Ein Transistor ist ein Halbleiterbauelement, das im Jahr 1947 im Bell Lab von William Shockley, John Bardeen und Walter Houser Brattain erfunden wurde. Es ist ein Grundbaustein aller digitalen Komponenten. Der allererste erfundene Transistor war ein Punktkontakttransistor . Die Hauptfunktion von a Transistor ist es, die schwachen Signale zu verstärken und entsprechend zu regulieren. Ein Transistor besteht aus Halbleitermaterialien wie Silizium oder Germanium oder Galliumarsenid. Aufgrund ihrer Struktur werden zwei Typen eingeteilt: BJT-Bipolartransistor (Transistoren wie Sperrschichttransistor, NPN-Transistor, PNP-Transistor) und FET-Feldeffekttransistor (Transistoren wie Sperrschichttransistor und Metalloxidtransistor, N-Kanal-MOSFET) , P-Kanal-MOSFET) und deren Funktionalität (wie Kleinsignaltransistor, Kleinschalttransistor, Leistungstransistor, Hochfrequenztransistor, Fototransistor, Unijunction-Transistoren). Es besteht aus drei Hauptteilen: Emitter (E), Basis (B) und Kollektor (C) oder einer Quelle (S), einem Abfluss (D) und einem Gate (G).

Was ist ein Leistungstransistor?

Das Gerät mit drei Anschlüssen, das speziell zur Steuerung der Nennspannung bei hohem Strom und zur Steuerung einer großen Anzahl von Leistungspegeln in einem Gerät oder einer Schaltung entwickelt wurde, ist ein Leistungstransistor. Das Klassifizierung des Leistungstransistors das Folgende einschließen.

Bipolartransistor (BJTs)
Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFETs)
Statischer Induktionstransistor (SITs)
Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBTs).

Bipolar Junction Transistor

Ein BJT ist ein Bipolartransistor, der zwei verarbeiten kann Polaritäten (Löcher und Elektronen) kann es als Schalter oder als Verstärker verwendet werden und ist auch als Stromregelgerät bekannt. Das Folgende sind die Eigenschaften von a Power BJT , Sie sind

Es hat eine größere Größe, so dass maximaler Strom durch es fließen kann
Die Durchbruchspannung ist hoch
Es hat eine höhere Strombelastbarkeit und eine hohe Belastbarkeit
Es hat einen höheren Spannungsabfall im eingeschalteten Zustand
Hochleistungsanwendung.

MOS-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor- (MOSFETs) -FETs

MOSFET ist eine Unterklassifizierung von FET-Transistoren. Es handelt sich um ein Gerät mit drei Anschlüssen, das Source-, Base- und Drain-Anschlüsse enthält. Die MOSFET-Funktionalität hängt von der Breite des Kanals ab. Das heißt, wenn die Kanalbreite breit ist, arbeitet sie effizient. Das Folgende sind die Eigenschaften eines MOSFET:

Es ist auch als Spannungsregler bekannt
Es wird kein Eingangsstrom benötigt
Eine hohe Eingangsimpedanz.

Statischer Induktionstransistor

Es ist ein Gerät mit drei Anschlüssen mit hoher Leistung und Frequenz, die vertikal ausgerichtet sind. Der Hauptvorteil des statischen Induktionstransistors besteht darin, dass er im Vergleich zum FET-Feldeffekttransistor einen höheren Spannungsdurchschlag aufweist. Das Folgende sind die Eigenschaften eines statischen Induktionstransistors:

statischer Induktionstransistor

Die Länge des Kanals ist kurz
Lärm ist weniger
Das Ein- und Ausschalten dauert einige Sekunden
Der Anschlusswiderstand ist niedrig.

Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBTs)

Wie der Name schon sagt, ist ein IGBT eine Kombination aus FET- und BJT-Transistor, deren Funktion auf seinem Gate basiert, wobei der Transistor je nach Gate ein- oder ausgeschaltet werden kann. Sie werden üblicherweise in Leistungselektronikgeräten wie Wechselrichtern, Wandlern und Netzteilen eingesetzt. Das Folgende sind die Eigenschaften eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBTs):

Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBTs)

Am Eingang der Schaltung sind die Verluste geringer
höhere Leistungsverstärkung.

