Что такое тринистор. Тринисторы: устройство, принцип работы и применение управляемых тиристоров

Что такое тринистор и чем он отличается от динистора. Как устроен тринистор и как им управлять. Какие бывают виды тринисторов. Где применяются тринисторы и каковы их преимущества.

Устройство и принцип работы тринистора

Тринистор представляет собой полупроводниковый прибор с четырехслойной p-n-p-n структурой и тремя выводами. Его главное отличие от динистора — наличие дополнительного управляющего электрода, подключенного к одной из внутренних областей.

Основные элементы конструкции тринистора:

• Анод (крайний p-слой)
• Катод (крайний n-слой)
• Управляющий электрод (подключен к одной из внутренних областей)
• Три p-n перехода между слоями

За счет наличия управляющего электрода появляется возможность контролировать напряжение включения тринистора путем подачи на него управляющего сигнала. Это позволяет использовать тринистор как управляемый переключатель.

Виды тринисторов

В зависимости от того, к какой области подключен управляющий электрод, различают два основных типа тринисторов:

• Управляемые по катоду — управляющий электрод подключен к p-базе
• Управляемые по аноду — управляющий электрод подключен к n-базе

Это отличие влияет только на выбор полярности управляющего сигнала. В остальном принцип работы одинаков.

Также тринисторы делятся на:

• Запираемые — могут переключаться в закрытое состояние управляющим сигналом
• Незапираемые — переходят в закрытое состояние только при снижении тока ниже тока удержания

Принцип управления тринистором

Управление тринистором осуществляется следующим образом:

1. При подаче положительного напряжения между анодом и катодом тринистор находится в закрытом состоянии
2. Подача управляющего сигнала на УЭ приводит к увеличению коэффициента передачи тока соответствующего эмиттера
3. Это вызывает снижение напряжения включения тринистора
4. При достижении порогового значения происходит лавинообразный процесс и тринистор открывается
5. После открытия тринистор остается в проводящем состоянии даже без управляющего сигнала

Таким образом, кратковременный управляющий импульс позволяет включить тринистор при меньшем анодном напряжении.

Преимущества тринисторов

Основные достоинства тринисторов по сравнению с другими коммутационными приборами:

• Высокий коэффициент усиления по мощности (до 10^4 — 10^5)
• Способность коммутировать большие токи и напряжения
• Малая мощность управляющего сигнала
• Высокий КПД (до 99%)
• Высокое быстродействие
• Отсутствие подвижных частей

Эти преимущества обусловили широкое применение тринисторов в силовой электронике.

Области применения тринисторов

Благодаря своим уникальным характеристикам, тринисторы нашли применение во многих областях техники:

• Мощные выпрямители
• Инверторы
• Регуляторы напряжения и тока
• Устройства плавного пуска электродвигателей
• Импульсные источники питания
• Сварочные аппараты
• Системы управления освещением
• Бытовая техника

Особенно эффективно использование тринисторов в цепях переменного тока, где они автоматически закрываются в конце каждого полупериода.

Сравнение тринистора и динистора

Хотя тринистор и динистор имеют схожую структуру, между ними есть важные отличия:

Параметр	Тринистор	Динистор
Количество выводов	3 (анод, катод, УЭ)	2 (анод, катод)
Управление	Управляемый	Неуправляемый
Напряжение включения	Регулируемое	Фиксированное
Применение	Широкое	Ограниченное

Наличие управляющего электрода делает тринистор гораздо более универсальным и функциональным прибором по сравнению с динистором.

Характеристики современных тринисторов

Современные тринисторы обладают впечатляющими характеристиками:

• Коммутируемые токи: от 1 мА до 10 кА
• Коммутируемые напряжения: от нескольких В до нескольких кВ
• Скорость нарастания тока: до 10^9 А/с
• Скорость нарастания напряжения: до 10^9 В/с
• Время включения: 0,1-10 мкс
• Время выключения: 1-100 мкс
• КПД: до 99%

Такие параметры позволяют использовать тринисторы в самых разнообразных приложениях силовой электроники.

Заключение

Тринисторы являются важнейшим элементом современной силовой электроники. Их уникальные свойства — способность коммутировать большие мощности при управлении слабыми сигналами, высокое быстродействие, надежность — обеспечивают им широчайшее применение в различных областях техники. Развитие технологий производства полупроводников позволяет постоянно улучшать характеристики тринисторов, расширяя сферу их использования.

6.3.      Тринисторы | Электротехника

Тринистор отличается от динистора наличием третье­го вывода от базовой области. Это позволяет путем пода­чи на него напряжения управлять напряжением включе­ния. Поэтому тринисторы в отличие от динисторов иногда называют управляемыми переключателями.

Управляющий электрод (УЭ) может быть подведен к любой из баз тринистора. При выводе от р-базы тринистор называют управляемым по катоду (рис. 6.6, а). Если вывод сделан от n-базы, то тринистор называют управляе­мым по аноду (рис. 6.6, б). Внешне это выразится лишь в выборе нужной полярности источника напряжения управ­ляющего электрода (рис 6.7, а, б).

Увеличение тока в цепи управляющего электрода  (рис. 6.7, в) сопровождается ростом коэф­фициента передачи тока  соответствующего эмиттера. Увеличение коэффициента  приводит к тому, что ра­венство  выполняется при меньшем значе­нии анодного напряжения, и напряжение включения  тринистора уменьшается.

Ток и напряжение цепи управления малы, а ток в анод­ной цепи может достигать сотен ампер при напряжениях источника питания от нескольких десятков до нескольких тысяч вольт. Поэтому коэффициент усиления по мощности у тринисторов достигает порядка 10⁴…10⁵.

Из рассмотренных тиристоров тринисторы получили наи­большее практическое применение. Они используются в импульсных схемах, в связи, радиолокации, автоматике, в мощных выпрямителях и инверторах, в устройствах управ­ления электродвигателями и т. д.

Рассмотрим тиристорную схему управления мощностью в цепи перемен­ного тока (рис. 6.8). В этой схеме тиристор включен последо­вательно с активным сопротивлением R в цепь переменно­го тока, напряжение источника питания которого (U) не пре­вышает максимально допустимое напряжение тиристора как в пря­мом, так и в обратном направлении.

Так как тиристор при отсутствии управляющего сигнала закрыт, ток i при поло­жительной полуволне напряжения вплоть до момента вре­мени t

₁ (рис. 6.8, б) равен нулю. В этот момент времени подается уп­равляющий сигнал, и тиристор отпирается. После этого ток в течение нескольких микросекунд достигает значения  (если пренебречь падением напряжения на тиристоре из-за его малости) и течет вплоть до окончания пря­мой полуволны напряжения. Здесь он обрывается, как только становится меньше тока выключения (удержания) .

