος και ο τρίτος να είναι κοινός στα κυκλώματα εισόδου και εξόδου. Ανάλογα με το ποιο ηλεκτρόδιο είναι κοινό, υπάρχουν τρία κυκλώματα για τη σύνδεση τρανζίστορ: OB, OE και OK. Για τρανζίστορn-R- nστα κυκλώματα μεταγωγής αλλάζει μόνο η πολικότητα των τάσεων και η κατεύθυνση των ρευμάτων. Για οποιοδήποτε κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ, η πολικότητα των τροφοδοτικών πρέπει να επιλέγεται έτσι ώστε η διασταύρωση εκπομπού να είναι ενεργοποιημένη προς την εμπρός κατεύθυνση και η διασταύρωση συλλέκτη στην αντίστροφη κατεύθυνση.

Στατικά χαρακτηριστικά διπολικών τρανζίστορ

Ο στατικός τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ είναι ο τρόπος όταν δεν υπάρχει φορτίο στο κύκλωμα εξόδου.

Τα στατικά χαρακτηριστικά των τρανζίστορ είναι οι γραφικά εκφρασμένες εξαρτήσεις της τάσης και του ρεύματος του κυκλώματος εισόδου (χαρακτηριστικά ρεύματος εισόδου-τάσης) και του κυκλώματος εξόδου (χαρακτηριστικά ρεύματος εξόδου-τάσης). Ο τύπος των χαρακτηριστικών εξαρτάται από τη μέθοδο ενεργοποίησης του τρανζίστορ.

Χαρακτηριστικά ενός τρανζίστορ συνδεδεμένου σύμφωνα με το κύκλωμα OB

ΕγώΕ = φά(U EB) στο U KB = συνθ(ΕΝΑ).

ΕγώΚ = φά(U KB) στο ΕγώΕ = συνθ(σι).

Στατικά χαρακτηριστικά ενός διπολικού τρανζίστορ συνδεδεμένου σύμφωνα με το κύκλωμα OB.Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης εξόδου έχουν τρεις χαρακτηριστικές περιοχές: 1 – ισχυρή εξάρτησηΕγώΠρος τηναπό UKB; 2 – ασθενής εξάρτησηΕγώΠρος τηναπό UKB; 3 – Βλάβη του συλλεκτικού κόμβου.Ένα χαρακτηριστικό των χαρακτηριστικών στην περιοχή 2 είναι η ελαφρά αύξηση τους με την αύξηση της τάσηςU KB.

Χαρακτηριστικά ενός τρανζίστορ συνδεδεμένου σύμφωνα με το κύκλωμα OE:

Το χαρακτηριστικό εισόδου είναι η εξάρτηση:

ΕγώΒ = φά(UΡυθμός U CE = συνθ(σι).

Το χαρακτηριστικό εξόδου είναι η εξάρτηση:

ΕγώΚ = φά(U CE) στο ΕγώΒ = συνθ(ΕΝΑ).

Τρόπος λειτουργίας διπολικού τρανζίστορ

Το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει σε τρεις τρόπους λειτουργίας ανάλογα με την τάση στις διασταυρώσεις του. Όταν λειτουργεί σε ενεργή λειτουργία, η τάση στη διασταύρωση του εκπομπού είναι άμεση και στη διασταύρωση συλλέκτη είναι αντίστροφη.

Η λειτουργία αποκοπής ή μπλοκαρίσματος επιτυγχάνεται με την εφαρμογή αντίστροφης τάσης και στις δύο διασταυρώσεις (και οι δύο p-n- οι διαβάσεις είναι κλειστές).

Εάν και στις δύο διασταυρώσεις η τάση είναι άμεση (και οι δύο p-n- οι μεταβάσεις είναι ανοιχτές), τότε το τρανζίστορ λειτουργεί σε λειτουργία κορεσμού.Στη λειτουργία αποκοπής και στη λειτουργία κορεσμού, δεν υπάρχει σχεδόν κανένας έλεγχος του τρανζίστορ. Στην ενεργή λειτουργία, αυτός ο έλεγχος πραγματοποιείται πιο αποτελεσματικά και το τρανζίστορ μπορεί να εκτελέσει τις λειτουργίες ενός ενεργού στοιχείου ενός ηλεκτρικού κυκλώματος - ενίσχυση, παραγωγή.

Στάδιο ενισχυτή διπολικού τρανζίστορ

Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κύκλωμα είναι το κύκλωμα μεταγωγής τρανζίστορ με κοινό πομπό.Τα κύρια στοιχεία του κυκλώματος είναι το τροφοδοτικό EΠρος την, ελεγχόμενο στοιχείο - τρανζίστορVTκαι αντίσταση RΠρος την. Αυτά τα στοιχεία αποτελούν το κύκλωμα εξόδου της βαθμίδας του ενισχυτή, στο οποίο, λόγω της ροής του ελεγχόμενου ρεύματος, δημιουργείται ενισχυμένη εναλλασσόμενη τάση στην έξοδο του κυκλώματος.Άλλα στοιχεία του κυκλώματος παίζουν υποστηρικτικό ρόλο. Πυκνωτής ΓRείναι διαχωριστικό. Ελλείψει αυτού του πυκνωτή στο κύκλωμα πηγής σήματος εισόδου, θα δημιουργηθεί συνεχές ρεύμα από την πηγή ισχύος EΠρος την.

Αντίσταση RΤο B, που περιλαμβάνεται στο κύκλωμα βάσης, διασφαλίζει τη λειτουργία του τρανζίστορ απουσία σήματος εισόδου. Η λειτουργία ηρεμίας παρέχεται από το ρεύμα βάσης σε ηρεμίαΕγώσι = μι Προς την/ RΣΙ. Χρησιμοποιώντας μια αντίστασηRΠρος τηνδημιουργείται τάση εξόδου.RΠρος τηνεκτελεί τη λειτουργία της δημιουργίας μιας μεταβαλλόμενης τάσης στο κύκλωμα εξόδου λόγω της ροής του ρεύματος που ελέγχεται μέσω του κυκλώματος βάσης.

Για το κύκλωμα συλλέκτη της βαθμίδας του ενισχυτή, μπορούμε να γράψουμε την ακόλουθη εξίσωση ηλεκτρικής κατάστασης:

μι Προς την= Uke+ ΕγώΠρος τηνRΠρος την,

άθροισμα της πτώσης τάσης στην αντίστασηRk και τάση συλλέκτη-εκπομπούUkeΤο τρανζίστορ είναι πάντα ίσο με μια σταθερή τιμή - το emf της πηγής ισχύος EΠρος την.

Η διαδικασία ενίσχυσης βασίζεται στη μετατροπή ενέργειας μιας πηγής σταθερής τάσης EΠρος τηνστην ενέργεια της εναλλασσόμενης τάσης στο κύκλωμα εξόδου λόγω αλλαγών στην αντίσταση του ελεγχόμενου στοιχείου (τρανζίστορ) σύμφωνα με το νόμο που καθορίζεται από το σήμα εισόδου.

Είναι διπολικά τρανζίστορ. Τα κυκλώματα μεταγωγής εξαρτώνται από το είδος της αγωγιμότητας που έχουν (οπή ή ηλεκτρονική) και τις λειτουργίες που εκτελούν.

Ταξινόμηση

Τα τρανζίστορ χωρίζονται σε ομάδες:

1. Ανά υλικά: το αρσενίδιο του γαλλίου και το πυρίτιο χρησιμοποιούνται συχνότερα.
2. Ανά συχνότητα σήματος: χαμηλή (έως 3 MHz), μεσαία (έως 30 MHz), υψηλή (έως 300 MHz), εξαιρετικά υψηλή (πάνω από 300 MHz).
3. Με μέγιστη ισχύ διασποράς: έως 0,3 W, έως 3 W, περισσότερα από 3 W.
4. Ανά τύπο συσκευής: τρία συνδεδεμένα στρώματα ημιαγωγών με εναλλασσόμενες αλλαγές στην άμεση και αντίστροφη μέθοδο αγωγής ακαθαρσιών.

Πώς λειτουργούν τα τρανζίστορ;

Το εξωτερικό και το εσωτερικό στρώμα του τρανζίστορ συνδέονται με ηλεκτρόδια τροφοδοσίας, που ονομάζονται πομπός, συλλέκτης και βάση, αντίστοιχα.

Ο πομπός και ο συλλέκτης δεν διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τους τύπους αγωγιμότητας, αλλά ο βαθμός ντόπινγκ με ακαθαρσίες στο τελευταίο είναι πολύ χαμηλότερος. Αυτό εξασφαλίζει αύξηση της επιτρεπόμενης τάσης εξόδου.

Η βάση, που είναι η μεσαία στρώση, έχει υψηλή αντίσταση επειδή είναι κατασκευασμένη από έναν ελαφρά ντοπαρισμένο ημιαγωγό. Έχει σημαντική περιοχή επαφής με τον συλλέκτη, η οποία βελτιώνει την απομάκρυνση της θερμότητας που παράγεται λόγω της αντίστροφης πόλωσης της διασταύρωσης, και επίσης διευκολύνει τη διέλευση μειοψηφικών φορέων - ηλεκτρονίων. Αν και τα στρώματα μετάβασης βασίζονται στην ίδια αρχή, το τρανζίστορ είναι μια ασύμμετρη συσκευή. Κατά την αλλαγή των θέσεων των εξωτερικών στρωμάτων με την ίδια αγωγιμότητα, είναι αδύνατο να ληφθούν παρόμοιες παραμέτρους της συσκευής ημιαγωγών.

Τα κυκλώματα μεταγωγής είναι ικανά να το διατηρούν σε δύο καταστάσεις: μπορεί να είναι ανοιχτό ή κλειστό. Στην ενεργή λειτουργία, όταν το τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένο, η πόλωση εκπομπού της διασταύρωσης γίνεται προς την εμπρός κατεύθυνση. Για να το εξετάσετε οπτικά αυτό, για παράδειγμα, σε μια τρίοδο ημιαγωγών n-p-n, θα πρέπει να εφαρμοστεί τάση σε αυτό από πηγές, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Το όριο στη δεύτερη διασταύρωση συλλέκτη είναι κλειστό και δεν πρέπει να διαρρέει ρεύμα. Στην πράξη όμως συμβαίνει το αντίθετο λόγω της στενής εγγύτητας των μεταβάσεων μεταξύ τους και της αμοιβαίας επιρροής τους. Δεδομένου ότι το "μείον" της μπαταρίας συνδέεται με τον πομπό, η ανοιχτή διασταύρωση επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να εισέλθουν στη ζώνη βάσης, όπου εν μέρει ανασυνδυάζονται με οπές - τους περισσότερους φορείς. Σχηματίζεται ένα ρεύμα βάσης I b. Όσο ισχυρότερο είναι, τόσο αναλογικά μεγαλύτερο είναι το ρεύμα εξόδου. Οι ενισχυτές που χρησιμοποιούν διπολικά τρανζίστορ λειτουργούν με αυτήν την αρχή.

Μόνο η κίνηση διάχυσης των ηλεκτρονίων συμβαίνει μέσω της βάσης, καθώς δεν υπάρχει καμία δράση του ηλεκτρικού πεδίου εκεί. Λόγω του ασήμαντου πάχους του στρώματος (μικρά) και του μεγάλου μεγέθους των αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων, σχεδόν όλα πέφτουν στην περιοχή του συλλέκτη, αν και η αντίσταση της βάσης είναι αρκετά υψηλή. Εκεί έλκονται από το ηλεκτρικό πεδίο της μετάβασης, το οποίο προωθεί την ενεργή μεταφορά τους. Τα ρεύματα συλλέκτη και εκπομπού είναι σχεδόν ίσα μεταξύ τους, αν παραμελήσουμε την ελαφρά απώλεια φορτίων που προκαλείται από τον ανασυνδυασμό στη βάση: I e = I b + I c.

Παράμετροι τρανζίστορ

1. Συντελεστές απολαβής για την τάση U eq /U be και ρεύμα: β = I έως /I b (πραγματικές τιμές). Συνήθως, ο συντελεστής β δεν υπερβαίνει το 300, αλλά μπορεί να φτάσει το 800 ή μεγαλύτερο.
2. Αντίσταση εισόδου.
3. Απόκριση συχνότητας είναι η απόδοση ενός τρανζίστορ μέχρι μια δεδομένη συχνότητα, πάνω από την οποία οι μεταβατικές διεργασίες σε αυτό δεν συμβαδίζουν με τις αλλαγές στο παρεχόμενο σήμα.