Struktur des Leistungstransistors

Der Leistungstransistor BJT ist eine vertikal ausgerichtete Vorrichtung mit einer großen Querschnittsfläche, wobei abwechselnde Schichten vom P- und N-Typ miteinander verbunden sind. Es kann mit entworfen werden P-N-P oder ein N-P-N Transistor.

pnp-und-npn-Transistor

Die folgende Konstruktion zeigt einen P-N-P-Typ, der aus drei Anschlüssen Emitter, Basis und Kollektor besteht. Wenn der Emitteranschluss mit einer hochdotierten n-Typ-Schicht verbunden ist, unter der eine mäßig dotierte p-Schicht mit einer Konzentration von 1016 cm & supmin; ³ vorhanden ist, und einer leicht dotierten n-Schicht mit einer Konzentration von 1014 cm & supmin; ³, die auch als bezeichnet wird Kollektordriftbereich, in dem der Kollektordriftbereich die Durchbruchspannung der Vorrichtung bestimmt, und am Boden eine n + -Schicht aufweist, die eine hochdotierte n-Typ-Schicht mit einer Konzentration von 1019 cm & supmin; ³ ist, für die der Kollektor weggeätzt wird Benutzeroberfläche.

NPN-Leistungstransistor-Aufbau

Betrieb des Leistungstransistors

Der Leistungstransistor BJT arbeitet in vier Betriebsbereichen

Bereich abschneiden
Aktive Region
Quasi-Sättigungsbereich
Harte Sättigungsregion.

Ein Leistungstransistor soll sich in einem Abschaltmodus befinden, wenn der n-p-n-Leistungstransistor umgekehrt geschaltet ist vorspannen wo

Fall (i): Der Basisanschluss des Transistors ist mit dem Minuspol verbunden, und die Emitteranschlüsse des Transistors sind mit dem Pluspol verbunden, und

Fälle): Der Kollektoranschluss des Transistors ist mit dem Minuspol verbunden, und der Basisanschluss des Transistors ist mit dem Pluspol verbunden, der Basisemitter ist, und der Kollektoremitter ist in Sperrrichtung vorgespannt.

Abschaltbereich des Leistungstransistors

Daher fließt kein Ausgangsstrom zur Basis des Transistors, wo IBE = 0 ist, und es fließt auch kein Ausgangsstrom durch den Kollektor zum Emitter, da IC = IB = 0 ist, was anzeigt, dass sich der Transistor im ausgeschalteten Zustand befindet, der a ist Bereich abschneiden. Ein kleiner Teil des Leckstromflusses wirft den Transistor vom Kollektor zum Emitter, d. H. ICEO.

Ein Transistor soll nur dann inaktiv sein, wenn der Basis-Emitter-Bereich eine Vorwärtsvorspannung und der Kollektor-Basisbereich eine Rückwärtsvorspannung aufweist. Daher gibt es einen Stromfluss IB in der Basis des Transistors und einen Stromfluss IC durch den Kollektor zum Emitter des Transistors. Wenn IB zunimmt, nimmt auch IC zu.

aktiver Leistungsbereichstransistor

Ein Transistor soll sich in der Quasi-Sättigungsstufe befinden, wenn Basis-Emitter und Kollektor-Basis in Vorwärtsvorspannung verbunden sind. Ein Transistor soll sich in einer harten Sättigung befinden, wenn Basis-Emitter und Kollektor-Basis in Vorwärtsrichtung verbunden sind.

Sättigungsbereich des Leistungstransistors

V-I-Ausgangseigenschaften eines Leistungstransistors

Die Ausgangskennlinien können wie unten gezeigt grafisch kalibriert werden, wobei die x-Achse VCE und die y-Achse IC darstellt.

