Il transistor è un componente attivo e questo sta stabilendo tutti i circuiti elettronici. Sono usati come amplificatori e apparecchi di commutazione. Come gli amplificatori, vengono utilizzati a livello alto e basso, stadi di frequenza, oscillatori, modulatori, rilevatori e in qualsiasi circuito necessiti di svolgere una funzione. Nei circuiti digitali vengono utilizzati come interruttori. Esiste un numero enorme di produttori in tutto il mondo che produce semiconduttori (i transistor sono membri di questa famiglia di apparecchi), quindi ce ne sono esattamente migliaia di tipi diversi. Esistono transistor di bassa, media e alta potenza, per funzionamento con alte e basse frequenze, per funzionamento con correnti molto elevate e / o tensioni elevate. Questo articolo offre una panoramica di cosa sia un transistor, diversi tipi di transistor e le loro applicazioni.

Cos'è un transistor

Il transistor è un'apparecchiatura elettronica. È realizzato attraverso un semiconduttore di tipo pe n. Quando un semiconduttore è posto al centro tra lo stesso tipo di semiconduttori, la disposizione è chiamata transistor. Possiamo dire che un transistor è la combinazione di due diodi è una connessione schiena contro schiena. Un transistor è un dispositivo che regola il flusso di corrente o tensione e funge da pulsante o cancello per segnali elettronici.

Tipi di transistor

I transistor sono costituiti da tre strati di a dispositivo a semiconduttore , ciascuno in grado di muovere una corrente. Un semiconduttore è un materiale come il germanio e il silicio che conduce l'elettricità in modo 'semi-entusiasta'. È ovunque tra un conduttore autentico come un rame e un isolante (simile ai fili approssimativamente avvolti in plastica).

Simbolo del transistor

Viene esposta una forma schematica del transistor n-p-n e p-n-p. In-circuit è utilizzato un modulo di connessione disegnato. Il simbolo della freccia definisce la corrente dell'emettitore. Nella connessione n-p-n, identifichiamo il flusso di elettroni nell'emettitore. Ciò significa che la corrente conservativa esce dall'emettitore come indicato dalla freccia in uscita. Allo stesso modo, si può vedere che per la connessione p-n-p, la corrente conservativa fluisce nell'emettitore come mostrato dalla freccia verso l'interno nella figura.

Transistor PNP e NPN

Ci sono così tanti tipi di transistor e ognuno varia nelle sue caratteristiche e ognuno ha i suoi vantaggi e svantaggi. Alcuni tipi di transistor vengono utilizzati principalmente per le applicazioni di commutazione. Altri possono essere utilizzati sia per la commutazione che per l'amplificazione. Tuttavia, altri transistor fanno parte di un gruppo specializzato tutto loro, come fototransistor , che reagiscono alla quantità di luce che lo colpisce per produrre flusso di corrente attraverso di esso. Di seguito è riportato un elenco dei diversi tipi di transistor, esamineremo le caratteristiche che li creano ciascuno

Quali sono i due principali tipi di transistor?

I transistor sono classificati in due tipi come BJT e FET.

Transistor a giunzione bipolare (BJT)

Transistor a giunzione bipolare sono transistor formati da 3 regioni, la base, il collettore e l'emettitore. I transistor a giunzione bipolare, diversi transistor FET, sono dispositivi controllati in corrente. Una piccola corrente che entra nella regione di base del transistor provoca un flusso di corrente molto più grande dall'emettitore alla regione del collettore. I transistor a giunzione bipolare sono disponibili in due tipi principali, NPN e PNP. Un transistor NPN è quello in cui la maggior parte dei portatori di corrente sono elettroni.

L'elettrone che scorre dall'emettitore al collettore costituisce la base della maggior parte del flusso di corrente attraverso il transistor. Gli altri tipi di carica, i buchi, sono una minoranza. I transistor PNP sono l'opposto. Nei transistor PNP, la maggior parte dei buchi portanti correnti. I transistor BJT sono disponibili in due tipi: PNP e NPN

Pin del transistor di giunzione bipolare

Transistor PNP

Questo transistor è un altro tipo di BJT - Transistor a giunzione bipolare e contiene due materiali semiconduttori di tipo p. Questi materiali sono divisi attraverso un sottile strato semiconduttore di tipo n. In questi transistor, i portatori di carica maggioritari sono buchi mentre i portatori di carica minoritari sono elettroni.