Διπολικό τρανζίστορ: κυκλώματα μεταγωγής, τρόποι λειτουργίας

Οι τρόποι λειτουργίας διαφέρουν ανάλογα με τον τρόπο συναρμολόγησης του κυκλώματος. Το σήμα πρέπει να εφαρμόζεται και να αφαιρείται σε δύο σημεία για κάθε περίπτωση, και μόνο τρεις ακροδέκτες είναι διαθέσιμοι. Από αυτό προκύπτει ότι ένα ηλεκτρόδιο πρέπει να ανήκει ταυτόχρονα στην είσοδο και στην έξοδο. Έτσι ενεργοποιούνται όλα τα διπολικά τρανζίστορ. Σχέδια μεταγωγής: OB, OE και OK.

1. Σχεδιάστε με OK

Κύκλωμα σύνδεσης με κοινό συλλέκτη: το σήμα παρέχεται σε μια αντίσταση R L, η οποία περιλαμβάνεται επίσης στο κύκλωμα συλλέκτη. Αυτή η σύνδεση ονομάζεται κοινό κύκλωμα συλλέκτη.

Αυτή η επιλογή δημιουργεί μόνο τρέχον κέρδος. Το πλεονέκτημα ενός ακολούθου εκπομπού είναι η δημιουργία υψηλής αντίστασης εισόδου (10-500 kOhm), η οποία επιτρέπει την εύκολη αντιστοίχιση των σταδίων.

2. Σχέδιο με ΟΒ

Κύκλωμα σύνδεσης για διπολικό τρανζίστορ με κοινή βάση: το εισερχόμενο σήμα εισέρχεται μέσω του C 1 και μετά την ενίσχυση αφαιρείται στο κύκλωμα συλλέκτη εξόδου, όπου το ηλεκτρόδιο βάσης είναι κοινό. Σε αυτή την περίπτωση, δημιουργείται ένα κέρδος τάσης παρόμοιο με την εργασία με ΟΕ.

Το μειονέκτημα είναι η χαμηλή αντίσταση εισόδου (30-100 Ohms), και το κύκλωμα με OB χρησιμοποιείται ως ταλαντωτής.

3. Σχέδιο με Ο.Ε

Σε πολλές περιπτώσεις, όταν χρησιμοποιούνται διπολικά τρανζίστορ, τα κυκλώματα μεταγωγής κατασκευάζονται κυρίως με έναν κοινό πομπό. Η τάση τροφοδοσίας τροφοδοτείται μέσω της αντίστασης φορτίου R L και ο αρνητικός πόλος του εξωτερικού τροφοδοτικού συνδέεται με τον πομπό.

Το εναλλασσόμενο σήμα από την είσοδο φθάνει στα ηλεκτρόδια εκπομπού και βάσης (V in), και στο κύκλωμα συλλέκτη γίνεται μεγαλύτερο σε τιμή (V CE). Τα κύρια στοιχεία του κυκλώματος: ένα τρανζίστορ, μια αντίσταση R L και ένα κύκλωμα εξόδου ενισχυτή με εξωτερική ισχύ. Βοηθητικό: πυκνωτής C 1, ο οποίος εμποδίζει τη διέλευση συνεχούς ρεύματος στο κύκλωμα σήματος εισόδου και αντίσταση R 1, μέσω του οποίου ανοίγει το τρανζίστορ.

Στο κύκλωμα συλλέκτη, οι τάσεις στην έξοδο του τρανζίστορ και στην αντίσταση R L είναι μαζί ίσες με την τιμή του EMF: V CC = I C R L + V CE.

Έτσι, ένα μικρό σήμα V στην είσοδο θέτει το νόμο της αλλαγής της τάσης άμεσης τροφοδοσίας σε εναλλασσόμενη τάση στην έξοδο του ελεγχόμενου μετατροπέα τρανζίστορ. Το κύκλωμα παρέχει αύξηση του ρεύματος εισόδου κατά 20-100 φορές και της τάσης κατά 10-200 φορές. Αντίστοιχα, αυξάνεται και η ισχύς.

Μειονέκτημα του κυκλώματος: χαμηλή αντίσταση εισόδου (500-1000 Ohms). Για το λόγο αυτό, προκύπτουν προβλήματα στο σχηματισμό της σύνθετης αντίστασης εξόδου 2-20 kOhm.

Τα παρακάτω διαγράμματα δείχνουν πώς λειτουργεί ένα διπολικό τρανζίστορ. Εάν δεν ληφθούν πρόσθετα μέτρα, η απόδοσή τους θα επηρεαστεί σε μεγάλο βαθμό από εξωτερικές επιδράσεις, όπως η υπερθέρμανση και η συχνότητα σήματος. Επίσης, η γείωση του πομπού δημιουργεί μη γραμμική παραμόρφωση στην έξοδο. Για να αυξηθεί η αξιοπιστία της λειτουργίας, η ανάδραση, τα φίλτρα κ.λπ. συνδέονται στο κύκλωμα Σε αυτή την περίπτωση, το κέρδος μειώνεται, αλλά η συσκευή γίνεται πιο αποτελεσματική.

Τρόποι λειτουργίας

Οι λειτουργίες του τρανζίστορ επηρεάζονται από την τιμή της συνδεδεμένης τάσης. Όλοι οι τρόποι λειτουργίας μπορούν να εμφανιστούν εάν χρησιμοποιηθεί το κύκλωμα που παρουσιάστηκε προηγουμένως για τη σύνδεση ενός διπολικού τρανζίστορ με έναν κοινό πομπό.

1. Λειτουργία αποκοπής

Αυτή η λειτουργία δημιουργείται όταν η τιμή τάσης V BE μειώνεται στα 0,7 V. Σε αυτήν την περίπτωση, η διασταύρωση του εκπομπού κλείνει και δεν υπάρχει ρεύμα συλλέκτη, καθώς δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στη βάση. Έτσι, το τρανζίστορ απενεργοποιείται.

2. Ενεργή λειτουργία

Εάν εφαρμοστεί μια επαρκής τάση για την ενεργοποίηση του τρανζίστορ στη βάση, εμφανίζεται ένα μικρό ρεύμα εισόδου και ένα αυξημένο ρεύμα εξόδου, ανάλογα με το μέγεθος του κέρδους. Τότε το τρανζίστορ θα λειτουργήσει ως ενισχυτής.

3. Λειτουργία κορεσμού

Ο τρόπος λειτουργίας διαφέρει από τον ενεργό στο ότι το τρανζίστορ ανοίγει εντελώς και το ρεύμα συλλέκτη φτάνει τη μέγιστη δυνατή τιμή. Η αύξησή του μπορεί να επιτευχθεί μόνο με αλλαγή του εφαρμοζόμενου EMF ή του φορτίου στο κύκλωμα εξόδου. Όταν αλλάζει το ρεύμα βάσης, το ρεύμα συλλέκτη δεν αλλάζει. Η λειτουργία κορεσμού χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι το τρανζίστορ είναι εξαιρετικά ανοιχτό και εδώ χρησιμεύει ως διακόπτης στην κατάσταση ενεργοποίησης. Τα κυκλώματα για την ενεργοποίηση διπολικών τρανζίστορ όταν συνδυάζουν λειτουργίες αποκοπής και κορεσμού καθιστούν δυνατή τη δημιουργία ηλεκτρονικών διακοπτών με τη βοήθειά τους.

Όλοι οι τρόποι λειτουργίας εξαρτώνται από τη φύση των χαρακτηριστικών εξόδου που φαίνονται στο γράφημα.

Μπορούν να αποδειχθούν ξεκάθαρα εάν συναρμολογηθεί ένα κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ με ένα OE.

Εάν σχεδιάσετε στους άξονες τεταγμένων και τετμημένης τα τμήματα που αντιστοιχούν στο μέγιστο δυνατό ρεύμα συλλέκτη και την τιμή της τάσης τροφοδοσίας V CC και στη συνέχεια συνδέσετε τα άκρα τους μεταξύ τους, θα λάβετε μια γραμμή φόρτωσης (κόκκινη). Περιγράφεται με την έκφραση: I C = (V CC - V CE)/R C. Από το σχήμα προκύπτει ότι το σημείο λειτουργίας, το οποίο καθορίζει το ρεύμα συλλέκτη IC και την τάση V CE, θα μετατοπιστεί κατά μήκος της γραμμής φορτίου από κάτω προς τα πάνω καθώς αυξάνεται το ρεύμα βάσης I V.

Η περιοχή μεταξύ του άξονα V CE και του πρώτου χαρακτηριστικού εξόδου (σκιασμένο), όπου I B = 0, χαρακτηρίζει τη λειτουργία αποκοπής. Σε αυτή την περίπτωση, το αντίστροφο ρεύμα I C είναι αμελητέο και το τρανζίστορ είναι κλειστό.

Το ανώτατο χαρακτηριστικό στο σημείο Α τέμνεται με το άμεσο φορτίο, μετά το οποίο, με περαιτέρω αύξηση στο I B, το ρεύμα συλλέκτη δεν αλλάζει πλέον. Η ζώνη κορεσμού στο γράφημα είναι η σκιασμένη περιοχή μεταξύ του άξονα I C και του πιο απότομου χαρακτηριστικού.

Πώς συμπεριφέρεται ένα τρανζίστορ σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας;

Το τρανζίστορ λειτουργεί με μεταβλητά ή σταθερά σήματα που εισέρχονται στο κύκλωμα εισόδου.

Διπολικό τρανζίστορ: κυκλώματα μεταγωγής, ενισχυτής

Ως επί το πλείστον, το τρανζίστορ χρησιμεύει ως ενισχυτής. Ένα εναλλασσόμενο σήμα στην είσοδο προκαλεί την αλλαγή του ρεύματος εξόδου του. Εδώ μπορείτε να χρησιμοποιήσετε σχήματα με ΟΚ ή με ΟΕ. Το σήμα απαιτεί φορτίο στο κύκλωμα εξόδου. Συνήθως χρησιμοποιείται μια αντίσταση στο κύκλωμα συλλέκτη εξόδου. Εάν επιλεγεί σωστά, η τάση εξόδου θα είναι σημαντικά υψηλότερη από την είσοδο.

Η λειτουργία του ενισχυτή φαίνεται ξεκάθαρα στα διαγράμματα χρονισμού.

Όταν τα παλμικά σήματα μετατρέπονται, η λειτουργία παραμένει η ίδια όπως για τα ημιτονοειδή. Η ποιότητα μετατροπής των αρμονικών τους στοιχείων καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά συχνότητας των τρανζίστορ.

Λειτουργία σε λειτουργία μεταγωγής

Σχεδιασμένο για ανεπαφική μεταγωγή συνδέσεων σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Η αρχή είναι η αλλαγή της αντίστασης του τρανζίστορ σε βήματα. Ο διπολικός τύπος είναι αρκετά κατάλληλος για τις απαιτήσεις της συσκευής κλειδιού.

συμπέρασμα

Τα στοιχεία ημιαγωγών χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μετατροπής ηλεκτρικών σημάτων. Οι καθολικές δυνατότητες και η μεγάλη ταξινόμηση επιτρέπουν στα διπολικά τρανζίστορ να χρησιμοποιούνται ευρέως. Τα κυκλώματα μεταγωγής καθορίζουν τις λειτουργίες και τους τρόπους λειτουργίας τους. Πολλά εξαρτώνται επίσης από τα χαρακτηριστικά.

Τα βασικά κυκλώματα μεταγωγής των διπολικών τρανζίστορ ενισχύουν, παράγουν και μετατρέπουν σήματα εισόδου, καθώς και διακόπτουν ηλεκτρικά κυκλώματα.

Διπολικό τρανζίστορ.

Διπολικό τρανζίστορ- μια ηλεκτρονική συσκευή ημιαγωγών, ένας από τους τύπους τρανζίστορ, σχεδιασμένη να ενισχύει, να παράγει και να μετατρέπει ηλεκτρικά σήματα. Το τρανζίστορ ονομάζεται διπολικός, αφού δύο τύποι φορέων φόρτισης συμμετέχουν ταυτόχρονα στη λειτουργία της συσκευής - ηλεκτρόνιαΚαι τρύπες. Αυτό είναι το πώς διαφέρει από μονοπολικήτρανζίστορ (επίδρασης πεδίου), στο οποίο εμπλέκεται μόνο ένας τύπος φορέα φορτίου.