В течение обратной полуволны напряжения тиристор находится в закрытом состоянии (i = 0) и лишь при последующей прямой полуволне напряжения в момент вре­мени t₂ снова открывается. Изменяя моменты отпирания тиристора, можно плавно регулировать мощность, выделяющуюся в сопротивлении нагрузки. Этот способ использования тиристора называет­ся фазовым управлением.

Управляющий ток может иметь форму короткого им­пульса. Он должен протекать лишь до тех пор, пока ти­ристор не переключится в проводящее состояние и меха­низм внутреннего усиления не сможет поддерживать его в этом состоянии. Управляющий ток, иначе говоря, играет роль разрешающего сигнала, приводящего указанный ме­ханизм в действие. В этом и заключается основное преимущество тири­стора при переключении тока по сравнению с транзистором при использовании их в качестве ключевых элементов.

Управляющий сигнал на транзистор должен подаваться в течение всего этапа протекания тока. Это вызывает боль­шие потери мощности в цепи управления, что, естественно, крайне нежелательно. Однако наибольшее техническое значение имеют значи­тельные переключаемые мощности, которые могут обеспе­чить тиристоры. Совр
еменные мощные тиристоры достиг­ли мегаваттных областей. Для транзисторов эта граница лежит в пределах нескольких киловатт. Различие обуслов­лено, прежде всего, тем, что в тиристорах можно осущест­влять основной контакт на большей поверхности, чем в транзисторах.

Динисторы тринисторы и симисторы

В электронике тиристорами называют изготовленные на основе монокристаллов полупроводниковые приборы, которые имеют четырехслойную p—n—p—n структуру. В них наличествует три последовательных p—n перехода, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым в обратном направлении и открытым в прямом.

Полупроводниковые тиристоры

 

 

Диодным тиристором (или динистором) называют такую разновидность этого полупроводникового прибора, который имеет выводы только от крайних слоев. Такой прибор, у которого еще есть дополнительный вывод от одного из средних слоев, называется

тринистором (или триодным тиристором).

Двухэлектродные тиристоры ( динисторы )

Динистором (или диодным тиристором) в электронике принято именовать неуправляемый тиристор, у которого наличествует только два выхода. Один из них называется анодом (это крайняя p-область), а второй – катодом (это крайняя n-область).

Двухэлектродный тиристор ( динистор )

 

В тех случаях, когда на анод динистора от источника напряжения подается «минус», а на катод, соответственно, «плюс», то через него протекает совсем небольшой обратный ток. Это происходит потому, что при таком подключении крайние p—n-переходы оказываются включенными не в прямом, а в обратном направлении.

Если полярность подключения внешнего источника изменяется на обратную, то в прямом направлении включаются переходы 1 и 3, а переход 2, расположенный между ними – в направлении обратном. Что касается такого показателя, как сопротивление между катодом динистора и его анодом, то оно при этом также достаточно велико. Это приводит к тому, что через прибор протекает ток I зкр, имеющий небольшое значение. Его измеряют при напряжении U пр.зкр.макс, то есть максимально допустимым тогда, когда тиристор находится в закрытом положении.

В тех случаях, когда происходит дальнейшее увеличение прямого напряжения, обратное напряжение, имеющееся на среднем p—n переходе, падает. Как следствие, растет проходящий через динистор прямой ток.

Когда прямое напряжение достигает некоторого значения, называющегося напряжением включения (U вкл), происходит открытие среднего перехода. Вследствие этого сопротивление между катодом и анодом падает достаточно серьезно и составляет всего несколько десятых долей Ом. В таких случаях говорят, что динистор находится в открытом состоянии, и при этом падение напряжения на нем составляет только около 1—2 В. Следует заметить, что оно очень незначительно зависит от величины того тока, который протекает через этот полупроводниковый прибор. Чаще всего в справочниках указывается только то значение напряжения открытого динистора U откр, которое возникает тогда, когда через него протекает максимально допустимый постоянный ток I откр. макс..

Для того чтобы привести динистор в открытое состояние требуется такое напряжение его включения, которое составляет несколько сотен вольт.

До тех пор, пока через этот прибор протекает ток, величина которого не меньше, чем ток удержания I уд., он находится в открытом состоянии. Чтобы перевести его в состояние закрытое, надо или произвести полное отключение, или хотя бы уменьшить напряжение внешнего источника до величины 1 В.

Трехэлектродные тиристоры ( тринисторы )

От динистра тринистор с точки зрения своей конструкции отличается только тем, что у него есть еще один, третий вывод, который выведен от одной из средних областей. Он является управляющим, и именно благодаря его наличию прибор можно открывать даже тогда, когда значение напряжения меньше, чем U вкл. и даже U пр.зкр.макс.. Чтобы это сделать, нужно всего лишь пропустить открывающий ток I у.от. через управляющий электрод. Чем большее значение этого тока, тем меньше величина напряжения

U вкл., при котором тринистор отпирается.

Трехэлектродный тиристор ( тринистор )

Если в качестве нагрузки в анодную цепь тринистора включено активное сопротивление (лампа накаливания, резистор, паяльник и т.п.), то следующий от анода к катоду основной ток растет очень быстро, практически мгновенно. Для того чтобы открыть тринистор, достаточно подать на управляющий электрод очень короткий импульс (несколько микросекунд). Стоит отметить, что положительный импульс подаётся если управляющий электрод присоединен к р-базе, а отрицательный импульс если соединение планируется с n-базой.

Чтобы перевести тринистор в закрытое состояние из состояния открытого, то нужно всего лишь значение основного тока сделать меньше, чем

I уд.. Чаще всего в цепях, где протекает постоянный ток, это делается краткосрочным пропусканием через прибор обратного тока (его значение должно быть больше, чем значение тока основного). Чтобы это сделать, применяют специализированное коммутационное устройство.

Те тринисторы, которые функционируют в цепях переменного тока, автоматически запираются тогда, когда полуволна основного тока завершается. Именно этим объясняется то обстоятельство, что тринисторы весьма широко используются для того, чтобы управлять электродвигателями переменного тока, в импульсных схемах, инверторах, выпрямителях, различных устройствах автоматики и т.п.

Что касается значений напряжения и тока цепи управления, то они совсем невелики, а вот значение основного тока порой достигает сотен ампер, а основного напряжения – нескольких тысяч вольт. По этой причине у тринисторов такой показатель, как коэффициент усиления по мощности, может достигать 104 – 105.

Симметричные тиристоры ( симисторы )

И динисторы, и тринисторы отличаются тем, что способны пропускать основной рабочий ток только в одном направлении. Если по каким-либо причинам это естественно ограничение необходимо обойти, то применяется два тиристора, которые включаются по встречно-параллельной схеме. Есть, однако, и более простое решение, заключающееся в том, что используются полупроводниковые ключи вида p—n—p—n—p, то есть двусторонние.