In questo transistor, il simbolo della freccia indica il flusso di corrente convenzionale. La direzione del flusso di corrente in questo transistor va dal terminale dell'emettitore al terminale del collettore. Questo transistor verrà attivato una volta che il terminale di base viene trascinato su BASSO rispetto al terminale dell'emettitore. Di seguito è mostrato il transistor PNP con un simbolo.

Transistor NPN

NPN è anche un tipo di BJT (Bipolar Junction Transistor) e include due materiali semiconduttori di tipo n che sono divisi attraverso un sottile strato semiconduttore di tipo p. Nel transistor NPN, i portatori di carica maggioritari sono elettroni mentre i portatori di carica minoritari sono buchi. Il flusso di elettroni dal terminale dell'emettitore al terminale del collettore formerà il flusso di corrente all'interno del terminale di base del transistor.

Nel transistor, la minore quantità di alimentazione di corrente al terminale di base può causare un'enorme quantità di corrente dal terminale di emettitore al collettore. Al momento, i BJT comunemente usati sono transistor NPN, poiché la mobilità degli elettroni è maggiore rispetto alla mobilità dei buchi. Di seguito è mostrato il transistor NPN con un simbolo.

Transistor ad effetto di campo

Transistor ad effetto di campo sono costituiti da 3 regioni, un gate, una source e un drain. Diversi transistor bipolari, i FET sono dispositivi controllati in tensione. Una tensione posta al gate controlla il flusso di corrente dalla sorgente al drain del transistor. I transistor ad effetto di campo hanno un'impedenza di ingresso molto elevata, da diversi mega ohm (MΩ) di resistenza a valori molto, molto più grandi.

Questa elevata impedenza di ingresso fa sì che abbiano pochissima corrente che li attraversa. (Secondo la legge di ohm, la corrente è inversamente influenzata dal valore dell'impedenza del circuito. Se l'impedenza è alta, la corrente è molto bassa.) Quindi entrambi i FET assorbono pochissima corrente dalla fonte di alimentazione di un circuito.

Transistor ad effetto di campo

Quindi, questo è l'ideale perché non disturbano gli elementi di alimentazione del circuito originale a cui sono collegati. Non causeranno il caricamento della fonte di alimentazione. Lo svantaggio dei FET è che non forniscono la stessa amplificazione che potrebbe essere ottenuta dai transistor bipolari.

I transistor bipolari sono superiori in quanto forniscono una maggiore amplificazione, anche se i FET sono migliori in quanto causano meno carico, sono più economici e più facili da produrre. I transistor ad effetto di campo sono disponibili in 2 tipi principali: JFET e MOSFET. JFET e MOSFET sono molto simili ma i MOSFET hanno valori di impedenza di ingresso ancora più elevati rispetto ai JFET. Ciò causa ancora meno carico in un circuito. I transistor FET sono classificati in due tipi: JFET e MOSFET.

JFET

Il JFET sta per transistor a effetto di campo a giunzione. Questo è semplice come un tipo iniziale di transistor FET che vengono utilizzati come resistori, amplificatori, interruttori, ecc. Questo è un dispositivo controllato in tensione e non utilizza alcuna corrente di polarizzazione. Una volta applicata la tensione tra i terminali gate e source, controlla il flusso di corrente tra source e drain del transistor JFET.

Il Transistor a effetto di campo a giunzione (JUGFET o JFET) non ha giunzioni PN ma al suo posto ha una parte stretta di materiale semiconduttore ad alta resistività che forma un 'canale' di silicio di tipo N o P per il flusso della maggior parte dei vettori con due connessioni elettriche ohmiche alle due estremità normalmente chiamate rispettivamente Drain e Source.