Η αρχή της λειτουργίας και των δύο τύπων τρανζίστορ είναι παρόμοια με τη λειτουργία μιας βρύσης που ρυθμίζει τη ροή του νερού, μόνο μια ροή ηλεκτρονίων διέρχεται από το τρανζίστορ. Στα διπολικά τρανζίστορ, δύο ρεύματα διέρχονται από τη συσκευή - το κύριο "μεγάλο" ρεύμα και το "μικρό" ρεύμα ελέγχου. Η κύρια ισχύς ρεύματος εξαρτάται από την ισχύ ελέγχου. Με τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, μόνο ένα ρεύμα διέρχεται από τη συσκευή, η ισχύς του οποίου εξαρτάται από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Σε αυτό το άρθρο θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στη λειτουργία ενός διπολικού τρανζίστορ.

Σχεδιασμός διπολικού τρανζίστορ.

Ένα διπολικό τρανζίστορ αποτελείται από τρία στρώματα ημιαγωγών και δύο συνδέσεις PN. Τα τρανζίστορ PNP και NPN διακρίνονται ανάλογα με τον τύπο της εναλλαγής αγωγιμότητα οπών και ηλεκτρονίων. Είναι σαν δύο δίοδος, συνδέεται πρόσωπο με πρόσωπο ή αντίστροφα.

Ένα διπολικό τρανζίστορ έχει τρεις επαφές (ηλεκτρόδια). Η επαφή που βγαίνει από το κεντρικό στρώμα ονομάζεται βάση.Τα ακραία ηλεκτρόδια ονομάζονται συλλέκτηςΚαι εκπόμπος (συλλέκτηςΚαι εκπόμπος). Το στρώμα βάσης είναι πολύ λεπτό σε σχέση με τον συλλέκτη και τον πομπό. Επιπλέον, οι περιοχές ημιαγωγών στα άκρα του τρανζίστορ είναι ασύμμετρες. Το στρώμα ημιαγωγού στην πλευρά του συλλέκτη είναι ελαφρώς παχύτερο από ό,τι στην πλευρά του εκπομπού. Αυτό είναι απαραίτητο για τη σωστή λειτουργία του τρανζίστορ.

Λειτουργία διπολικού τρανζίστορ.

Ας εξετάσουμε τις φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη λειτουργία ενός διπολικού τρανζίστορ. Ας πάρουμε ως παράδειγμα το μοντέλο NPN. Η αρχή λειτουργίας ενός τρανζίστορ PNP είναι παρόμοια, μόνο η πολικότητα της τάσης μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού θα είναι αντίθετη.

Όπως ήδη αναφέρθηκε στο άρθρο για τους τύπους αγωγιμότητας σε ημιαγωγούς, σε μια ουσία τύπου Ρ υπάρχουν θετικά φορτισμένα ιόντα - τρύπες. Η ουσία τύπου Ν είναι κορεσμένη με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Σε ένα τρανζίστορ, η συγκέντρωση των ηλεκτρονίων στην περιοχή Ν υπερβαίνει σημαντικά τη συγκέντρωση των οπών στην περιοχή P.

Ας συνδέσουμε μια πηγή τάσης μεταξύ του συλλέκτη και του πομπού V CE (V CE). Κάτω από τη δράση του, τα ηλεκτρόνια από το ανώτερο τμήμα N θα αρχίσουν να έλκονται στο συν και θα συγκεντρώνονται κοντά στον συλλέκτη. Ωστόσο, το ρεύμα δεν θα μπορεί να ρέει επειδή το ηλεκτρικό πεδίο της πηγής τάσης δεν φτάνει στον πομπό. Αυτό αποτρέπεται από ένα παχύ στρώμα ημιαγωγού συλλέκτη συν ένα στρώμα ημιαγωγού βάσης.

Τώρα ας συνδέσουμε την τάση μεταξύ βάσης και εκπομπού V BE, αλλά σημαντικά χαμηλότερη από το V CE (για τρανζίστορ πυριτίου το ελάχιστο απαιτούμενο V BE είναι 0,6V). Δεδομένου ότι το στρώμα P είναι πολύ λεπτό, συν μια πηγή τάσης συνδεδεμένη με τη βάση, θα μπορεί να «φθάσει» με το ηλεκτρικό του πεδίο στην περιοχή N του πομπού. Υπό την επιρροή του, τα ηλεκτρόνια θα κατευθυνθούν προς τη βάση. Μερικά από αυτά θα αρχίσουν να γεμίζουν τις τρύπες που βρίσκονται εκεί (ανασυνδυάζονται). Το άλλο μέρος δεν θα βρει ελεύθερη οπή, επειδή η συγκέντρωση των οπών στη βάση είναι πολύ μικρότερη από τη συγκέντρωση των ηλεκτρονίων στον πομπό.

Ως αποτέλεσμα, το κεντρικό στρώμα της βάσης εμπλουτίζεται με ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα περισσότερα από αυτά θα πάνε προς τον συλλέκτη, αφού εκεί η τάση είναι πολύ μεγαλύτερη. Αυτό διευκολύνεται επίσης από το πολύ μικρό πάχος του κεντρικού στρώματος. Κάποιο μέρος των ηλεκτρονίων, αν και πολύ μικρότερο, θα εξακολουθεί να ρέει προς τη θετική πλευρά της βάσης.

Ως αποτέλεσμα, παίρνουμε δύο ρεύματα: ένα μικρό - από τη βάση στον εκπομπό I BE και ένα μεγάλο - από τον συλλέκτη στον πομπό I CE.

Εάν αυξήσετε την τάση στη βάση, τότε ακόμη περισσότερα ηλεκτρόνια θα συσσωρευτούν στο στρώμα P. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα βάσης θα αυξηθεί ελαφρώς και το ρεύμα του συλλέκτη θα αυξηθεί σημαντικά. Ετσι, με μια μικρή αλλαγή στο ρεύμα βάσης I σι , το ρεύμα συλλέκτη αλλάζει πολύ ΜΕ. Αυτό συμβαίνει ενίσχυση σήματος σε διπολικό τρανζίστορ. Ο λόγος του ρεύματος συλλέκτη I C προς το ρεύμα βάσης I B ονομάζεται κέρδος ρεύματος. Ορίστηκε β , hfeή h21e, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες των υπολογισμών που πραγματοποιούνται με το τρανζίστορ.

Ο απλούστερος ενισχυτής διπολικού τρανζίστορ

Ας εξετάσουμε λεπτομερέστερα την αρχή της ενίσχυσης του σήματος στο ηλεκτρικό επίπεδο χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός κυκλώματος. Επιτρέψτε μου να κάνω μια επιφύλαξη εκ των προτέρων ότι αυτό το σχέδιο δεν είναι απολύτως σωστό. Κανείς δεν συνδέει μια πηγή τάσης DC απευθείας σε μια πηγή AC. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, θα είναι ευκολότερο και πιο σαφές να κατανοήσουμε τον ίδιο τον μηχανισμό ενίσχυσης χρησιμοποιώντας ένα διπολικό τρανζίστορ. Επίσης, η ίδια η τεχνική υπολογισμού στο παρακάτω παράδειγμα είναι κάπως απλοποιημένη.

1.Περιγραφή των κύριων στοιχείων του κυκλώματος

Ας υποθέσουμε λοιπόν ότι έχουμε ένα τρανζίστορ με κέρδος 200 (β = 200). Στην πλευρά του συλλέκτη, θα συνδέσουμε μια σχετικά ισχυρή πηγή ισχύος 20 V, λόγω της ενέργειας της οποίας θα προκύψει ενίσχυση. Από τη βάση του τρανζίστορ συνδέουμε μια αδύναμη πηγή ισχύος 2V. Θα συνδέσουμε σε αυτό σε σειρά μια πηγή εναλλασσόμενης τάσης σε μορφή ημιτονοειδούς κύματος, με πλάτος ταλάντωσης 0,1V. Αυτό θα είναι ένα σήμα που πρέπει να ενισχυθεί. Η αντίσταση Rb κοντά στη βάση είναι απαραίτητη προκειμένου να περιοριστεί το ρεύμα που προέρχεται από την πηγή σήματος, η οποία συνήθως έχει χαμηλή ισχύ.

2. Υπολογισμός ρεύματος εισόδου βάσης I σι

Τώρα ας υπολογίσουμε το ρεύμα βάσης I b. Δεδομένου ότι έχουμε να κάνουμε με εναλλασσόμενη τάση, πρέπει να υπολογίσουμε δύο τιμές ρεύματος - στη μέγιστη τάση (V max) και στην ελάχιστη (V min). Ας ονομάσουμε αυτές τις τρέχουσες τιμές αντίστοιχα - I bmax και I bmin.

Επίσης, για να υπολογίσετε το ρεύμα βάσης, πρέπει να γνωρίζετε την τάση βάσης-εκπομπού V BE. Υπάρχει μία διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού. Αποδεικνύεται ότι το ρεύμα βάσης «συναντά» τη δίοδο ημιαγωγών στη διαδρομή του. Η τάση στην οποία μια δίοδος ημιαγωγών αρχίζει να αγώγει είναι περίπου 0,6 V. Ας μην μπούμε σε λεπτομέρειες χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης της διόδου, και για απλότητα των υπολογισμών, θα πάρουμε ένα κατά προσέγγιση μοντέλο, σύμφωνα με το οποίο η τάση στη δίοδο που μεταφέρει ρεύμα είναι πάντα 0,6V. Αυτό σημαίνει ότι η τάση μεταξύ της βάσης και του πομπού είναι V BE = 0,6V. Και δεδομένου ότι ο πομπός είναι συνδεδεμένος στη γείωση (V E = 0), η τάση από τη βάση στη γείωση είναι επίσης 0,6V (V B = 0,6V).

Ας υπολογίσουμε τα I bmax και I bmin χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm:

2. Υπολογισμός ρεύματος συλλέκτη εξόδου I ΜΕ

Τώρα, γνωρίζοντας το κέρδος (β = 200), μπορείτε εύκολα να υπολογίσετε τις μέγιστες και ελάχιστες τιμές του ρεύματος συλλέκτη (I cmax και I cmin).

3. Υπολογισμός τάσης εξόδου V έξω

Το ρεύμα συλλέκτη ρέει μέσω της αντίστασης Rc, την οποία έχουμε ήδη υπολογίσει. Απομένει να αντικαταστήσουμε τις τιμές:

4. Ανάλυση αποτελεσμάτων

Όπως φαίνεται από τα αποτελέσματα, το V Cmax αποδείχθηκε μικρότερο από το V Cmin. Αυτό συμβαίνει επειδή η τάση στην αντίσταση V Rc αφαιρείται από την τάση τροφοδοσίας VCC. Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις αυτό δεν έχει σημασία, αφού μας ενδιαφέρει η μεταβλητή συνιστώσα του σήματος - το πλάτος, το οποίο έχει αυξηθεί από 0,1V σε 1V. Η συχνότητα και το ημιτονοειδές σχήμα του σήματος δεν έχουν αλλάξει. Φυσικά, η αναλογία V out / V σε δέκα φορές απέχει πολύ από τον καλύτερο δείκτη για έναν ενισχυτή, αλλά είναι αρκετά κατάλληλος για την απεικόνιση της διαδικασίας ενίσχυσης.

Λοιπόν, ας συνοψίσουμε την αρχή λειτουργίας ενός ενισχυτή που βασίζεται σε ένα διπολικό τρανζίστορ. Ένα ρεύμα I b ρέει μέσα από τη βάση, μεταφέροντας σταθερά και μεταβλητά στοιχεία. Απαιτείται ένα σταθερό εξάρτημα έτσι ώστε η διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού να αρχίσει να διεξάγεται - "ανοίγει". Το μεταβλητό στοιχείο είναι, στην πραγματικότητα, το ίδιο το σήμα (χρήσιμες πληροφορίες). Το ρεύμα συλλέκτη-εκπομπού μέσα στο τρανζίστορ είναι το αποτέλεσμα του ρεύματος βάσης πολλαπλασιασμένο με το κέρδος β. Με τη σειρά του, η τάση στην αντίσταση Rc πάνω από τον συλλέκτη είναι το αποτέλεσμα του πολλαπλασιασμού του ενισχυμένου ρεύματος συλλέκτη με την τιμή της αντίστασης.