Симметричный тиристор ( симистор )

 

 

Их в электронике принято именовать симисторами, симметричными тиристорами или триаками. Полупроводниковая структура этих приборов – пятислойная, на обратной и прямой ветвях вольтамперной характеристики они обладают отрицательным сопротивлением. Для того чтобы открыть симистор, надо на управляющий электрод подать соответствующий сигнал, а чтобы закрыть – изменить полярность подключения или между силовыми электродами снять разность потенциалов.

Тиристор — это… Что такое Тиристор?

Обозначение на схемах

Тири́стор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Тиристор можно рассматривать как электронный выключатель (ключ). Основное применение тиристоров — управление мощной нагрузкой с помощью слабых сигналов, а также переключающие устройства. Существуют различные виды тиристоров, которые подразделяются, главным образом, по способу управления и по проводимости. Различие по проводимости означает, что бывают тиристоры, проводящие ток в одном направлении (например тринистор, изображённый на рисунке) и в двух направлениях (например, симисторы, симметричные динисторы).

Тиристор имеет нелинейную вольт-амперную характеристику (ВАХ) с участком отрицательного дифференциального сопротивления. По сравнению, например, с транзисторными ключами, управление тиристором имеет некоторые особенности. Переход тиристора из одного состояния в другое в электрической цепи происходит скачком (лавинообразно) и осуществляется внешним воздействием на прибор: либо напряжением (током), либо светом (для фототиристора). После перехода тиристора в открытое состояние он остаётся в этом состоянии даже после прекращения управляющего сигнала, если протекающий через тиристор ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Устройство и основные виды тиристоров

Рис. 1. Схемы тиристора: a) Основная четырёхслойная p-n-p-n-структура b) Диодный тиристор с) Триодный тиристор.

Основная схема тиристорной структуры показана на рис. 1. Она представляет собой четырёхслойный полупроводник структуры p-n-p-n, содержащий три последовательно соединённых p-n-перехода J1, J2, J3. Контакт к внешнему p-слою называется анодом, к внешнему n-слою — катодом. В общем случае p-n-p-n-прибор может иметь до двух управляющих электродов (баз), присоединённых к внутренним слоям. Подачей сигнала на управляющий электрод производится управление тиристором (изменение его состояния). Прибор без управляющих электродов называется диодным тиристором или динистором. Такие приборы управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Прибор с одним управляющим электродом называют триодным тиристором или тринистором^[1] (иногда просто тиристором, хотя это не совсем правильно). В зависимости от того, к какому слою полупроводника подключён управляющий электрод, тринисторы бывают управляемыми по аноду и по катоду. Наиболее распространены последние.

Описанные выше приборы бывают двух разновидностей: пропускающие ток в одном направлении (от анода к катоду) и пропускающие ток в обоих направлениях. В последнем случае соответствующие приборы называются симметричными (так как их ВАХ симметрична) и обычно имеют пятислойную структуру полупроводника. Симметричный тринистор называется также симистором или триаком (от англ. triac). Следует заметить, что вместо симметричных динисторов, часто применяются их интегральные аналоги, обладающие лучшими параметрами.

Тиристоры, имеющие управляющий электрод, делятся на запираемые и незапираемые. Незапираемые тиристоры, как следует из названия, не могут быть переведены в закрытое состояние с помощью сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Такие тиристоры закрываются, когда протекающий через них ток становится меньше тока удержания. На практике это обычно происходит в конце полуволны сетевого напряжения.

Вольтамперная характеристика тиристора

Рис. 2. Вольтамперная характеристика тиристора

Типичная ВАХ тиристора, проводящего в одном направлении (с управляющими электродами или без них), приведена на рис 2. Она имеет несколько участков:

• Между точками 0 и 1 находится участок, соответствующий высокому сопротивлению прибора — прямое запирание.
• В точке 1 происходит включение тиристора.
• Между точками 1 и 2 находится участок с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
• Участок между точками 2 и 3 соответствует открытому состоянию (прямой проводимости).
• В точке 2 через прибор протекает минимальный удерживающий ток I_h.
• Участок между 0 и 4 описывает режим обратного запирания прибора.
• Участок между 4 и 5 — режим обратного пробоя.

Вольтамперная характеристика симметричных тиристоров отличается от приведённой на рис. 2 тем, что кривая в третьей четверти графика повторяет участки 0—3 симметрично относительно начала координат.

По типу нелинейности ВАХ тиристор относят к S-приборам.

Режимы работы триодного тиристора

Режим обратного запирания

Рис. 3. Режим обратного запирания тиристора

Два основных фактора ограничивают режим обратного пробоя и прямого пробоя:

1. Лавинный пробой.
2. Прокол обеднённой области.

В режиме обратного запирания к аноду прибора приложено напряжение, отрицательное по отношению к катоду; переходы J1 и J3 смещены в обратном направлении, а переход J2 смещён в прямом (см. рис. 3). В этом случае большая часть приложенного напряжения падает на одном из переходов J1 или J3 (в зависимости от степени легирования различных областей). Пусть это будет переход J1. В зависимости от толщины W_n1 слоя n1 пробой вызывается лавинным умножением (толщина обеднённой области при пробое меньше W_n1) либо проколом (обеднённый слой распространяется на всю область n1, и происходит смыкание переходов J1 и J2).

Режим прямого запирания

При прямом запирании напряжение на аноде положительно по отношению к катоду и обратно смещён только переход J2. Переходы J1 и J3 смещены в прямом направлении. Большая часть приложенного напряжения падает на переходе J2. Через переходы J1 и J3 в области, примыкающие к переходу J2, инжектируются неосновные носители, которые уменьшают сопротивление перехода J2, увеличивают ток через него и уменьшают падение напряжения на нём. При повышении прямого напряжения ток через тиристор сначала растёт медленно, что соответствует участку 0-1 на ВАХ. В этом режиме тиристор можно считать запертым, так как сопротивление перехода J2 всё ещё очень велико. По мере увеличения напряжения на тиристоре снижается доля напряжения, падающего на J2, и быстрее возрастают напряжения на J1 и J3, что вызывает дальнейшее увеличение тока через тиристор и усиление инжекции неосновных носителей в область J2. При некотором значении напряжения (порядка десятков или сотен вольт), называется напряжением переключения V_BF (точка 1 на ВАХ), процесс приобретает лавинообразный характер, тиристор переходит в состояние с высокой проводимостью (включается), и в нём устанавливается ток, определяемый напряжением источника и сопротивлением внешней цепи.

Двухтранзисторная модель

Для объяснения характеристик прибора в режиме прямого запирания используется двухтранзисторная модель. Тиристор можно рассматривать как соединение p-n-p транзистора с n-p-n транзистором, причём коллектор каждого из них соединён с базой другого, как показано на рис. 4 для триодного тиристора. Центральный переход действует как коллектор дырок, инжектируемых переходом J1, и электронов, инжектируемых переходом J3. Взаимосвязь между токами эмиттера I_E, коллектора I_C и базы I_B и статическим коэффициентом усиления по току α₁ p-n-p транзистора также приведена на рис. 4, где I_Со— обратный ток насыщения перехода коллектор-база.