Transistor a effetto di campo a giunzione

Esistono due configurazioni di base di un transistor ad effetto di campo a giunzione, il JFET a canale N e il JFET a canale P. Il canale JFET del canale N è drogato con impurità del donatore, il che significa che il flusso di corrente attraverso il canale è negativo (da cui il termine canale N) sotto forma di elettroni. Questi transistor sono accessibili in entrambi i tipi di canale P e N.

MOSFET

Il transistor ad effetto di campo MOSFET o metallo-ossido-semiconduttore è più frequentemente utilizzato tra tutti i tipi di transistor. Come suggerisce il nome, include il terminale del cancello di metallo. Questo transistor include quattro terminali come source, drain, gate e substrato o body.

MOSFET

Rispetto a BJT e JFET, i MOSFET hanno diversi vantaggi in quanto forniscono un'elevata impedenza i / p e una bassa impedenza o / p. I MOSFET vengono utilizzati principalmente in circuiti a bassa potenza, soprattutto durante la progettazione di chip. Questi transistor sono disponibili in due tipi come esaurimento e miglioramento. Inoltre, questi tipi sono classificati in tipi di canali P e N.

Il principale caratteristiche di FET include il seguente.

È unipolare perché i portatori di carica come gli elettroni o le lacune sono responsabili della trasmissione.
In FET, la corrente di ingresso fluirà a causa della polarizzazione inversa. Pertanto l'impedenza di ingresso di questo transistor è elevata.
Quando la tensione o / p del transistor ad effetto di campo è controllata attraverso la tensione di ingresso del gate, questo transistor viene chiamato dispositivo controllato in tensione.
Nella corsia di conduzione non sono presenti incroci. Quindi i FET hanno meno rumore rispetto ai BJT.
La caratterizzazione del guadagno può essere eseguita con transconduttanza perché è il rapporto tra la variazione della corrente di o / p e la variazione della tensione di ingresso
L'impedenza o / p del FET è bassa.

Vantaggi di FET

I vantaggi del FET rispetto al BJT includono quanto segue.

FET è un dispositivo unipolare mentre il BJT è un dispositivo bipolare
FET è un dispositivo azionato dalla tensione mentre il BJT è un dispositivo azionato dalla corrente
L'impedenza i / p del FET è alta mentre BJT è bassa
Il livello di rumore del FET è basso rispetto al BJT
In FET, la stabilità termica è alta mentre BJT è bassa.
La caratterizzazione del guadagno di FET può essere eseguita tramite transconduttanza mentre in BJT con un guadagno di tensione

Applicazioni di FET

Le applicazioni di FET includono quanto segue.

Questi transistor vengono utilizzati all'interno di diversi circuiti per diminuire l'effetto di caricamento.
Questi sono utilizzati in diversi circuiti come oscillatori a sfasamento, voltmetri e amplificatori buffer.

Terminali FET

FET ha tre terminali come source, gate e drain che non sono simili ai terminali di BJT. In FET, il terminale Source è simile al terminale Emitter di BJT, mentre il terminale Gate è simile al terminale Base e terminale Drain al terminale Collector.

Terminale di origine

In FET, il terminale sorgente è quello attraverso il quale i portatori di carica entrano nel canale.
Questo è simile al terminale dell'emettitore di BJT
Il terminale sorgente può essere rappresentato con 'S'.
Il flusso di corrente attraverso il canale sul terminale sorgente può essere specificato come IS.
Gate Terminal
In un FET, il terminale Gate gioca un ruolo essenziale per controllare il flusso di corrente attraverso il canale.
Il flusso di corrente può essere controllato attraverso il terminale di gate fornendo una tensione esterna ad esso.
Il terminale di gate è una miscela di due terminali che sono collegati internamente e sono fortemente drogati. La conducibilità del canale può essere modulata tramite il terminale Gate.
Questo è simile al terminale di base di BJT
Il terminale del gate può essere rappresentato con 'G'.
Il flusso di corrente attraverso il canale al terminale Gate può essere specificato come IG.

Terminale di scarico

In FET, il terminale di scarico è quello attraverso il quale le portanti lasciano il canale.
Questo è analogo al terminale del collettore in un transistor a giunzione bipolare.
La tensione Drain to Source è designata come VDS.
Il terminale di scarico può essere designato come D.
Il flusso di corrente che si allontana dal canale al terminale di drenaggio può essere specificato come ID.