Έτσι, η ακίδα V out λαμβάνει ένα σήμα με αυξημένο πλάτος ταλάντωσης, αλλά με το ίδιο σχήμα και συχνότητα. Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι το τρανζίστορ παίρνει ενέργεια για ενίσχυση από το τροφοδοτικό VCC. Εάν η τάση τροφοδοσίας είναι ανεπαρκής, το τρανζίστορ δεν θα μπορεί να λειτουργήσει πλήρως και το σήμα εξόδου μπορεί να παραμορφωθεί.

Τρόποι λειτουργίας ενός διπολικού τρανζίστορ

Σύμφωνα με τα επίπεδα τάσης στα ηλεκτρόδια του τρανζίστορ, υπάρχουν τέσσερις τρόποι λειτουργίας του:

Λειτουργία αποκοπής.

Ενεργή λειτουργία.

Λειτουργία κορεσμού.

Αντίστροφη λειτουργία.

Λειτουργία αποκοπής

Όταν η τάση βάσης-εκπομπού είναι χαμηλότερη από 0,6V - 0,7V, η διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού είναι κλειστή. Σε αυτή την κατάσταση, το τρανζίστορ δεν έχει ρεύμα βάσης. Ως αποτέλεσμα, δεν θα υπάρχει ούτε ρεύμα συλλέκτη, αφού δεν υπάρχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στη βάση έτοιμα να κινηθούν προς την τάση συλλέκτη. Αποδεικνύεται ότι το τρανζίστορ είναι, σαν να λέγαμε, κλειδωμένο και λένε ότι είναι μέσα λειτουργία αποκοπής.

Ενεργή λειτουργία

ΣΕ ενεργή λειτουργίαΗ τάση στη βάση είναι επαρκής για να ανοίξει η διασταύρωση PN μεταξύ της βάσης και του πομπού. Σε αυτή την κατάσταση, το τρανζίστορ έχει ρεύματα βάσης και συλλέκτη. Το ρεύμα συλλέκτη ισούται με το ρεύμα βάσης πολλαπλασιασμένο με το κέρδος. Δηλαδή, ο ενεργός τρόπος είναι ο κανονικός τρόπος λειτουργίας του τρανζίστορ, ο οποίος χρησιμοποιείται για ενίσχυση.

Λειτουργία κορεσμού

Μερικές φορές το ρεύμα βάσης μπορεί να είναι πολύ υψηλό. Ως αποτέλεσμα, η ισχύς τροφοδοσίας απλά δεν είναι αρκετή για να παρέχει ένα τέτοιο μέγεθος ρεύματος συλλέκτη που θα αντιστοιχεί στο κέρδος του τρανζίστορ. Στη λειτουργία κορεσμού, το ρεύμα συλλέκτη θα είναι το μέγιστο που μπορεί να παρέχει το τροφοδοτικό και δεν θα εξαρτάται από το ρεύμα βάσης. Σε αυτή την κατάσταση, το τρανζίστορ δεν είναι σε θέση να ενισχύσει το σήμα, καθώς το ρεύμα συλλέκτη δεν ανταποκρίνεται στις αλλαγές του ρεύματος βάσης.

Στη λειτουργία κορεσμού, η αγωγιμότητα του τρανζίστορ είναι μέγιστη και είναι πιο κατάλληλο για τη λειτουργία ενός διακόπτη (διακόπτη) στην κατάσταση "on". Ομοίως, στη λειτουργία αποκοπής, η αγωγιμότητα του τρανζίστορ είναι ελάχιστη, και αυτό αντιστοιχεί στον διακόπτη σε κατάσταση απενεργοποίησης.

Αντίστροφη λειτουργία

Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, ο συλλέκτης και ο πομπός αλλάζουν ρόλους: η διασταύρωση PN συλλέκτη είναι πολωμένη προς την εμπρός κατεύθυνση και η διασταύρωση εκπομπού πολώνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα ρέει από τη βάση στον συλλέκτη. Η περιοχή ημιαγωγού συλλέκτη είναι ασύμμετρη προς τον πομπό και το κέρδος σε αντίστροφη λειτουργία είναι χαμηλότερο από ό,τι στην κανονική ενεργή λειτουργία. Το τρανζίστορ είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να λειτουργεί όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά στην ενεργή λειτουργία. Επομένως, το τρανζίστορ πρακτικά δεν χρησιμοποιείται σε αντίστροφη λειτουργία.

Βασικές παράμετροι ενός διπολικού τρανζίστορ.

Τρέχον κέρδος– λόγος ρεύματος συλλέκτη I C προς ρεύμα βάσης I B. Ορίστηκε β , hfeή h21e, ανάλογα με τις ιδιαιτερότητες των υπολογισμών που πραγματοποιούνται με τρανζίστορ.

Το β είναι μια σταθερή τιμή για ένα τρανζίστορ και εξαρτάται από τη φυσική δομή της συσκευής. Ένα υψηλό κέρδος υπολογίζεται σε εκατοντάδες μονάδες, ένα χαμηλό κέρδος - σε δεκάδες. Για δύο ξεχωριστά τρανζίστορ του ίδιου τύπου, ακόμη και αν ήταν «γειτονικοί αγωγοί» κατά την παραγωγή, το β μπορεί να είναι ελαφρώς διαφορετικό. Αυτό το χαρακτηριστικό ενός διπολικού τρανζίστορ είναι ίσως το πιο σημαντικό. Εάν άλλες παράμετροι της συσκευής μπορούν συχνά να παραμεληθούν στους υπολογισμούς, τότε το κέρδος ρεύματος είναι σχεδόν αδύνατο.

Αντίσταση εισόδου– αντίσταση στο τρανζίστορ που «συναντά» το ρεύμα βάσης. Ορίστηκε R σε (R εισαγωγή). Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο καλύτερο για τα χαρακτηριστικά ενίσχυσης της συσκευής, αφού στην πλευρά της βάσης υπάρχει συνήθως μια πηγή ασθενούς σήματος, η οποία πρέπει να καταναλώνει όσο το δυνατόν λιγότερο ρεύμα. Η ιδανική επιλογή είναι όταν η αντίσταση εισόδου είναι άπειρη.

Η είσοδος R για ένα μέσο διπολικό τρανζίστορ είναι αρκετές εκατοντάδες KΩ (kilo-ohms). Εδώ το διπολικό τρανζίστορ χάνει πάρα πολύ από το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, όπου η αντίσταση εισόδου φτάνει τα εκατοντάδες GΩ (γιγαόμ).

Αγωγιμότητα εξόδου- αγωγιμότητα του τρανζίστορ μεταξύ συλλέκτη και εκπομπού. Όσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητα εξόδου, τόσο περισσότερο ρεύμα συλλέκτη-εκπομπού θα μπορεί να περάσει μέσα από το τρανζίστορ με λιγότερη ισχύ.

Επίσης, με αύξηση της αγωγιμότητας εξόδου (ή μείωση της αντίστασης εξόδου), αυξάνεται το μέγιστο φορτίο που μπορεί να αντέξει ο ενισχυτής με ασήμαντες απώλειες στο συνολικό κέρδος. Για παράδειγμα, εάν ένα τρανζίστορ με χαμηλή αγωγιμότητα εξόδου ενισχύει το σήμα 100 φορές χωρίς φορτίο, τότε όταν είναι συνδεδεμένο ένα φορτίο 1 KΩ, θα ενισχυθεί ήδη μόνο 50 φορές. Ένα τρανζίστορ με το ίδιο κέρδος αλλά υψηλότερη αγωγιμότητα εξόδου θα έχει μικρότερη πτώση απολαβής. Η ιδανική επιλογή είναι όταν η αγωγιμότητα εξόδου είναι άπειρη (ή αντίσταση εξόδου R out = 0 (R out = 0)).

Τα τρανζίστορ χωρίζονται σε διπολικά και φαινομένου πεδίου. Καθένας από αυτούς τους τύπους έχει τη δική του αρχή λειτουργίας και σχεδιασμό, ωστόσο, το κοινό τους χαρακτηριστικό είναι η παρουσία δομών ημιαγωγών p-n.

Τα σύμβολα των τρανζίστορ δίνονται στον πίνακα:

Τύπος συσκευής				Συμβατικό γραφικό σύμβολο (UGO)
Διπολικός	Διπολικός τύπος pnp
	Διπολικός τύπος n-p-n
Πεδίο	Με τον μάνατζερ διασταύρωση p-n	Με κανάλι τύπου p
		Με κανάλι τύπου n
	Με απομονωμένο παραθυρόφυλλο Τρανζίστορ MOSFET	Με ενσωματωμένο Κανάλι	Ενσωματωμένο κανάλι τύπου p
			Ενσωματωμένο κανάλι n-τύπου
		Με επαγόμενη Κανάλι	Επαγόμενο κανάλι τύπου p
			Επαγόμενο κανάλι n-τύπου

Διπολικά τρανζίστορ

Ο ορισμός του "διπολικού" υποδεικνύει ότι η λειτουργία ενός τρανζίστορ σχετίζεται με διαδικασίες στις οποίες συμμετέχουν φορείς φορτίου δύο τύπων - ηλεκτρόνια και οπές.

Ένα τρανζίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών με δύο διασταυρώσεις ηλεκτρονίων-οπών, σχεδιασμένη να ενισχύει και να παράγει ηλεκτρικά σήματα. Ένα τρανζίστορ χρησιμοποιεί και τους δύο τύπους φορέων - κύριους και δευτερεύοντες, γι' αυτό ονομάζεται διπολικό.

Ένα διπολικό τρανζίστορ αποτελείται από τρεις περιοχές ενός μονοκρυσταλλικού ημιαγωγού με διαφορετικούς τύπους αγωγιμότητας: πομπό, βάση και συλλέκτη.

• E - πομπός,
• Β - βάση,
• Κ - συλλέκτης,
• EP - διασταύρωση εκπομπού,
• KP - συλλεκτική διασταύρωση,
• W - πάχος βάσης.

Κάθε μία από τις μεταβάσεις του τρανζίστορ μπορεί να ενεργοποιηθεί είτε προς τα εμπρός είτε προς την αντίστροφη κατεύθυνση. Ανάλογα με αυτό, υπάρχουν τρεις τρόποι λειτουργίας του τρανζίστορ:

1. Λειτουργία αποκοπής - και οι δύο συνδέσεις p-n είναι κλειστές, ενώ ένα σχετικά μικρό ρεύμα συνήθως ρέει μέσω του τρανζίστορ
2. Λειτουργία κορεσμού - και οι δύο διασταυρώσεις p-n είναι ανοιχτές
3. Ενεργή λειτουργία - μία από τις διασταυρώσεις p-n είναι ανοιχτή και η άλλη κλειστή

Στη λειτουργία αποκοπής και στη λειτουργία κορεσμού, το τρανζίστορ δεν μπορεί να ελεγχθεί. Ο αποτελεσματικός έλεγχος του τρανζίστορ πραγματοποιείται μόνο σε ενεργή λειτουργία. Αυτή η λειτουργία είναι η κύρια. Εάν η τάση στη διασταύρωση του εκπομπού είναι άμεση και στη διασταύρωση του συλλέκτη είναι αντίστροφη, τότε η ενεργοποίηση του τρανζίστορ θεωρείται κανονική εάν η πολικότητα είναι αντίθετη, είναι αντίστροφη.

Στην κανονική λειτουργία, η διασταύρωση συλλέκτη p-n είναι κλειστή, η διασταύρωση εκπομπού είναι ανοιχτή. Το ρεύμα συλλέκτη είναι ανάλογο με το ρεύμα βάσης.

Η κίνηση των φορέων φορτίου σε ένα τρανζίστορ n-p-n φαίνεται στο σχήμα:

Όταν ο πομπός συνδέεται στον αρνητικό ακροδέκτη της πηγής ισχύος, εμφανίζεται ένα ρεύμα εκπομπού Ie. Δεδομένου ότι μια εξωτερική τάση εφαρμόζεται στη διασταύρωση εκπομπού προς τα εμπρός, τα ηλεκτρόνια διασχίζουν τη διασταύρωση και εισέρχονται στην περιοχή βάσης. Η βάση είναι κατασκευασμένη από έναν ημιαγωγό p, επομένως τα ηλεκτρόνια είναι φορείς μειοψηφίας φορτίου για αυτήν.