Рис. 4. Двухтранзисторная модель триодного тиристора, соединение транзисторов и соотношение токов в p-n-p транзисторе.

Аналогичные соотношения можно получить для n-p-n транзистора при изменении направления токов на противоположное. Из рис. 4 следует, что коллекторный ток n-p-n транзистора является одновременно базовым током p-n-p транзистора. Аналогично коллекторный ток p-n-p транзистора и управляющий ток I_g втекают в базу n-p-n транзистора. В результате, когда общий коэффициент усиления в замкнутой петле превысит 1, оказывается возможным регенеративный процесс.

Ток базы p-n-p транзистора равен I_B1 = (1 — α₁)I_A — I_Co1. Этот ток также протекает через коллектор n-p-n транзистора. Ток коллектора n-p-n транзистора с коэффициентом усиления α₂ равен I_C2 = α₂I_K + I_Co2.

Приравняв I_B1 и I_C2, получим (1 — α₁)I_A — I_Co1 = α₂I_K + I_Co2. Так как I_K = I_A + I_g, то

Рис. 5. Энергетическая зонная диаграмма в режиме прямого смещения: состояние равновесия, режим прямого запирания и режим прямой проводимости.

Это уравнение описывает статическую характеристику прибора в диапазоне напряжений вплоть до пробоя. После пробоя прибор работает как p-i-n-диод. Отметим, что все слагаемые в числителе правой части уравнения малы, следовательно, пока член α₁ + α₂ < 1, ток I_A мал. (Коэффициенты α1 и α2 сами зависят от I_A и обычно растут с увеличением тока) Если α1 + α2 = 1, то знаменатель дроби обращается в нуль и происходит прямой пробой (или включение тиристора). Следует отметить, что если полярность напряжения между анодом и катодом сменить на обратную, то переходы J1 и J3 будут смещены в обратном направлении, а J2 — в прямом. При таких условиях пробой не происходит, так как в качестве эмиттера работает только центральный переход и регенеративный процесс становится невозможным.

Ширина обеднённых слоёв и энергетические зонные диаграммы в равновесии, в режимах прямого запирания и прямой проводимости показаны на рис. 5. В равновесии обеднённая область каждого перехода и контактный потенциал определяются профилем распределения примесей. Когда к аноду приложено положительное напряжение, переход J2 стремится сместиться в обратном направлении, а переходы J1 и J3 — в прямом. Падение напряжения между анодом и катодом равно алгебраической сумме падений напряжения на переходах: V_AK = V₁ + V₂ + V₃. По мере повышения напряжения возрастает ток через прибор и, следовательно, увеличиваются α1 и α2. Благодаря регенеративному характеру этих процессов прибор в конце концов перейдёт в открытое состояние. После включения тиристора протекающий через него ток должен быть ограничен внешним сопротивлением нагрузки, в противном случае при достаточно высоком напряжении тиристор выйдет из строя. Во включенном состоянии переход J2 смещён в прямом направлении (рис. 5, в), и падение напряжения _VAK = (_V1 — |V₂| + _V3) приблизительно равно сумме напряжения на одном прямосмещенном переходе и напряжения на насыщенном, транзисторе.

Режим прямой проводимости

Когда тиристор находится во включенном состоянии, все три перехода смещены в прямом направлении. Дырки инжектируются из области p1, а электроны — из области n2, и структура n1-p2-n2 ведёт себя аналогично насыщенному транзистору с удалённым диодным контактом к области n1. Следовательно, прибор в целом аналогичен p-i-n (p⁺-i-n⁺)-диоду…

Классификация тиристоров

^[2][3][4]

• тиристор диодный (доп. название «динистор») — тиристор, имеющий два вывода
  • тиристор диодный, не проводящий в обратном направлении
  • тиристор диодный, проводящий в обратном направлении
  • тиристор диодный симметричный (доп. название «диак»)
• тиристор триодный (доп. название «тринистор») — тиристор, имеющий три вывода
  • тиристор триодный, не проводящий в обратном направлении (доп. название «тиристор»)
  • тиристор триодный, проводящий в обратном направлении (доп. название «тиристор-диод»)
  • тиристор триодный симметричный (доп. название «триак», неоф. название «симистор»)
  • тиристор триодный асимметричный
  • запираемый тиристор (доп. название «тиристор триодный выключаемый»)

Отличие динистора от тринистора

Принципиальных различий между динистором и тринистором нет, однако если открытие динистора происходит при достижении между выводами анода и катода определённого напряжения, зависящего от типа данного динистора, то в тринисторе напряжение открытия может быть специально снижено, путём подачи импульса тока определённой длительности и величины на его управляющий электрод при положительной разности потенциалов между анодом и катодом, и конструктивно тринистор отличается только наличием управляющего электрода. Тринисторы являются наиболее распространёнными приборами из «тиристорного» семейства.

Отличие тиристора триодного от запираемого тиристора

Переключение в закрытое состояние обычных тиристоров производят либо снижением тока через тиристор до значения I_h, либо изменением полярности напряжения между катодом и анодом.

Запираемые тиристоры, в отличие от обычных тиристоров, под воздействием тока управляющего электрода могут переходить из закрытого состояния в открытое состояние, и наоборот. Чтобы закрыть запираемый тиристор, необходимо через управляющий электрод пропустить ток противоположной полярности, чем полярность, которая вызывала его открытие.

Симистор

Симистор (симметричный тиристор) представляет собой полупроводниковый прибор, по своей структуре является аналогом встречно-параллельного включения двух тиристоров. Способен пропускать электрический ток в обоих направлениях.

Характеристики тиристоров

Современные тиристоры изготовляют на токи от 1 мА до 10 кА; на напряжения от нескольких В до нескольких кВ; скорость нарастания в них прямого тока достигает 10⁹ А/с, напряжения — 10⁹ В/с, время включения составляет величины от нескольких десятых долей до нескольких десятков мкс, время выключения — от нескольких единиц до нескольких сотен мкс; КПД достигает 99 %.

Применение

См. также

Примечания

Литература

• ГОСТ 15133-77.
• Кублановский. Я. С. Тиристорные устройства. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1987. — 112 с.: ил. — (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1104).

Ссылки

Тринистор что это такое

Тринистор отличается от динистора наличием третье­го вывода от базовой области. Это позволяет путем пода­чи на него напряжения управлять напряжением включе­ния. Поэтому тринисторы в отличие от динисторов иногда называют управляемыми переключателями.

Управляющий электрод (УЭ) может быть подведен к любой из баз тринистора. При выводе от р-базы тринистор называют управляемым по катоду (рис. 6.6, а). Если вывод сделан от n-базы, то тринистор называют управляе­мым по аноду (рис. 6.6, б). Внешне это выразится лишь в выборе нужной полярности источника напряжения управ­ляющего электрода (рис 6. 7, а, б).