Diversi tipi di transistor

Sono disponibili diversi tipi di transistor in base alla funzione come segnale piccolo, piccola commutazione, potenza, alta frequenza, fototransistor, UJT. Alcuni tipi di transistor vengono utilizzati principalmente per l'amplificazione, altrimenti per scopi di commutazione.

Tipi di transistor a segnale piccolo

I transistor di piccolo segnale vengono utilizzati principalmente per amplificare i segnali di basso livello, ma possono anche funzionare bene come interruttori. Questi transistor sono disponibili attraverso un valore hFE, che specifica come un transistor amplifica i segnali di ingresso. La gamma dei valori tipici di hFE va da 10 a 500, compresi gli intervalli di corrente nominale del collettore (Ic) più elevati da 80 mA a 600 mA.

Questi transistor sono disponibili in due forme come PNP e NPN. Le frequenze operative più alte di questo transistor vanno da 1 a 300 MHz. Questi transistor vengono utilizzati quando si amplificano piccoli segnali come pochi volt e semplicemente quando viene utilizzato un mill ampere di corrente. Un transistor di potenza è applicabile una volta che viene utilizzata una tensione enorme, oltre alla corrente.

Piccoli tipi di commutazione di transistor

I transistor di commutazione piccoli vengono utilizzati come interruttori e come amplificatori. I valori hFE tipici per questi transistor vanno da 10 a 200 compresi i valori nominali minimi di corrente del collettore che vanno da 10 mA a 1000 mA. Questi transistor sono disponibili in due forme come PNP e NPN

Questi transistor non sono in grado di amplificare i piccoli segnali dei transistor, che possono includere fino a 500 amplificazioni. Quindi questo renderà i transistor più utili per la commutazione, sebbene possano essere usati come amplificatori per fornire guadagno. Una volta richiesto un guadagno aggiuntivo, questi transistor funzionerebbero meglio come amplificatori.

Transistor di potenza

Questi transistor sono applicabili dove viene utilizzata molta potenza. Il terminale del collettore di questo transistor è alleato al terminale di base di metallo in modo che funzioni come un dissipatore di calore per dissolvere il surplus di potenza. La gamma di potenze nominali tipiche varia principalmente da circa 10 W a 300 W comprese le classi di frequenza comprese tra 1 MHz e 100 MHz.

Transistor di potenza

I valori della corrente di collettore più alta saranno compresi tra 1 A e 100 A. I transistor di potenza sono disponibili nelle forme PNP e NPN mentre il transistor Darlington è disponibile nelle forme PNP o NPN.

Tipi di transistor ad alta frequenza

I transistor ad alta frequenza vengono utilizzati soprattutto per piccoli segnali che funzionano ad alte frequenze e utilizzati in applicazioni di commutazione ad alta velocità. Questi transistor sono applicabili a segnali ad alta frequenza e dovrebbero essere in grado di accendersi / spegnersi a velocità estremamente elevate.

Le applicazioni dei transistor ad alta frequenza includono principalmente amplificatori HF, UHF, VHF, MATV e CATV, nonché applicazioni per oscillatori. La gamma della frequenza massima è di circa 2000 MHz e le correnti di collettore più elevate vanno da 10 mA a 600 mA. Questi sono disponibili in entrambe le forme PNP e NPN.

Fototransistor

Questi transistor sono sensibili alla luce e un tipo comune di questo transistor sembra un transistor bipolare in cui il conduttore di base di questo transistor viene rimosso e modificato attraverso una regione sensibile alla luce. Quindi questo è il motivo per cui un fototransistor include semplicemente due terminali al posto dei tre terminali. Una volta che la regione esterna è ombreggiata, il dispositivo verrà spento.

Fototransistor

Fondamentalmente, non c'è flusso di corrente dalle regioni del collettore all'emettitore. Tuttavia, ogni volta che la regione sensibile alla luce è esposta alla luce diurna, è possibile produrre una piccola quantità di corrente di base per controllare un collettore molto alto rispetto alla corrente dell'emettitore.