Τα ηλεκτρόνια που εισέρχονται στην περιοχή βάσης ανασυνδυάζονται εν μέρει με οπές στη βάση. Ωστόσο, η βάση είναι συνήθως κατασκευασμένη από έναν πολύ λεπτό αγωγό p με υψηλή ειδική αντίσταση (χαμηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες), επομένως η συγκέντρωση των οπών στη βάση είναι χαμηλή και μόνο λίγα ηλεκτρόνια που εισέρχονται στη βάση ανασυνδυάζονται με τις οπές της, σχηματίζοντας μια βάση τρέχον Ib. Τα περισσότερα ηλεκτρόνια, λόγω της θερμικής κίνησης (διάχυση) και υπό την επίδραση του συλλεκτικού πεδίου (drift), φτάνουν στον συλλέκτη, σχηματίζοντας ένα συστατικό του ρεύματος συλλέκτη Ik.

Η σχέση μεταξύ των αυξήσεων των ρευμάτων του εκπομπού και του συλλέκτη χαρακτηρίζεται από τον συντελεστή μεταφοράς ρεύματος

Όπως προκύπτει από μια ποιοτική εξέταση των διεργασιών που συμβαίνουν σε ένα διπολικό τρανζίστορ, ο συντελεστής μεταφοράς ρεύματος είναι πάντα μικρότερος από τη μονάδα. Για σύγχρονα διπολικά τρανζίστορ α = 0,9 ÷ 0,95

Όταν Ie ≠ 0, το ρεύμα συλλέκτη τρανζίστορ είναι ίσο με:

Στο εξεταζόμενο κύκλωμα σύνδεσης, το ηλεκτρόδιο βάσης είναι κοινό με τα κυκλώματα εκπομπού και συλλέκτη. Αυτό το κύκλωμα για τη σύνδεση ενός διπολικού τρανζίστορ ονομάζεται κύκλωμα με κοινή βάση, ενώ το κύκλωμα εκπομπού ονομάζεται κύκλωμα εισόδου και το κύκλωμα συλλέκτη ονομάζεται κύκλωμα εξόδου. Ωστόσο, ένα τέτοιο κύκλωμα για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ χρησιμοποιείται πολύ σπάνια.

Τρία κυκλώματα για την ενεργοποίηση ενός διπολικού τρανζίστορ

Υπάρχουν κυκλώματα μεταγωγής με κοινή βάση, κοινό πομπό και κοινό συλλέκτη. Τα κυκλώματα για ένα τρανζίστορ pnp φαίνονται στα σχήματα a, b, c:

Σε ένα κύκλωμα με κοινή βάση (Εικ. α), το ηλεκτρόδιο βάσης είναι κοινό με τα κυκλώματα εισόδου και εξόδου σε ένα κύκλωμα με κοινό εκπομπό (Εικ. β), ο πομπός είναι κοινός σε ένα κύκλωμα με κοινό συλλέκτη (Εικ. γ), ο συλλέκτης είναι κοινός.

Το σχήμα δείχνει: E1 – τροφοδοσία του κυκλώματος εισόδου, E2 – τροφοδοσία του κυκλώματος εξόδου, Uin – πηγή του ενισχυμένου σήματος.

Το κύριο κύκλωμα μεταγωγής είναι αυτό στο οποίο το κοινό ηλεκτρόδιο για τα κυκλώματα εισόδου και εξόδου είναι ο πομπός (κύκλωμα μεταγωγής για ένα διπολικό τρανζίστορ με κοινό πομπό). Για ένα τέτοιο κύκλωμα, το κύκλωμα εισόδου διέρχεται από τη διασταύρωση βάσης-εκπομπού και προκύπτει ένα ρεύμα βάσης σε αυτό:

Η χαμηλή τιμή του ρεύματος βάσης στο κύκλωμα εισόδου έχει οδηγήσει στην ευρεία χρήση ενός κοινού κυκλώματος εκπομπού.

Διπολικό τρανζίστορ σε κύκλωμα κοινού εκπομπού (CE).

Σε ένα τρανζίστορ συνδεδεμένο σύμφωνα με το κύκλωμα OE, η σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης στο κύκλωμα εισόδου του τρανζίστορ Ib = f1 (Ube) ονομάζεται χαρακτηριστικό εισόδου ή βασικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (VC) του τρανζίστορ. Η εξάρτηση του ρεύματος συλλέκτη από την τάση μεταξύ του συλλέκτη και του εκπομπού σε σταθερές τιμές του βασικού ρεύματος Iк = f2 (Uke), Ib – const ονομάζεται οικογένεια χαρακτηριστικών εξόδου (συλλέκτη) του τρανζίστορ.

Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης εισόδου και εξόδου ενός διπολικού τρανζίστορ μέσης ισχύος τύπου n-p-n φαίνονται στο σχήμα:

Όπως φαίνεται από το σχήμα, το χαρακτηριστικό εισόδου είναι πρακτικά ανεξάρτητο από την τάση Uke. Τα χαρακτηριστικά εξόδου απέχουν περίπου ίση απόσταση μεταξύ τους και σχεδόν γραμμικά σε ένα ευρύ φάσμα μεταβολών τάσης Uke.

Η εξάρτηση Ib = f(Ube) είναι ένα χαρακτηριστικό εκθετικής εξάρτησης του ρεύματος μιας πολωμένης προς τα εμπρός σύνδεσης p-n. Εφόσον το ρεύμα βάσης είναι ανασυνδυασμός, η τιμή του Ib είναι β φορές μικρότερη από το εγχυόμενο ρεύμα εκπομπού Ie. Καθώς αυξάνεται η τάση συλλέκτη Uк, το χαρακτηριστικό εισόδου μετατοπίζεται στην περιοχή υψηλότερων τάσεων Ub. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι λόγω της διαμόρφωσης του πλάτους βάσης (Early effect), η αναλογία του ρεύματος ανασυνδυασμού στη βάση του διπολικού τρανζίστορ μειώνεται. Η τάση Ube δεν υπερβαίνει τα 0,6...0,8 V. Η υπέρβαση αυτής της τιμής θα οδηγήσει σε απότομη αύξηση του ρεύματος που διαρρέει την ανοικτή διασταύρωση εκπομπού.

Η εξάρτηση Ik = f(Uke) δείχνει ότι το ρεύμα συλλέκτη είναι ευθέως ανάλογο με το ρεύμα βάσης: Ik = B Ib

Παράμετροι διπολικού τρανζίστορ

Αναπαράσταση τρανζίστορ σε τρόπο λειτουργίας μικρού σήματος ως δίκτυο τεσσάρων τερματικών

Σε έναν τρόπο λειτουργίας μικρού σήματος, το τρανζίστορ μπορεί να αναπαρασταθεί από ένα δίκτυο τεσσάρων τερματικών. Όταν οι τάσεις u1, u2 και τα ρεύματα i1, i2 αλλάζουν σύμφωνα με έναν ημιτονοειδές νόμο, η σύνδεση μεταξύ τάσεων και ρευμάτων δημιουργείται χρησιμοποιώντας τις παραμέτρους Z, Y, h.

Οι δυνατότητες 1", 2", 3 είναι ίδιες. Είναι βολικό να περιγράψουμε ένα τρανζίστορ χρησιμοποιώντας παραμέτρους h.

Η ηλεκτρική κατάσταση ενός τρανζίστορ που συνδέεται σύμφωνα με ένα κύκλωμα με κοινό πομπό χαρακτηρίζεται από τέσσερις ποσότητες: Ib, Ube, Ik και Uke. Δύο από αυτές τις ποσότητες μπορούν να θεωρηθούν ανεξάρτητες και οι άλλες δύο μπορούν να εκφραστούν ως προς αυτές. Για πρακτικούς λόγους, είναι βολικό να επιλέξετε τις ποσότητες Ib και Uke ως ανεξάρτητες. Τότε Ube = f1 (Ib, Uke) και Ik = f2 (Ib, Uke).

Στις συσκευές ενίσχυσης, τα σήματα εισόδου είναι αυξήσεις των τάσεων και των ρευμάτων εισόδου. Εντός του γραμμικού μέρους των χαρακτηριστικών, οι ακόλουθες ισότητες ισχύουν για τις προσαυξήσεις Ube και Ik:

Φυσική σημασία των παραμέτρων:

Για ένα κύκλωμα με ΟΕ, οι συντελεστές γράφονται με τον δείκτη Ε: h11e, h12e, h21e, h22e.

Τα δεδομένα διαβατηρίου υποδεικνύουν h21е = β, h21b = α. Αυτές οι παράμετροι χαρακτηρίζουν την ποιότητα του τρανζίστορ. Για να αυξήσετε την τιμή του h21, πρέπει είτε να μειώσετε το πλάτος της βάσης W είτε να αυξήσετε το μήκος διάχυσης, κάτι που είναι αρκετά δύσκολο.

Σύνθετα τρανζίστορ

Για να αυξηθεί η τιμή του h21, συνδέονται διπολικά τρανζίστορ χρησιμοποιώντας ένα κύκλωμα Darlington:

Σε ένα σύνθετο τρανζίστορ που έχει τα ίδια χαρακτηριστικά με ένα, η βάση VT1 συνδέεται με τον πομπό VT2 και ΔIε2 = ΔIb1. Οι συλλέκτες και των δύο τρανζίστορ είναι συνδεδεμένοι και αυτός ο ακροδέκτης είναι ο ακροδέκτης του σύνθετου τρανζίστορ. Η βάση VT2 παίζει το ρόλο της βάσης του σύνθετου τρανζίστορ ΔIb = ΔIb2 και ο πομπός VT1 παίζει το ρόλο του πομπού του σύνθετου τρανζίστορ ΔIe = ΔI1.

Ας λάβουμε μια έκφραση για το κέρδος ρεύματος β για το κύκλωμα Darlington. Ας εκφράσουμε τη σχέση μεταξύ της αλλαγής του ρεύματος βάσης dIb και της προκύπτουσας αλλαγής στο ρεύμα συλλέκτη dIk του σύνθετου τρανζίστορ ως εξής:

Δεδομένου ότι για τα διπολικά τρανζίστορ το κέρδος ρεύματος είναι συνήθως αρκετές δεκάδες (β1, β2 >> 1), το συνολικό κέρδος του σύνθετου τρανζίστορ θα καθοριστεί από το γινόμενο των κερδών κάθε τρανζίστορ βΣ = β1 · β2 και μπορεί να είναι αρκετά μεγάλο σε αξία.

Ας σημειώσουμε τα χαρακτηριστικά του τρόπου λειτουργίας τέτοιων τρανζίστορ. Δεδομένου ότι το ρεύμα εκπομπού VT2 Ie2 είναι το ρεύμα βάσης VT1 dIb1, τότε, επομένως, το τρανζίστορ VT2 θα πρέπει να λειτουργεί σε λειτουργία μικρο-τροφοδοσίας και το τρανζίστορ VT1 - σε λειτουργία υψηλής έγχυσης, τα ρεύματα εκπομπού τους διαφέρουν κατά 1-2 τάξεις μεγέθους. Με μια τέτοια υποβέλτιστη επιλογή των χαρακτηριστικών λειτουργίας των διπολικών τρανζίστορ VT1 και VT2, δεν είναι δυνατό να επιτευχθούν υψηλές τιμές κέρδους ρεύματος σε καθένα από αυτά. Ωστόσο, ακόμη και με τιμές απολαβής β1, β2 ≈ 30, το συνολικό κέρδος βΣ θα είναι βΣ ≈ 1000.

Οι υψηλές τιμές απολαβής στα σύνθετα τρανζίστορ πραγματοποιούνται μόνο σε στατιστική λειτουργία, επομένως τα σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως στα στάδια εισόδου των λειτουργικών ενισχυτών. Σε κυκλώματα υψηλών συχνοτήτων, τα σύνθετα τρανζίστορ δεν έχουν πλέον τέτοια πλεονεκτήματα, αντιθέτως, τόσο η περιοριστική συχνότητα ενίσχυσης του ρεύματος όσο και η ταχύτητα λειτουργίας των σύνθετων τρανζίστορ είναι μικρότερες από τις ίδιες παραμέτρους για κάθε ένα από τα τρανζίστορ VT1, VT2.