Увеличение тока в цепи управляющего электрода (рис. 6.7, в) сопровождается ростом коэф­фициента передачи тока соответствующего эмиттера. Увеличение коэффициента приводит к тому, что ра­венство выполняется при меньшем значе­нии анодного напряжения, и напряжение включения тринистора уменьшается.

Ток и напряжение цепи управления малы, а ток в анод­ной цепи может достигать сотен ампер при напряжениях источника питания от нескольких десятков до нескольких тысяч вольт. Поэтому коэффициент усиления по мощности у тринисторов достигает порядка 10 4 …10 5 .

Из рассмотренных тиристоров тринисторы получили наи­большее практическое применение. Они используются в импульсных схемах, в связи, радиолокации, автоматике, в мощных выпрямителях и инверторах, в устройствах управ­ления электродвигателями и т. д.

Рассмотрим тиристорную схему управления мощностью в цепи перемен­ного тока (рис. 6.8). В этой схеме тиристор включен последо­вательно с активным сопротивлением R в цепь переменно­го тока, напряжение источника питания которого (U) не пре­вышает максимально допустимое напряжение тиристора как в пря­мом, так и в обратном направлении.

Так как тиристор при отсутствии управляющего сигнала закрыт, ток i при поло­жительной полуволне напряжения вплоть до момента вре­мени t₁ (рис. 6.8, б) равен нулю. В этот момент времени подается уп­равляющий сигнал, и тиристор отпирается. После этого ток в течение нескольких микросекунд достигает значения (если пренебречь падением напряжения на тиристоре из-за его малости) и течет вплоть до окончания пря­мой полуволны напряжения. Здесь он обрывается, как только становится меньше тока выключения (удержания) .

В течение обратной полуволны напряжения тиристор находится в закрытом состоянии (i = 0) и лишь при последующей прямой полуволне напряжения в момент вре­мени t₂ снова открывается. Изменяя моменты отпирания тиристора, можно плавно регулировать мощность, выделяющуюся в сопротивлении нагрузки. Этот способ использования тиристора называет­ся фазовым управлением.

Управляющий ток может иметь форму короткого им­пульса. Он должен протекать лишь до тех пор, пока ти­ристор не переключится в проводящее состояние и меха­низм внутреннего усиления не сможет поддерживать его в этом состоянии. Управляющий ток, иначе говоря, играет роль разрешающего сигнала, приводящего указанный ме­ханизм в действие. В этом и заключается основное преимущество тири­стора при переключении тока по сравнению с транзистором при использовании их в качестве ключевых элементов.

Управляющий сигнал на транзистор должен подаваться в течение всего этапа протекания тока. Это вызывает боль­шие потери мощности в цепи управления, что, естественно, крайне нежелательно. Однако наибольшее техническое значение имеют значи­тельные переключаемые мощности, которые могут обеспе­чить тиристоры. Совр
еменные мощные тиристоры достиг­ли мегаваттных областей. Для транзисторов эта граница лежит в пределах нескольких киловатт. Различие обуслов­лено, прежде всего, тем, что в тиристорах можно осущест­влять основной контакт на большей поверхности, чем в транзисторах.

В электронике тиристорами называют изготовленные на основе монокристаллов полупроводниковые приборы, которые имеют четырехслойную p – n – p – n структуру. В них наличествует три последовательных p – n перехода, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями электрического равновесия: закрытым в обратном направлении и открытым в прямом.

Диодным тиристором (или динистором) называют такую разновидность этого полупроводникового прибора, который имеет выводы только от крайних слоев. Такой прибор, у которого еще есть дополнительный вывод от одного из средних слоев, называется тринистором (или триодным тиристором).

Динистором (или диодным тиристором) в электронике принято именовать неуправляемый тиристор, у которого наличествует только два выхода. Один из них называется анодом (это крайняя p -область), а второй – катодом (это крайняя n -область).

Двухэлектродный тиристор ( динистор )

В тех случаях, когда на анод динистора от источника напряжения подается «минус», а на катод, соответственно, «плюс», то через него протекает совсем небольшой обратный ток. Это происходит потому, что при таком подключении крайние p – n -переходы оказываются включенными не в прямом, а в обратном направлении.

Если полярность подключения внешнего источника изменяется на обратную, то в прямом направлении включаются переходы 1 и 3 , а переход 2 , расположенный между ними – в направлении обратном. Что касается такого показателя, как сопротивление между катодом динистора и его анодом, то оно при этом также достаточно велико. Это приводит к тому, что через прибор протекает ток I _зкр , имеющий небольшое значение. Его измеряют при напряжении U _{пр.зкр.макс} , то есть максимально допустимым тогда, когда тиристор находится в закрытом положении.

В тех случаях, когда происходит дальнейшее увеличение прямого напряжения, обратное напряжение, имеющееся на среднем p – n переходе, падает. Как следствие, растет проходящий через динистор прямой ток. Когда прямое напряжение достигает некоторого значения, называющегося напряжением включения ( U _вкл ), происходит открытие среднего перехода. Вследствие этого сопротивление между катодом и анодом падает достаточно серьезно и составляет всего несколько десятых долей Ом. В таких случаях говорят, что динистор находится в открытом состоянии, и при этом падение напряжения на нем составляет только около 1 – 2 В. Следует заметить, что оно очень незначительно зависит от величины того тока, который протекает через этот полупроводниковый прибор. Чаще всего в справочниках указывается только то значение напряжения открытого динистора U _откр , которое возникает тогда, когда через него протекает максимально допустимый постоянный ток I _{откр. макс.} .

Для того чтобы привести динистор в открытое состояние требуется такое напряжение его включения, которое составляет несколько сотен вольт. До тех пор, пока через этот прибор протекает ток, величина которого не меньше, чем ток удержания I _уд. , он находится в открытом состоянии. Чтобы перевести его в состояние закрытое, надо или произвести полное отключение, или хотя бы уменьшить напряжение внешнего источника до величины 1 В .

От динистра тринистор с точки зрения своей конструкции отличается только тем, что у него есть еще один, третий вывод, который выведен от одной из средних областей. Он является управляющим, и именно благодаря его наличию прибор можно открывать даже тогда, когда значение напряжения меньше, чем U _вкл. и даже U _{пр.зкр.макс.} . Чтобы это сделать, нужно всего лишь пропустить открывающий ток I _у.от. через управляющий электрод. Чем большее значение этого тока, тем меньше величина напряжения U _вкл. , при котором тринистор отпирается.

Трехэлектродный тиристор ( тринистор )

Если в качестве нагрузки в анодную цепь тринистора включено активное сопротивление (лампа накаливания, резистор, паяльник и т.п.), то следующий от анода к катоду основной ток растет очень быстро, практически мгновенно. Для того чтобы открыть тринистор, достаточно подать на управляющий электрод очень короткий импульс (несколько микросекунд). Стоит отметить, что положительный импульс подаётся если управляющий электрод присоединен к р -базе, а отрицательный импульс если соединение планируется с n -базой.