Simili ai normali transistor, questi possono essere sia FET che BJT. I FET sono transistor sensibili alla luce, non come i transistor foto bipolari, i FET foto utilizzano la luce per produrre una tensione di gate che viene utilizzata principalmente per controllare una corrente di drain-source. Questi sono molto sensibili ai cambiamenti all'interno della luce e sono più delicati rispetto ai fototransistor bipolari.

Tipi di transistor unigiunzione

I transistor unigiunzione (UJT) includono tre conduttori che funzionano completamente come interruttori elettrici, quindi non vengono utilizzati come amplificatori. In generale, i transistor funzionano sia come un interruttore che come un amplificatore. Tuttavia, un UJT non fornisce alcun tipo di amplificazione a causa del suo design. Quindi non è progettato per fornire una tensione sufficiente altrimenti corrente.

I cavi di questi transistor sono B1, B2 e un cavo di emettitore. Il funzionamento di questo transistor è semplice. Quando esiste tensione tra il suo emettitore o terminale di base, ci sarà un piccolo flusso di corrente da B2 a B1.

Transistor unigiunzione

“cos'è zigbee e come funziona ”

I cavi di controllo in altri tipi di transistor forniranno una piccola corrente aggiuntiva mentre, in UJT, è abbastanza opposto. La fonte primaria del transistor è la sua corrente di emettitore. Il flusso di corrente da B2 a B1 è semplicemente una piccola quantità dell'intera corrente combinata, il che significa che gli UJT non sono appropriati per l'amplificazione ma sono adatti per la commutazione.

Transistor bipolare eterogiunzione (LGBT)

I transistor bipolari eterogiunzione AlgaAs / GaAs (HBT) sono utilizzati per applicazioni a microonde digitali e analogiche con frequenze alte come la banda Ku. Gli HBT possono fornire velocità di commutazione più elevate rispetto ai transistor bipolari al silicio, principalmente a causa della ridotta resistenza di base e della capacità da collettore a substrato. L'elaborazione dell'HBT richiede una litografia meno impegnativa rispetto ai FET GaAs, pertanto, gli HBT possono essere fabbricati inestimabile e possono fornire una migliore resa litografica.

Questa tecnologia può anche fornire tensioni di rottura più elevate e un adattamento dell'impedenza a banda larga più semplice rispetto ai FET GaAs. Nella valutazione con transistor a giunzione bipolare (BJT) Si, gli HBT mostrano una migliore presentazione in termini di efficienza di iniezione dell'emettitore, resistenza di base, capacità base-emettitore e frequenza di taglio. Presentano inoltre una buona linearità, un basso rumore di fase e un'elevata efficienza di potenza aggiunta. Gli HBT sono utilizzati sia in applicazioni redditizie che ad alta affidabilità, come amplificatori di potenza nei telefoni cellulari e driver laser.

Transistor Darlington

Un transistor Darlington a volte chiamato 'coppia Darlington' è un circuito a transistor costituito da due transistor. Sidney Darlington l'ha inventato. È come un transistor, ma ha una capacità molto più elevata di guadagnare corrente. Il circuito può essere costituito da due transistor discreti oppure può essere all'interno di un circuito integrato.

Il parametro hfe con estensione Transistor Darlington è ogni transistor hfe moltiplicato reciprocamente. Il circuito è utile negli amplificatori audio o in una sonda che misura una corrente molto piccola che attraversa l'acqua. È così sensibile che può assorbire la corrente nella pelle. Se lo colleghi a un pezzo di metallo, puoi costruire un pulsante sensibile al tocco.

Transistor Darlington

Transistor Schottky

Un transistor Schottky è una combinazione di un transistor e un diodo Schottky che impedisce la saturazione del transistor deviando la corrente di ingresso estrema. È anche chiamato transistor Schottky-clamp.

Transistor a emettitore multiplo

Un transistor a emettitore multiplo è un transistor bipolare specializzato spesso utilizzato come ingressi di logica a transistor (TTL) NAND porte logiche . I segnali di ingresso vengono applicati agli emettitori. La corrente del collettore smette di fluire semplicemente, se tutti gli emettitori sono pilotati dall'alta tensione logica, eseguendo così un processo logico NAND utilizzando un singolo transistor. I transistor a emettitore multiplo sostituiscono i diodi di DTL e consentono una riduzione del tempo di commutazione e della dissipazione di potenza.