Ιδιότητες συχνότητας διπολικών τρανζίστορ

Η διαδικασία διάδοσης των φορέων μειοψηφίας φορτίου που εγχέονται στη βάση από τον εκπομπό στη διασταύρωση συλλέκτη προχωρά με διάχυση. Αυτή η διαδικασία είναι αρκετά αργή και οι φορείς που εγχέονται από τον πομπό θα φτάσουν στον συλλέκτη όχι νωρίτερα από τη διάχυση των φορέων μέσω της βάσης. Μια τέτοια καθυστέρηση θα οδηγήσει σε μια μετατόπιση φάσης μεταξύ του ρεύματος Ie και του τρέχοντος Ik. Στις χαμηλές συχνότητες, οι φάσεις των ρευμάτων Ie, Ik και Ib συμπίπτουν.

Η συχνότητα του σήματος εισόδου στην οποία το μέτρο του κέρδους μειώνεται κατά συντελεστή σε σύγκριση με τη στατική τιμή β0 ονομάζεται οριακή συχνότητα ενίσχυσης ρεύματος ενός διπολικού τρανζίστορ σε ένα κύκλωμα κοινού εκπομπού

Fβ – περιοριστική συχνότητα (συχνότητα αποκοπής)
fgr – συχνότητα αποκοπής (συχνότητα κέρδους μονάδας)

Τρανζίστορ εφέ πεδίου

Τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, ή μονοπολικά, χρησιμοποιούν το φαινόμενο πεδίου ως κύρια φυσική αρχή. Σε αντίθεση με τα διπολικά τρανζίστορ, στα οποία και οι δύο τύποι φορέων, μεγάλοι και δευτερεύοντες, είναι υπεύθυνοι για το φαινόμενο τρανζίστορ, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου χρησιμοποιούν μόνο έναν τύπο φορέα για να πραγματοποιήσουν το φαινόμενο του τρανζίστορ. Για το λόγο αυτό, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου ονομάζονται μονοπολικά. Ανάλογα με τις συνθήκες για την εφαρμογή του φαινομένου πεδίου, τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: τρανζίστορ πεδίου με μονωμένη πύλη και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με διασταύρωση ελέγχου p-n.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου με έλεγχο p-n διασταύρωση

Σχηματικά, ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με μια σύνδεση ελέγχου pn μπορεί να αναπαρασταθεί ως μια πλάκα, στα άκρα της οποίας συνδέονται ηλεκτρόδια, μια πηγή και μια αποστράγγιση. Στο Σχ. Εμφανίζεται το διάγραμμα δομής και σύνδεσης ενός τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με κανάλι τύπου n:

Σε ένα τρανζίστορ n καναλιών, οι περισσότεροι φορείς φορτίου στο κανάλι είναι ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται κατά μήκος του καναλιού από μια πηγή χαμηλού δυναμικού σε μια αποστράγγιση υψηλότερου δυναμικού, παράγοντας ένα ρεύμα αποστράγγισης Ic. Εφαρμόζεται μια τάση μεταξύ της πύλης και της πηγής, εμποδίζοντας τη διασταύρωση p-n που σχηματίζεται από την περιοχή n του καναλιού και την περιοχή p της πύλης.

Όταν εφαρμόζεται μια τάση μπλοκαρίσματος στη διασταύρωση p-n Uzi, εμφανίζεται ένα ομοιόμορφο στρώμα στα όρια του καναλιού, που έχει εξαντληθεί από φορείς φόρτισης και έχει υψηλή ειδική αντίσταση. Αυτό οδηγεί σε μείωση του αγώγιμου πλάτους του καναλιού.

Με την αλλαγή της τιμής αυτής της τάσης, είναι δυνατή η αλλαγή της διατομής του καναλιού και, κατά συνέπεια, η αλλαγή της τιμής της ηλεκτρικής αντίστασης του καναλιού. Για ένα τρανζίστορ εφέ πεδίου n καναλιών, το δυναμικό αποστράγγισης είναι θετικό σε σχέση με το δυναμικό πηγής. Όταν η πύλη είναι γειωμένη, το ρεύμα ρέει από την αποχέτευση στην πηγή. Επομένως, για να σταματήσει το ρεύμα, πρέπει να εφαρμοστεί αντίστροφη τάση αρκετών βολτ στην πύλη.

Η τιμή τάσης Uzi, στην οποία το ρεύμα μέσω του καναλιού γίνεται σχεδόν ίσο με μηδέν, ονομάζεται τάση αποκοπής Uzap

Έτσι, ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με πύλη με τη μορφή σύνδεσης p-n αντιπροσωπεύει μια αντίσταση, η τιμή της οποίας ρυθμίζεται από μια εξωτερική τάση.

Το τρανζίστορ φαινομένου πεδίου χαρακτηρίζεται από το ακόλουθο χαρακτηριστικό τάσης ρεύματος:

Εδώ, η εξάρτηση του ρεύματος αποστράγγισης Ic από την τάση σε σταθερή τάση στην πύλη Uzi καθορίζει τα χαρακτηριστικά εξόδου ή αποστράγγισης του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου. Στην αρχική ενότητα των χαρακτηριστικών Usi + |Uzi |< 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.

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης Ic = f(Uzi) δείχνει την τάση Uzap. Επειδή Uzi ≤ 0 η διασταύρωση p-n είναι κλειστή και το ρεύμα πύλης είναι πολύ μικρό, περίπου 10 -8…10-9 Α, επομένως, τα κύρια πλεονεκτήματα ενός τρανζίστορ πεδίου, σε σύγκριση με ένα διπολικό τρανζίστορ, περιλαμβάνουν υψηλή αντίσταση εισόδου, περίπου 10 10…1013 Ohm. Επιπλέον, διακρίνονται για χαμηλό θόρυβο και ικανότητα κατασκευής.

Υπάρχουν δύο κύρια σχήματα μεταγωγής που έχουν πρακτική εφαρμογή. Ένα κύκλωμα με κοινή πηγή (Εικ. α) και ένα κύκλωμα με κοινή αποστράγγιση (Εικ. β), τα οποία φαίνονται στο σχήμα:

Τρανζίστορ εφέ πεδίου με μόνωση πύλης
(Τρανζίστορ MOS)

Ο όρος "τρανζίστορ MOS" χρησιμοποιείται για να αναφέρεται σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου στα οποία το ηλεκτρόδιο ελέγχου - η πύλη - διαχωρίζεται από την ενεργή περιοχή του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με ένα διηλεκτρικό στρώμα - έναν μονωτή. Το βασικό στοιχείο για αυτά τα τρανζίστορ είναι η δομή μετάλλου-μονωτή-ημιαγωγού (M-D-S).

Η τεχνολογία ενός τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένη πύλη φαίνεται στο σχήμα:

Ο αρχικός ημιαγωγός στον οποίο κατασκευάζεται το τρανζίστορ MOS ονομάζεται υπόστρωμα (pin P). Οι δύο βαριά ντοπαρισμένες περιοχές n+ ονομάζονται πηγή (I) και αποχέτευση (C). Η περιοχή του υποστρώματος κάτω από την πύλη (3) ονομάζεται ενσωματωμένο κανάλι (n-channel).

Η φυσική βάση για τη λειτουργία ενός τρανζίστορ πεδίου με δομή μετάλλου-μονωτή-ημιαγωγού είναι το φαινόμενο πεδίου. Το φαινόμενο πεδίου είναι ότι υπό την επίδραση ενός εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου αλλάζει η συγκέντρωση των ελεύθερων φορέων φορτίου στην περιοχή κοντά στην επιφάνεια του ημιαγωγού. Σε συσκευές πεδίου με δομή MIS, το εξωτερικό πεδίο προκαλείται από την εφαρμοζόμενη τάση στο ηλεκτρόδιο της μεταλλικής πύλης. Ανάλογα με το πρόσημο και το μέγεθος της εφαρμοζόμενης τάσης, μπορεί να υπάρχουν δύο καταστάσεις της περιοχής φόρτισης χώρου (SCR) στο κανάλι - εμπλουτισμός, εξάντληση.

Ο τρόπος εξάντλησης αντιστοιχεί σε μια αρνητική τάση Uzi, στην οποία μειώνεται η συγκέντρωση ηλεκτρονίων στο κανάλι, γεγονός που οδηγεί σε μείωση του ρεύματος αποστράγγισης. Η λειτουργία εμπλουτισμού αντιστοιχεί σε θετική τάση Uzi και αύξηση του ρεύματος αποστράγγισης.

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης φαίνεται στο σχήμα:

Η τοπολογία ενός τρανζίστορ MOS με επαγόμενο (επαγόμενο) κανάλι τύπου p φαίνεται στο σχήμα:

Όταν Uzi = 0 δεν υπάρχει κανάλι και Ic = 0. Το τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει μόνο σε λειτουργία εμπλουτισμού Uzi< 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 .

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης φαίνεται στο σχήμα:

Στα τρανζίστορ MOS, η πύλη διαχωρίζεται από τον ημιαγωγό με ένα στρώμα οξειδίου SiO2. Επομένως, η αντίσταση εισόδου τέτοιων τρανζίστορ είναι περίπου 1013 ... 1015 Ohms.

Οι κύριες παράμετροι των τρανζίστορ φαινομένου πεδίου περιλαμβάνουν:

• Η κλίση του χαρακτηριστικού στο Usp = const, Upi = const. Οι τυπικές τιμές παραμέτρων είναι (0,1...500) mA/V.
• Η κλίση του χαρακτηριστικού κατά μήκος του υποστρώματος στο Usp = const, Uzi = const. Τυπικές τιμές παραμέτρων (0,1...1) mA/V;
• Αρχικό ρεύμα αποστράγγισης Is.init. – ρεύμα αποστράγγισης σε τιμή μηδενικής τάσης Uzi. Τυπικές τιμές παραμέτρων: (0,2...600) mA – για τρανζίστορ με διασταύρωση καναλιού ελέγχου p-n. (0,1...100) mA – για τρανζίστορ με ενσωματωμένο κανάλι. (0,01...0,5) μA – για τρανζίστορ με επαγόμενο κανάλι.
• Τάση διακοπής Uzi.ots. . Τυπικές τιμές (0,2...10) V; κατώφλι τάσης Πάνω. Τυπικές τιμές (1...6) V;
• Αντοχή στην πηγή αποστράγγισης σε ανοιχτή κατάσταση. Τυπικές τιμές (2..300) Ohm
• Διαφορική αντίσταση (εσωτερική): στο Uzi = const;
• Στατιστικό κέρδος: μ = S ri

Θυρίστορ

Το θυρίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών με τρεις ή περισσότερες διασταυρώσεις ηλεκτρονίων-οπών p-n. Χρησιμοποιούνται κυρίως ως ηλεκτρονικά κλειδιά. Ανάλογα με τον αριθμό των εξωτερικών ακροδεκτών, χωρίζονται σε θυρίστορ με δύο εξωτερικούς ακροδέκτες - δινιστόρ και θυρίστορ με τρεις ακροδέκτες - θυρίστορ. Το σύμβολο γράμματος VS χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό των θυρίστορ.

Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας του dinstor

Η δομή, το UGO και τα χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος του δινιστορ φαίνονται στο σχήμα:



Η εξωτερική p-περιοχή ονομάζεται άνοδος (A), η εξωτερική n-περιοχή ονομάζεται κάθοδος (K). Τρεις συνδέσεις p-n χαρακτηρίζονται από τους αριθμούς 1, 2, 3. Η δομή του dinistor είναι 4-στρώμα - p-n-p-n.

Η τάση τροφοδοσίας Ε τροφοδοτείται στο δινιστόρ με τέτοιο τρόπο ώστε 1 από τις 3 διασταυρώσεις να είναι ανοιχτή και η αντίστασή τους να είναι ασήμαντη και η μετάβαση 2 να είναι κλειστή και να εφαρμόζεται όλη η τάση τροφοδοσίας Upr σε αυτήν. Ένα μικρό αντίστροφο ρεύμα ρέει μέσω του δινιστορ, το φορτίο R αποσυνδέεται από την πηγή ισχύος E.