Чтобы перевести тринистор в закрытое состояние из состояния открытого, то нужно всего лишь значение основного тока сделать меньше, чем I _уд. . Чаще всего в цепях, где протекает постоянный ток, это делается краткосрочным пропусканием через прибор обратного тока (его значение должно быть больше, чем значение тока основного). Чтобы это сделать, применяют специализированное коммутационное устройство.

Те тринисторы, которые функционируют в цепях переменного тока, автоматически запираются тогда, когда полуволна основного тока завершается. Именно этим объясняется то обстоятельство, что тринисторы весьма широко используются для того, чтобы управлять электродвигателями переменного тока, в импульсных схемах, инверторах, выпрямителях, различных устройствах автоматики и т.п.

Что касается значений напряжения и тока цепи управления, то они совсем невелики, а вот значение основного тока порой достигает сотен ампер, а основного напряжения – нескольких тысяч вольт. По этой причине у тринисторов такой показатель, как коэффициент усиления по мощности, может достигать 10 4 – 10 5 .

И динисторы, и тринисторы отличаются тем, что способны пропускать основной рабочий ток только в одном направлении. Если по каким-либо причинам это естественно ограничение необходимо обойти, то применяется два тиристора, которые включаются по встречно-параллельной схеме. Есть, однако, и более простое решение, заключающееся в том, что используются полупроводниковые ключи вида p – n – p – n – p , то есть двусторонние.

Симметричный тиристор ( симистор )

Их в электронике принято именовать симисторами, симметричными тиристорами или триаками. Полупроводниковая структура этих приборов – пятислойная, на обратной и прямой ветвях вольтамперной характеристики они обладают отрицательным сопротивлением. Для того чтобы открыть симистор, надо на управляющий электрод подать соответствующий сигнал, а чтобы закрыть – изменить полярность подключения или между силовыми электродами снять разность потенциалов.

В этом посте мы попытаемся понять, что такое тиристор, как он работает, его характеристики, режимам работы, применения, преимущества и недостатки.

Тиристор в основном представляет собой двухпозиционный переключатель для управления выходной мощностью электрической цепи путем включения и выключения цепи нагрузки в определенные промежутки времени.

Что такое тиристор

Тиристор представляет собой однонаправленное полупроводниковое твердотельное устройство с четырьмя слоями чередующегося материала P и N-типа. Он состоит из трех электродов: анода, катода и затвора. Анод — это положительный конец, а катод — это отрицательный конец.

Вход контролируют поток тока между анодом и катодом. Он используется в электронных устройствах и оборудовании для контроля электроэнергии или тока. Он действует как выпрямитель и может передавать ток только в одном направлении.

Первый тиристор был выпущен в 1956 году. Самым распространенным типом тиристоров является кремниевый управляемый выпрямитель (SCR).

Как работает тиристор

Тиристор действует как диод. Он состоит из двух слоев полупроводников, а именно p-типа и n-типа, расположенных между собой для образования соединения. Анод соединен с внешним p-слоем, катод с внешним n-слоем и затвором с внутренним p-слоем. Он имеет 3 соединения, а именно J1, J2, J3.

Когда анод имеет положительный потенциал относительно катода, на затвор не подается напряжение. Соединения J1, J3 смещены в прямом направлении, а J2 — в обратном. Так что никакой проводимости здесь не происходит.

Теперь, когда положительный потенциал увеличивается за пределами напряжения пробоя, происходит пробой соединения J2, и он начинает проводить ток. Как только происходит пробой, он продолжает проводить независимо от напряжения на затворе, пока потенциал на аноде не будет удален или ток через устройство не станет меньше, чем ток удержания.

Теперь, когда положительный потенциал приложен к клемме затвора по отношению к катоду, происходит пробой соединения J2. Чтобы быстро включить тиристор, необходимо выбрать соответствующее значение потенциала.

Вход действует как управляющий электрод. Когда небольшое напряжение, известное как импульс затвора, подается на его затвор, устройство переключается в состояние проводимости. Это продолжается до тех пор, пока напряжение на устройстве не изменится или не будет снято.

Ток запуска затвора изменяется обратно пропорционально напряжению затвора, и для его запуска требуется минимальный заряд затвора. Таким образом, переключением тиристоров можно управлять через его импульс затвора.

Двухтранзисторная аналогия тиристора

Ток коллектора от NPN-транзистора подается непосредственно на базу PNP-транзистора, а ток коллектора PNP-транзистора подается на базу NPN-транзистора. Эти соединенные транзисторы полагаются друг на друга для проводимости.

Таким образом, для проведения одного из транзисторов требуется базовый ток. Когда анодный вывод тиристора является отрицательным по отношению к катоду, NP-переход становится смещенным вперед, а PN-переход становится обратным смещением.

Два транзисторных аналога тиристора

Здесь поток обратного тока блокируется до тех пор, пока не будет приложено напряжение пробоя. После пробивного напряжения оно начинает проводить без подачи сигнала затвора. Это одна из отрицательных характеристик тиристоров, так как она запускает проводимость при обратном разрыве напряжения.

Когда анодный вывод сделан положительным по отношению к катоду, внешние переходы смещены в прямом направлении, а центральный переход NP смещен в обратном направлении и блокирует прямой ток. Таким образом, чтобы вызвать его в проводимости, положительный ток прикладывается к базе транзисторов.

Два транзистора соединены в регенеративном контуре, и это заставляет транзистор проводить насыщение. Таким образом, можно сказать, что тиристоры блокируют ток как в направлении источника переменного тока в выключенном состоянии, так и могут включаться путем приложения положительного тока к базе транзистора.

Характеристики Тиристора

Тиристоры могут иметь прямое или обратное смещение. Посмотрим, как это работает в обоих направлениях.

Тиристоры в состоянии смещения вперед

Когда анод становится положительным, PN-соединения на концах смещены вперед, а центральное соединение (NP) становится смещенным назад. Он будет оставаться в заблокированном (ВЫКЛ) режиме (также известном как этап прямой блокировки) до тех пор, пока он не будет вызван импульсом тока затвора или приложенное напряжение не достигнет напряжения прямого отключения.

Запуск по импульсу тока затвора — Когда он запускается импульсом тока затвора, он начинает проводить и будет действовать как переключатель замыкания. Тиристоры остаются во включенном состоянии, то есть остаются в заблокированном состоянии. Здесь вход теряет контроль, чтобы выключить устройство.

Запуск по напряжению прямого отключения — Когда подается прямое напряжение, ток утечки начинает протекать через блокировку (J2) в среднем соединении тиристоров. Когда напряжение превышает прямое отключение перенапряжения или критического предела, то J2 выходит из строя и достигает состояния ON.