MOSFET Dual Gate

Una forma di MOSFET particolarmente apprezzata in diverse applicazioni RF è il MOSFET a doppia porta. Il MOSFET a doppia porta viene utilizzato in molte applicazioni RF e in altre applicazioni in cui sono richieste due porte di controllo in serie. Il MOSFET a doppia porta è fondamentalmente una forma di MOSFET in cui due porte sono costituite una dopo l'altra lungo la lunghezza del canale.

In questo modo, entrambe le porte influenzano il livello di corrente che scorre tra la sorgente e lo scarico. In effetti, il funzionamento del MOSFET a doppia porta può essere considerato lo stesso di due dispositivi MOSFET in serie. Entrambi i gate influenzano il funzionamento generale del MOSFET e quindi l'uscita. Il MOSFET dual-gate può essere utilizzato in molte applicazioni tra cui mixer / moltiplicatori RF, amplificatori RF, amplificatori con controllo del guadagno e simili.

Transistor da valanga

Un transistor da valanga è un transistor a giunzione bipolare progettato per il processo nella regione delle sue caratteristiche di tensione da collettore / collettore a emettitore oltre la tensione di rottura da collettore a emettitore, chiamata regione di rottura da valanga. Questa regione è caratterizzata dalla rottura delle valanghe, un evento simile alla scarica di gas di Townsend e dalla resistenza differenziale negativa. Il funzionamento nella regione di rottura delle valanghe è chiamato funzionamento in modalità valanga: fornisce ai transistor da valanga la capacità di commutare correnti molto elevate con tempi di salita e discesa (tempi di transizione) inferiori a un nanosecondo.

I transistor non particolarmente progettati per lo scopo possono avere proprietà da valanga ragionevolmente coerenti, ad esempio, l'82% dei campioni dell'interruttore ad alta velocità da 15 V 2N2369, fabbricati per un periodo di 12 anni, erano in grado di generare impulsi di scarica da valanga con un tempo di salita di 350 ps o meno, utilizzando un alimentatore da 90 V come scrive Jim Williams.

Transistor di diffusione

Un transistor di diffusione è un transistor a giunzione bipolare (BJT) formato dalla diffusione di droganti in un substrato semiconduttore. Il processo di diffusione è stato implementato successivamente alla giunzione della lega e ai processi di giunzione cresciuta per la produzione di BJT. I Bell Labs hanno sviluppato il primo prototipo di transistor a diffusione nel 1954. I transistor a diffusione originali erano transistor a base diffusa.

Questi transistor avevano ancora emettitori in lega e talvolta collettori in lega come i precedenti transistor a giunzione in lega. Solo la base è stata diffusa nel substrato. A volte il substrato produceva il collettore, ma nei transistor come i transistor diffusi in microleghe Philco, il substrato era la maggior parte della base.

Applicazioni dei tipi di transistor

L'applicazione appropriata dei semiconduttori di potenza richiede la comprensione dei loro valori nominali massimi e delle caratteristiche elettriche, informazioni presentate nella scheda tecnica del dispositivo. Una buona pratica di progettazione utilizza i limiti delle schede tecniche e non le informazioni ottenute da piccoli lotti di campioni. Una valutazione è un valore massimo o minimo che imposta un limite alla capacità del dispositivo. Agire oltre un valore nominale può provocare un degrado irreversibile o un guasto del dispositivo. Le valutazioni massime indicano le capacità estreme di un dispositivo. Non devono essere utilizzati come circostanze di progettazione.

Una caratteristica è una misura delle prestazioni del dispositivo in condizioni operative individuali espresse da valori minimi, caratteristici e / o massimi, o rivelate graficamente.

Quindi, questo è tutto cos'è un transistor e i diversi tipi di transistor e le loro applicazioni. Ci auguriamo che tu abbia una migliore comprensione di questo concetto o per realizzare progetti elettrici ed elettronici , per favore dai i tuoi preziosi suggerimenti commentando nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la funzione principale di un transistor?