Όταν επιτευχθεί μια κρίσιμη τάση ίση με την τάση ενεργοποίησης Uon, η μετάβαση 2 ανοίγει, ενώ και οι τρεις μεταβάσεις 1, 2, 3 θα είναι σε ανοιχτή (ενεργοποιημένη) κατάσταση. Η αντίσταση του δινιστόρ πέφτει στα δέκατα του ωμ.

Η τάση ενεργοποίησης είναι αρκετές εκατοντάδες βολτ. Το dinstor ανοίγει και σημαντικά ρεύματα ρέουν μέσα από αυτό. Η πτώση τάσης στο δινιστόρ σε ανοιχτή κατάσταση είναι 1-2 βολτ και εξαρτάται ελάχιστα από το μέγεθος του ρεύματος ροής, η τιμή του οποίου είναι τa ≈ E / R και UR ≈ E, δηλ. το φορτίο είναι συνδεδεμένο με την πηγή ισχύος E. Η τάση κατά μήκος του dinstor, που αντιστοιχεί στο μέγιστο επιτρεπόμενο σημείο Iopen.max, ονομάζεται τάση ανοιχτής κατάστασης Uokr. Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα κυμαίνεται από εκατοντάδες mA έως εκατοντάδες A. Το dinistor βρίσκεται σε ανοιχτή κατάσταση έως ότου το ρεύμα που ρέει μέσω αυτού γίνει μικρότερο από το ρεύμα συγκράτησης Iud. Το dinstor κλείνει όταν η εξωτερική τάση μειώνεται σε τιμή της τάξης του 1V ή όταν αλλάζει η πολικότητα της εξωτερικής πηγής. Επομένως, μια τέτοια συσκευή χρησιμοποιείται σε κυκλώματα μεταβατικού ρεύματος. Τα σημεία Β και Δ αντιστοιχούν στις οριακές τιμές των ρευμάτων και των τάσεων του δινιστόρ. Ο χρόνος ανάκτησης της αντίστασης του συνδέσμου 2 μετά την αφαίρεση της τάσης τροφοδοσίας είναι περίπου 10-30 μs.

Σύμφωνα με την αρχή τους, τα dinistors είναι βασικές συσκευές δράσης. Στην κατάσταση ενεργοποίησης (τμήμα BV) είναι παρόμοιο με ένα κλειστό κλειδί και στην κατάσταση απενεργοποίησης (τμήμα EG) είναι σαν ένα ανοιχτό κλειδί.

Ο σχεδιασμός και η αρχή της λειτουργίας ενός θυρίστορ (θυρίστορ)

Το θυρίστορ είναι μια ελεγχόμενη συσκευή. Περιέχει ένα ηλεκτρόδιο ελέγχου (CE) συνδεδεμένο με έναν ημιαγωγό τύπου p ή έναν ημιαγωγό τύπου n της μεσαίας διασταύρωσης 2.

Η δομή, το UGO και τα χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος ενός τρινίστορ (που συνήθως ονομάζεται θυρίστορ) φαίνονται στο σχήμα:



Η τάση Uoff, στην οποία αρχίζει μια αύξηση του ρεύματος σαν χιονοστιβάδα, μπορεί να μειωθεί εισάγοντας μειοψηφικούς φορείς φόρτισης σε οποιοδήποτε από τα στρώματα δίπλα στον κόμβο 2. Ο βαθμός στον οποίο μειώνεται το Uon φαίνεται στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης. Μια σημαντική παράμετρος είναι το ρεύμα ελέγχου ξεκλειδώματος Iу.оt, το οποίο διασφαλίζει ότι το θυρίστορ μεταβαίνει σε ανοιχτή κατάσταση σε τάσεις χαμηλότερες από την τάση Uon. Το σχήμα δείχνει τρεις τιμές ενεργοποίησης της τάσης διεπαφής χρήστη< Un вкл < Um вкл соответствует трем значениям управляющего тока UI у.от >Un u.ot > Um u.ot .

Ας εξετάσουμε το απλούστερο κύκλωμα με ένα θυρίστορ φορτωμένο σε ένα φορτίο αντίστασης Rн






• Ia – ρεύμα ανόδου (ρεύμα ισχύος στο κύκλωμα ανόδου-καθόδου του θυρίστορ).
• Uak – τάση μεταξύ ανόδου και καθόδου.
• Iу – ρεύμα ηλεκτροδίου ελέγχου (σε πραγματικά κυκλώματα χρησιμοποιούνται παλμοί ρεύματος).
• Uuk είναι η τάση μεταξύ του ηλεκτροδίου ελέγχου και της καθόδου.
• Upit – τάση τροφοδοσίας.

Για να μεταφερθεί το θυρίστορ σε ανοιχτή κατάσταση, το ηλεκτρόδιο μη ελέγχου τροφοδοτείται από το κύκλωμα παραγωγής παλμών με βραχυπρόθεσμο (της τάξης πολλών μικροδευτερόλεπτων) παλμό ελέγχου.

Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα του εν λόγω μη κλειδώματος θυρίστορ, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη, είναι ότι δεν μπορεί να απενεργοποιηθεί χρησιμοποιώντας το ρεύμα ελέγχου.

Για να απενεργοποιήσετε το θυρίστορ στην πράξη, εφαρμόζεται αντίστροφη τάση Uac σε αυτό< 0 и поддерживают это напряжение в течении времени, большего так называемого времени выключения tвыкл . Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.

Ο σχεδιασμός και η αρχή λειτουργίας ενός triac

Τα λεγόμενα συμμετρικά θυρίστορ (triacs, triacs) χρησιμοποιούνται ευρέως. Κάθε triac είναι παρόμοιο με ένα ζεύγος από τα θεωρούμενα θυρίστορ, συνδεδεμένα πλάτη με πλάτη. Τα συμμετρικά θυρίστορ είναι μια ελεγχόμενη συσκευή με ένα συμμετρικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης. Για να ληφθεί ένα συμμετρικό χαρακτηριστικό, χρησιμοποιούνται δομές ημιαγωγών διπλής όψης p-n-p-n-p.

Η δομή του triac, τα χαρακτηριστικά UGO και τάσης ρεύματος φαίνονται στο σχήμα:



Ένα triac (triac) περιέχει δύο θυρίστορ p1-n1-p2-n2 και p2-n2-p1-n4 συνδεδεμένα μεταξύ τους. Το triac περιέχει 5 μεταβάσεις P1-P2-P3-P4-P5. Ελλείψει ηλεκτρονίου ελέγχου, η τριάδα UE ονομάζεται διακ.

Με θετική πολικότητα στο ηλεκτρόδιο Ε1, εμφανίζεται ένα φαινόμενο θυρίστορ στο p1-n1-p2-n2 και με αντίθετη πολικότητα στο p2-n1-p1-n4.

Όταν εφαρμόζεται τάση ελέγχου στο UE, ανάλογα με την πολικότητα και την τιμή του, η τάση διακόπτη Uon αλλάζει

Τα θυρίστορ (dinistors, thyristors, triacs) είναι τα κύρια στοιχεία στις ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος. Υπάρχουν θυρίστορ για τα οποία η τάση μεταγωγής είναι μεγαλύτερη από 1 kV και το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα είναι μεγαλύτερο από 1 kA

Ηλεκτρονικά κλειδιά

Για να αυξηθεί η απόδοση των ηλεκτρονικών συσκευών ισχύος, χρησιμοποιείται ευρέως ο παλμικός τρόπος λειτουργίας διόδων, τρανζίστορ και θυρίστορ. Η παλμική λειτουργία χαρακτηρίζεται από ξαφνικές αλλαγές στα ρεύματα και τις τάσεις. Σε παλμική λειτουργία, οι δίοδοι, τα τρανζίστορ και τα θυρίστορ χρησιμοποιούνται ως διακόπτες.

Χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά κλειδιά, τα ηλεκτρονικά κυκλώματα εναλλάσσονται: σύνδεση/αποσύνδεση κυκλώματος προς/από πηγές ηλεκτρικής ενέργειας ή σήματος, σύνδεση ή αποσύνδεση στοιχείων κυκλώματος, αλλαγή των παραμέτρων των στοιχείων κυκλώματος, αλλαγή του τύπου της πηγής σήματος επηρεασμού.

Τα ιδανικά κλειδιά UGO φαίνονται στο σχήμα:

Κλειδιά που λειτουργούν για άνοιγμα και κλείσιμο, αντίστοιχα.




Η λειτουργία πλήκτρων χαρακτηρίζεται από δύο καταστάσεις: "on"/"off".

Τα ιδανικά κλειδιά χαρακτηρίζονται από μια στιγμιαία αλλαγή στην αντίσταση, η οποία μπορεί να πάρει την τιμή 0 ή ∞. Η πτώση τάσης σε έναν ιδανικό κλειστό διακόπτη είναι 0. Όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός, το ρεύμα είναι 0.

Τα πραγματικά κλειδιά χαρακτηρίζονται επίσης από δύο ακραίες τιμές αντίστασης Rmax και Rmin. Η μετάβαση από μια τιμή αντίστασης σε μια άλλη σε πραγματικούς διακόπτες συμβαίνει σε πεπερασμένο χρόνο. Η πτώση τάσης σε έναν πραγματικό κλειστό διακόπτη δεν είναι μηδέν.

Οι διακόπτες χωρίζονται σε κλειδιά που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα χαμηλής ισχύος και σε κλειδιά που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα υψηλής ισχύος. Κάθε μία από αυτές τις κατηγορίες έχει τα δικά της χαρακτηριστικά.

Τα κλειδιά που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα χαμηλής ισχύος χαρακτηρίζονται από:

1. Βασικές αντιστάσεις σε ανοιχτές και κλειστές καταστάσεις.
2. Απόδοση – ο χρόνος που απαιτείται για τη μετάβαση ενός κλειδιού από τη μια κατάσταση στην άλλη.
3. Πτώση τάσης σε κλειστό διακόπτη και ρεύμα διαρροής σε ανοιχτό διακόπτη.
4. Ανοσία θορύβου – η ικανότητα ενός κλειδιού να παραμένει σε μία από τις καταστάσεις όταν εκτίθεται σε παρεμβολές.
5. Η ευαισθησία του κλειδιού είναι το μέγεθος του σήματος ελέγχου που μεταφέρει το κλειδί από τη μια κατάσταση στην άλλη.
6. Τάση κατωφλίου - η τιμή της τάσης ελέγχου, στην περιοχή της οποίας υπάρχει μια απότομη αλλαγή στην αντίσταση του ηλεκτρονικού κλειδιού.

Ηλεκτρονικά κλειδιά διόδου

Ο απλούστερος τύπος ηλεκτρονικών κλειδιών είναι οι διακόπτες διόδου. Το κύκλωμα διακόπτη διόδου, το χαρακτηριστικό στατικής μεταφοράς, το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης και η εξάρτηση της διαφορικής αντίστασης από την τάση της διόδου φαίνονται στο σχήμα:

Η αρχή της λειτουργίας ενός ηλεκτρονικού διακόπτη διόδου βασίζεται στην αλλαγή της τιμής της διαφορικής αντίστασης μιας διόδου ημιαγωγού κοντά στην τιμή της οριακής τάσης στη δίοδο Uthr. Το σχήμα "γ" δείχνει το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μιας διόδου ημιαγωγών, το οποίο δείχνει την τιμή του Uthr. Αυτή η τιμή βρίσκεται στην τομή του άξονα τάσης με την εφαπτομένη που έλκεται στο ανιούσα μέλος του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης.

Το σχήμα "δ" δείχνει την εξάρτηση της διαφορικής αντίστασης από την τάση κατά μήκος της διόδου. Από το σχήμα προκύπτει ότι κοντά στην τάση κατωφλίου των 0,3 V υπάρχει μια απότομη αλλαγή στη διαφορική αντίσταση της διόδου με ακραίες τιμές 900 και 35 Ohms (Rmin = 35 Ohms, Rmax = 900 Ohms).

Στην κατάσταση "on", η δίοδος είναι ανοιχτή και Uout ≈ Uin.

Στην κατάσταση "off", η δίοδος είναι κλειστή και, Uout ≈ Uin · Rn / Rmax<

Για να μειωθεί ο χρόνος μεταγωγής, χρησιμοποιούνται δίοδοι με χαμηλή χωρητικότητα μετάβασης της τάξης των 0,5-2 pF, ενώ παρέχουν χρόνο απενεργοποίησης της τάξης των 0,5-0,05 μs.