Когда ток затвора (Ig) увеличивается, он уменьшает площадь блокировки и, таким образом, уменьшается прямое отключающее напряжение. Он включится, когда будет поддерживаться минимальный ток, называемый запирающим током.

Когда ток затвора Ig = 0 и ток анода падают ниже определенного значения, называемого удерживающим током, во время состояния ВКЛ, он снова достигает своего состояния прямой блокировки.

Тиристоры в обратном смещенном состоянии

Если анод является отрицательным по отношению к катоду, то есть с приложением обратного напряжения, оба PN-перехода на конце, то есть J1 и J3, становятся смещенными в обратном направлении, и центральное соединение J2 становится смещенным в прямом направлении. Через него протекает только небольшой ток утечки. Это режим блокировки обратного напряжения или выключенное состояние тиристора.

Когда обратное напряжение увеличивается еще больше, то при определенном напряжении происходит лавинный пробой J1 и J2, и он начинает проводить в обратном направлении. Максимальное обратное напряжение, при котором тиристор начинает проводить ток, называется обратным напряжением пробоя.

• Тиристор блокирует напряжение как в прямом, так и в обратном направлении, и, таким образом, образуется симметричная блокировка.
• Тиристор включается при приложении положительного тока затвора и выключается, когда напряжение на аноде падает до нуля.
• Небольшой ток от затвора к катоду может запустить тиристор, изменив его с разомкнутой цепи на короткое замыкание.

Режимы работы тиристора

Тиристор имеет три режима работы:

• Блокировка вперед
• Обратная блокировка
• Прямая проводимость

Блокировка вперед

В этом состоянии или режиме прямая проводимость тока блокируется. Верхний диод и нижний диод смещены в прямом направлении, а соединение в центре — в обратном направлении. Таким образом, тиристор не включается, поскольку затвор не срабатывает, и через него не протекает ток.

Обратная блокировка

В этом режиме соединение анода и катода меняется на обратное, и через него по-прежнему не протекает ток. Тиристоры могут проводить ток только в одном направлении, и он блокирует в обратном направлении, поэтому поток тока блокируется.

Прямая проводимость

При подаче тока на затвор срабатывает тиристор, и он начинает проводить ток. Он остается включенным до тех пор, пока прямой ток не упадет ниже порогового значения, и этого можно достичь, отключив цепь.

Типы тиристоров

Основываясь на возможностях включения и выключения и физической структуре, тиристоры классифицируются как:

• Тиристоры с силиконовым управлением (SCR)
• Тиристор отключения эмиттера (ETO)
• Тиристоры с быстрым переключением (SCR)
• Светоактивированные кремниевые выпрямители (LASCR)
• Ворота отключают тиристоры (GTO)
• Тиристоры с обратной проводимостью (RCT)
• Тиристоры с управлением FET (FET-CTH)
• MOS-контролируемый тиристор (MTO)
• Двунаправленные фазово-управляемые тиристоры (BCT)

Применение тиристора

Тиристор используется в различных применениях, таких как:

• В основном используется в двигателях с переменной скоростью.
• Используется для управления электроприводом высокой мощности.
• Используется в основном в двигателях переменного тока, светильниках, сварочных аппаратах и ​​т. Д.
• Используется в ограничителе тока короткого замыкания и выключателе.
• Быстрая скорость переключения и низкая проводимость возможны в тиристоре ETO.
• Используется в качестве диммеров на телевидении, в кинотеатрах.
• Используется в фотографии для вспышек.
• Может использоваться в охранной сигнализации.
• Используется в регулировании скорости вращения электрического вентилятора.
• Используется в автомобильных зажиганиях.

Преимущества тиристора

Преимущества тиристора включают в себя:

• Бюджетный.
• Может быть защищен с помощью предохранителя.
• Может обрабатывать большое напряжение / ток.
• Способен контролировать мощность переменного тока.
• Очень легко контролировать.
• Легко включить.
• Тиристор GTO или Gate Turnoff обладает высокой эффективностью.
• Занимает меньше времени на работу.
• Тиристорные выключатели могут работать с большой частотой.
• Требует меньше места по сравнению с механическими переключателями.
• Может использоваться для надежных операций.
• Стоимость обслуживания тиристора очень меньше.
• Очень прост в использовании для сложного управления.
• Грузоподъемность очень хорошая.
• Может использоваться в качестве генератора в цифровых цепях.
• Может быть подключен параллельно и последовательно для обеспечения электронного управления на высоких уровнях мощности.
• Тиристоры проводят ток только в одном направлении.
• Он может использоваться как защитное устройство, как предохранитель в линии электропередачи.

Недостатки тиристора

К недостаткам тиристора можно отнести:

• Не может использоваться для более высоких частот.
• В цепи переменного тока тиристор должен быть включен на каждом цикле.
• SCR требуется время для включения и выключения. Это вызывает задержку или повреждение в нагрузке.
• Он может остановить двигатель при подключении, но не может удерживать его в неподвижном состоянии.
• Скорость отклика тиристора очень низкая.
• Не часто используется в цепях постоянного тока, так как тиристор нельзя отключить, просто сняв привод затвора.
• Низкая эффективность.
• Ток фиксации и удержания больше в тиристоре GTO.
• Возможность обратной блокировки напряжения меньше возможности прямой блокировки.
• Надежность тиристора TRIAC меньше, чем SCR.
• TRIAC имеют более низкий рейтинг dv / dt по сравнению с SCR.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Что такое тиристор? Подробное описание полупроводника

Для того чтобы ясно представить себе работу тиристорного преобразователя необходимо дать понятие о сущности работы тиристора.

Управляемый проводник, состоящий из четырех полупроводниковых переходов P-N-P-N. Его принцип работы аналогичен работе диода и осуществляется при поступлении на управляющий электрод электротока.

Прохождение через тиристор тока возможно только в том случае, если потенциал анода будет выше, чем потенциал катода. Ток через тиристор прекращает проходить тогда, когда величина тока снизится до порога закрытия. Ток, который поступает на управляющий электрод не оказывает воздействие на величину тока в основной части тиристора и, кроме того ему не нужна постоянная поддержка при основном состоянии тиристора, он необходим исключительно для открытия тиристора.

Существует несколько решающих характеристик тиристора

В открытом состоянии, благоприятном для токопроводящей функции тиристор характеризуют следующие показатели:

• Падение напряжения, оно определяется как пороговое напряжение с помощью внутреннего сопротивления.
• Максимально допустимое значение тока до 5000 А, среднеквадратичная величина, свойственная для самых мощных компонентов.

В запертом состоянии тиристора – это:

• Прямое максимально допустимое напряжение (выше, чем 5000А).
• В общем случае прямое и обратное значение напряжения одинаковы.
• Время запирания или время с минимальным значением, в течение которого на тиристор не осуществляется влияние положительного значения напряжения анода относительно катода, иначе произойдет самопроизвольное отпирание тиристора.
• Ток управления, свойственный для открытой основной части тиристора.