Ausgabeeigenschaften

Das folgende Diagramm zeigt verschiedene Bereiche wie den Grenzbereich, den aktiven Bereich, den harten Sättigungsbereich und den Quasi-Sättigungsbereich.
Für unterschiedliche VBE-Werte gibt es unterschiedliche Stromwerte IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6.
Wenn kein Strom fließt, bedeutet dies, dass der Transistor ausgeschaltet ist. Aber nur wenige Stromflüsse, die ICEO sind.
Für einen erhöhten Wert von IB = 0, 1,2, 3, 4, 5. Wobei IB0 der Minimalwert und IB6 der Maximalwert ist. Wenn der VCE zunimmt, steigt der ICE ebenfalls leicht an. Wenn IC = ßIB, wird das Gerät daher als Stromsteuergerät bezeichnet. Dies bedeutet, dass sich das Gerät in einem aktiven Bereich befindet, der für einen bestimmten Zeitraum vorhanden ist.
Sobald der IC das Maximum erreicht hat, schaltet der Transistor in den Sättigungsbereich.
Wo es zwei Sättigungsbereiche hat, quasi Sättigungsbereich und harten Sättigungsbereich.
Ein Transistor soll sich genau dann in einem Quasi-Sättigungsbereich befinden, wenn die Schaltgeschwindigkeit von Ein nach Aus oder Aus nach Ein schnell ist. Diese Art der Sättigung wird bei der Mittelfrequenzanwendung beobachtet.
Während in einem harten Sättigungsbereich der Transistor eine gewisse Zeit benötigt, um vom Ein- in den Aus- oder Aus-Zustand zu wechseln. Diese Art der Sättigung wird bei Niederfrequenzanwendungen beobachtet.

Vorteile

Die Vorteile von Power BJT sind:

Die Spannungsverstärkung ist hoch
Die Stromdichte ist hoch
Die Durchlassspannung ist niedrig
Der Bandbreitengewinn ist groß.

Nachteile

Die Nachteile von Power BJT sind:

Die thermische Stabilität ist gering
Es ist lauter
Controlling ist etwas komplex.

Anwendungen

Die Anwendungen von Power BJT sind:

Schaltnetzteile ( SMPS )
Relais
Leistungsverstärker
DC / AC-Wandler
Leistungsregelkreise.

FAQs

1). Unterschied zwischen Transistor und Leistungstransistor?

Ein Transistor ist ein elektronisches Gerät mit drei oder vier Anschlüssen, bei dem beim Anlegen eines Eingangsstroms an ein Paar der Anschlüsse des Transistors eine Stromänderung an einem anderen Anschluss dieses Transistors beobachtet werden kann. Ein Transistor wirkt wie ein Schalter oder ein Verstärker.

Während ein Leistungstransistor wie ein Kühlkörper wirkt, schützt er die Schaltung vor Beschädigung. Es ist größer als ein normaler Transistor.

2). In welchem Transistorbereich wird schneller von Ein zu Aus oder von Aus zu Ein geschaltet?

Der Leistungstransistor schaltet bei Quasi-Sättigung schneller von Ein auf Aus oder Aus auf Ein.

3). Was bedeutet N im NPN- oder PNP-Transistor?

N im Transistor vom NPN- und PNP-Typ stellt den Typ der verwendeten Ladungsträger dar, bei einem N-Typ sind die meisten Ladungsträger Elektronen. Daher sind in NPN zwei Ladungsträger vom N-Typ mit einem Ladungsträger vom P-Typ angeordnet, und in PNP sind einzelne Ladungsträger vom N-Typ zwischen zwei Ladungsträgern vom P-Typ angeordnet.

4). Was ist die Einheit des Transistors?

Die Standardeinheiten eines Transistors für die elektrische Messung sind Ampere (A), Volt (V) bzw. Ohm (Ω).

5). Funktioniert der Transistor mit Wechselstrom oder Gleichstrom?

Ein Transistor ist ein variabler Widerstand, der sowohl mit Wechselstrom als auch mit Gleichstrom arbeiten kann, jedoch nicht von Wechselstrom in Gleichstrom oder Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden kann.

Der Transistor ist eine Grundkomponente von a digitales System Es gibt zwei Arten von Typen, basierend auf ihrer Struktur und ihrer Funktionalität. Der Transistor, der zur Steuerung großer Spannungen und Ströme verwendet wird, ist ein Leistungstransistor (Bipolartransistor). Es ist auch als Spannungs-Strom-Steuervorrichtung bekannt, die in 4 Bereichen Abschaltung, Aktiv, Quasi-Sättigung und harte Sättigung arbeitet, basierend auf den dem Transistor gegebenen Versorgungen. Der Hauptvorteil eines Leistungstransistors besteht darin, dass er als Stromsteuervorrichtung fungiert.