Οι διακόπτες διόδου δεν επιτρέπουν τον ηλεκτρικό διαχωρισμό των κυκλωμάτων ελέγχου και των ελεγχόμενων κυκλωμάτων, κάτι που συχνά απαιτείται σε πρακτικά κυκλώματα.

Διακόπτες τρανζίστορ

Η πλειοψηφία των κυκλωμάτων που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές, συσκευές τηλεχειρισμού, συστήματα αυτόματου ελέγχου κ.λπ. βασίζονται σε διακόπτες τρανζίστορ.

Τα κυκλώματα διακόπτη στο διπολικό τρανζίστορ και τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης φαίνονται στο σχήμα:

Η πρώτη κατάσταση "off" (τρανζίστορ κλειστό) καθορίζεται από το σημείο A1 στα χαρακτηριστικά εξόδου του τρανζίστορ. ονομάζεται λειτουργία αποκοπής. Στη λειτουργία αποκοπής, το ρεύμα βάσης Ib = 0, το ρεύμα συλλέκτη Ik1 είναι ίσο με το αρχικό ρεύμα συλλέκτη και η τάση συλλέκτη Uk = Uk1 ≈ Ek. Η λειτουργία αποκοπής εφαρμόζεται σε Uin = 0 ή σε αρνητικά δυναμικά βάσης. Σε αυτή την κατάσταση, η αντίσταση του διακόπτη φτάνει τη μέγιστη τιμή της: Rmax = , όπου RT είναι η αντίσταση τρανζίστορ στην κλειστή κατάσταση, περισσότερο από 1 MOhm.

Η δεύτερη κατάσταση "on" (το τρανζίστορ είναι ανοιχτό) καθορίζεται από το σημείο A2 στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης και ονομάζεται τρόπος κορεσμού. Από τη λειτουργία αποκοπής (A1) στη λειτουργία κορεσμού (A2), το τρανζίστορ αλλάζει με θετική τάση εισόδου Uin. Σε αυτήν την περίπτωση, η τάση Uout παίρνει μια ελάχιστη τιμή Uk2 = Uk.e.us της τάξης των 0,2-1,0 V, το ρεύμα συλλέκτη Ik2 = Ik.us ≈ Ek / Rk. Το ρεύμα βάσης στη λειτουργία κορεσμού προσδιορίζεται από την συνθήκη: Ib > Ib.us = Ik.us / h21.

Η τάση εισόδου που απαιτείται για τη μετάβαση του τρανζίστορ σε ανοιχτή κατάσταση καθορίζεται από την συνθήκη: U σε > Ib.us · Rb + Uk.e.us

Η καλή θόρυβος και η χαμηλή απαγωγή ισχύος στο τρανζίστορ εξηγούνται από το γεγονός ότι τις περισσότερες φορές το τρανζίστορ είναι είτε κορεσμένο (A2) είτε κλειστό (A1) και ο χρόνος μετάβασης από τη μια κατάσταση στην άλλη είναι ένα μικρό μέρος της διάρκειας των κρατών αυτών. Ο χρόνος μεταγωγής των διακοπτών σε διπολικά τρανζίστορ καθορίζεται από τις χωρητικότητες φραγμού των συνδέσεων p-n και τις διαδικασίες συσσώρευσης και απορρόφησης των φορέων μειοψηφίας φορτίου στη βάση.

Για να αυξηθεί η ταχύτητα και η αντίσταση εισόδου, χρησιμοποιούνται διακόπτες τρανζίστορ με εφέ πεδίου.

Τα κυκλώματα διακοπτών σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με σύνδεση ελέγχου pn και με επαγόμενο κανάλι με κοινή πηγή και κοινή αποστράγγιση φαίνονται στο σχήμα:

Για οποιονδήποτε διακόπτη σε τρανζίστορ πεδίου Rn > 10-100 kOhm.

Το σήμα ελέγχου Uin στην πύλη είναι περίπου 10-15 V. Η αντίσταση του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου στην κλειστή κατάσταση είναι υψηλή, περίπου 108 -109 Ohms.

Η αντίσταση του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου σε ανοιχτή κατάσταση μπορεί να είναι 7-30 Ohm. Η αντίσταση του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου κατά μήκος του κυκλώματος ελέγχου μπορεί να είναι 108 -109 Ohms. (κυκλώματα "a" και "b") και 1012 -1014 Ohms (κυκλώματα "c" και "d").

Συσκευές ημιαγωγών ισχύος (ισχύς).

Οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος χρησιμοποιούνται στην ενεργειακή ηλεκτρονική, τον πιο ταχέως αναπτυσσόμενο και πολλά υποσχόμενο τομέα της τεχνολογίας. Έχουν σχεδιαστεί για να ελέγχουν ρεύματα δεκάδων και εκατοντάδων αμπέρ, τάσεις δεκάδων και εκατοντάδων βολτ.

Οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος περιλαμβάνουν θυρίστορ (δινίστορ, θυρίστορ, τριάκ), τρανζίστορ (διπολικά και φαινομένου πεδίου) και διπολικά τρανζίστορ στατικά επαγόμενα (IGBT). Χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρονικά κλειδιά που αλλάζουν ηλεκτρονικά κυκλώματα. Προσπαθούν να φέρουν τα χαρακτηριστικά τους πιο κοντά στα χαρακτηριστικά των ιδανικών κλειδιών.

Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας, τα χαρακτηριστικά και τις παραμέτρους, τα τρανζίστορ υψηλής ισχύος είναι παρόμοια με τα τρανζίστορ χαμηλής ισχύος, αλλά υπάρχουν ορισμένα χαρακτηριστικά.

Τρανζίστορ εφέ πεδίου ισχύος

Επί του παρόντος, το τρανζίστορ πεδίου είναι μια από τις πιο υποσχόμενες συσκευές ισχύος. Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα τρανζίστορ είναι τα τρανζίστορ με μόνωση πύλης και επαγόμενο κανάλι. Για να μειωθεί η αντίσταση του καναλιού, μειώνεται το μήκος του. Για να αυξηθεί το ρεύμα αποστράγγισης, δημιουργούνται εκατοντάδες και χιλιάδες κανάλια στο τρανζίστορ και τα κανάλια συνδέονται παράλληλα. Η πιθανότητα αυτοθέρμανσης του τρανζίστορ πεδίου είναι μικρή, γιατί Η αντίσταση του καναλιού αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Τα τρανζίστορ πεδίου ισχύος έχουν κατακόρυφη δομή. Τα κανάλια μπορούν να τοποθετηθούν τόσο κάθετα όσο και οριζόντια.

Τρανζίστορ DMOS

Αυτό το τρανζίστορ MOS, που κατασκευάζεται με τη μέθοδο της διπλής διάχυσης, έχει οριζόντιο κανάλι. Το σχήμα δείχνει ένα στοιχείο δομής που περιέχει ένα κανάλι.

Τρανζίστορ VMOS

Αυτό το τρανζίστορ MOS σε σχήμα V έχει ένα κατακόρυφο κανάλι. Το σχήμα δείχνει ένα στοιχείο δομής που περιέχει δύο κανάλια.

Είναι εύκολο να δούμε ότι οι δομές ενός τρανζίστορ VMOS και ενός τρανζίστορ DMIS είναι παρόμοιες.

Τρανζίστορ IGBT

Το IGBT είναι μια υβριδική συσκευή ημιαγωγών. Συνδυάζει δύο μεθόδους ελέγχου του ηλεκτρικού ρεύματος, η μία από τις οποίες είναι τυπική για τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (έλεγχος ηλεκτρικού πεδίου) και η δεύτερη για διπολικές (έλεγχος της έγχυσης ηλεκτρικών φορέων).

Συνήθως, τα IGBT χρησιμοποιούν μια δομή τρανζίστορ MOS επαγόμενου καναλιού τύπου n. Η δομή αυτού του τρανζίστορ διαφέρει από τη δομή ενός τρανζίστορ DMIS από ένα επιπλέον στρώμα ημιαγωγού τύπου p.

Λάβετε υπόψη ότι οι όροι "εκπομπός", "συλλέκτης" και "πύλη" χρησιμοποιούνται συνήθως για να αναφέρονται σε ηλεκτρόδια IGBT.

Η προσθήκη ενός στρώματος τύπου p έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό μιας δεύτερης διπολικής δομής τρανζίστορ (τύπου pnp). Έτσι, το IGBT έχει δύο διπολικές δομές - τύπου n-p-n και τύπο p-n-p.

Το κύκλωμα απενεργοποίησης UGO και IGBT φαίνονται στο σχήμα:

Ένας τυπικός τύπος χαρακτηριστικών εξόδου φαίνεται στο σχήμα:

Τρανζίστορ SIT

Το SIT είναι ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με σύνδεση ελέγχου p-n με στατική επαγωγή. Είναι πολυκάναλο και έχει κατακόρυφη δομή. Η σχηματική αναπαράσταση του SIT και του κυκλώματος κοινής πηγής φαίνονται στο σχήμα:

Οι περιοχές ενός ημιαγωγού τύπου p έχουν το σχήμα κυλίνδρων, η διάμετρος των οποίων είναι μερικά μικρόμετρα ή περισσότερο. Αυτό το σύστημα κυλίνδρων λειτουργεί ως κλείστρο. Κάθε κύλινδρος συνδέεται με ένα ηλεκτρόδιο πύλης (στο σχήμα «α» το ηλεκτρόδιο πύλης δεν φαίνεται).

Οι διακεκομμένες γραμμές υποδεικνύουν τις περιοχές των κόμβων p-n. Ο πραγματικός αριθμός καναλιών μπορεί να είναι χιλιάδες. Συνήθως το SIT χρησιμοποιείται σε κοινά κυκλώματα πηγής.

Κάθε μία από τις εξεταζόμενες συσκευές έχει τη δική της περιοχή εφαρμογής. Οι διακόπτες Thyristor χρησιμοποιούνται σε συσκευές που λειτουργούν σε χαμηλές συχνότητες (kiloherz και κάτω). Το κύριο μειονέκτημα τέτοιων πλήκτρων είναι η χαμηλή τους απόδοση.

Ο κύριος τομέας εφαρμογής των θυρίστορ είναι συσκευές χαμηλής συχνότητας με υψηλή ισχύ μεταγωγής έως αρκετά μεγαβάτ, οι οποίες δεν επιβάλλουν σοβαρές απαιτήσεις απόδοσης.

Ισχυρά διπολικά τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ως διακόπτες υψηλής τάσης σε συσκευές με συχνότητα μεταγωγής ή μετατροπής στην περιοχή 10-100 kHz, με επίπεδο ισχύος εξόδου από λίγα W έως αρκετά kW. Το βέλτιστο εύρος τάσεων μεταγωγής είναι 200-2000 V.

Τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (MOSFET) χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρονικοί διακόπτες για τη μεταγωγή συσκευών χαμηλής τάσης και υψηλής συχνότητας. Οι βέλτιστες τιμές των τάσεων μεταγωγής δεν υπερβαίνουν τα 200 V (μέγιστη τιμή έως 1000 V), ενώ η συχνότητα μεταγωγής μπορεί να κυμαίνεται από μερικά kHz έως 105 kHz. Το εύρος των ρευμάτων μεταγωγής είναι 1,5-100 A. Οι θετικές ιδιότητες αυτής της συσκευής είναι η δυνατότητα ελέγχου με τάση, όχι ρεύμα, και μικρότερη εξάρτηση από τη θερμοκρασία σε σύγκριση με άλλες συσκευές.

Τα διπολικά τρανζίστορ με μόνωση πύλης (IGBT) χρησιμοποιούνται σε συχνότητες κάτω των 20 kHz (ορισμένοι τύποι συσκευών χρησιμοποιούνται σε συχνότητες άνω των 100 kHz) με ισχύ μεταγωγής άνω του 1 kW. Οι τάσεις μεταγωγής δεν είναι χαμηλότερες από 300-400 V. Οι βέλτιστες τιμές των τάσεων μεταγωγής είναι πάνω από 2000 V. Το IGBT και το MOSFET απαιτούν τάση όχι μεγαλύτερη από 12-15 V για την πλήρη ενεργοποίηση της αρνητικής τάσης συσκευές. Χαρακτηρίζονται από υψηλές ταχύτητες μεταγωγής.

Υλικό για προετοιμασία για πιστοποίηση