Существуют тиристоры, предназначенные для работы в схемах, рассчитанных на небольшое значение частоты и для схем с высокой частотой. Это так называемые быстродействующие тиристоры, их область применения рассчитана на несколько килогерц. Для быстродействующих тиристоров характерно использование неодинакового прямого и обратного напряжения.

Для увеличения постоянного значения напряжения

Рис. №1. Габаритно-присоединительные размеры и чертеж тиристора.m1, m2 –контрольные точки, в которых происходит замер импульсного напряжения во время открытого состояния. L1min –наименьший воздушный промежуток (расстояние) по воздуху между выводами анода и управляющего электрода; L2min – минимальное расстояние длина прохождения тока утечки между выводами.

Разновидности тиристоров

• Динистор – тиристор диодный, имеет два вывода анод и катод.
• Тринистор – триодный тиристор оснащен добавочным управляющим электродом.
• Симистор – симметричный тиристор, он является встречно-последовательным соединением тиристоров, обладает возможностью пропускать ток в прямом и обратном направлениях.

Рис. №2. Структура (а) и вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора.

Тиристоры предназначены для работы в схемах с различными границами частот, в обычном применении тиристоры могут соединяться с диодами, который подключается встречно-включенным способом, это свойство используется для того чтобы увеличить постоянное напряжение, величину которого компонент способен выдержать в выключенном состоянии. Для усовершенствованных схем используется тиристор GTO (Gate Turn Oee – запираемый тиристор), он полностью управляем. Его запирание происходит по управляющему электроду. Использование тиристоров подобного рода нашло применение в очень мощных преобразователях, так как он может пропускать высокие токи.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

тиристор

Проведем некоторые эксперименты, позволяющие понять работу тринистора и особенности управления. Возмем тринистор КУ201, миниатюрную лампу накаливания на 24В, источник постоянного напряжения на 18…24В при токе нагрузке 0,15…0,17А и источником переменного напряжения 12…14В.

 

Как открыть тринистор

 

Как открыть тринистор

Движок переменного резистора установим в нижнее по схеме (максимальное сопротивление) положение и подключим каскад на тринисторе к источнику постоянного тока. Нажав на кнопку, будем плавно перемещать движок переменного резистора вверх по схеме (до минимального сопротивления) до тех пор пока не зажжется лампочка. Это укажет на то, что тринистор открылся. При этом кнопку можно будет отпустить, лампа будет продолжать светить.
Чтобы закрыть тринистор и привести его в закрытое состояние, достаточно на мгновение отключить источник питания. Лампа погаснет. Если нажать на кнопку вновь, тринистор снова откроется и лампа зажжется. Погасить можно и другим способом — при отпущенной кнопке замкнуть куском проволоки или пинцетом выводы анода и катода.
Чтобы измерить открывающий ток тринистора, необходимо включить в разрыв цепи управляющего электрода (в точке А) миллиамперметр и, плавно перемещая движок переменного резистора из нижнего (максимального значения) положения в верхнее (минимальное значение), дождать момента загорания лампочки. Таким образом стрелка или табло миллиамперметра зафиксирует искомое значение тока открытия.
Подобным образом можно узнать и ток удержания тринистора. В этом случае необходимо включить миллиамперметр в разрыв цепи в точке Б, а последовательно с ним добавить переменный резистор номиналом 2,2…3,3кОм. При этом пере5д началом необходимо вывести сопротивление резистора до нуля. Плавно увеличивая сопротивление резистора, дождать пока значение милииамперметра не упадет скачком до нуля. Предшествующее этому моменту показание миллиамперметра и будет минимальным значением тока удержания тринистора.

 

Как тринистор управляется импульсом

 

Управление импульсом

Соберем схему, показанную на рисунке. Теперь на управляющий электрод постоянное напряжение не подается, но тиристор по-прежнему управляем. Подадим на каскад питание и нажмем кнопку. Мгновенно зарядится конденсатор, и его ток заряда в виде импульса пройдет через резистор и управляющий электрод. Времени зарядки будет достаточно, что тринистор успел открыться. Лампа останется гореть. А конденсатор разрядится через резисторы и будет готов к следующему пропуску импульса.
Теперь возьмем оксидный конденсатор не менее 100мкФ и на мгновение подключим его к выводам анода и катода. Через оксидный конденсатор пройдет импульс зарядного тока, тринистор в момент протекания зарядного тока окажется зашунтирован и закроется.

 

Тринистор как регулятор мощности

Способности тринистора открываться при разном анодном напряжении в зависимости от тока управляющего электрода широко используются в регуляторах мощности, изменяющих средний ток, протекающий через нагрузку.

Что такое тиристор? Подробное описание полупроводника | Электронщик

Для того чтобы ясно представить себе работу тиристорного преобразователя необходимо дать понятие о сущности работы тиристора.

Управляемый проводник, состоящий из четырех полупроводниковых переходов P-N-P-N. Его принцип работы аналогичен работе диода и осуществляется при поступлении на управляющий электрод электротока.

Прохождение через тиристор тока возможно только в том случае, если потенциал анода будет выше, чем потенциал катода. Ток через тиристор прекращает проходить тогда, когда величина тока снизится до порога закрытия. Ток, который поступает на управляющий электрод не оказывает воздействие на величину тока в основной части тиристора и, кроме того ему не нужна постоянная поддержка при основном состоянии тиристора, он необходим исключительно для открытия тиристора.

Существует несколько решающих характеристик тиристора

В открытом состоянии, благоприятном для токопроводящей функции тиристор характеризуют следующие показатели:

• Падение напряжения, оно определяется как пороговое напряжение с помощью внутреннего сопротивления.
• Максимально допустимое значение тока до 5000 А, среднеквадратичная величина, свойственная для самых мощных компонентов.

В запертом состоянии тиристора – это:

• Прямое максимально допустимое напряжение (выше, чем 5000).
• В общем случае прямое и обратное значение напряжения одинаковы.
• Время запирания или время с минимальным значением, в течение которого на тиристор не осуществляется влияние положительного значения напряжения анода относительно катода, иначе произойдет самопроизвольное отпирание тиристора.
• Ток управления, свойственный для открытой основной части тиристора.

Существуют тиристоры, предназначенные для работы в схемах, рассчитанных на небольшое значение частоты и для схем с высокой частотой. Это так называемые быстродействующие тиристоры, их область применения рассчитана на несколько килогерц. Для быстродействующих тиристоров характерно использование неодинакового прямого и обратного напряжения.

Для увеличения постоянного значения напряжения

Рис. №1. Габаритно-присоединительные размеры и чертеж тиристора.m1, m2 –контрольные точки, в которых происходит замер импульсного напряжения во время открытого состояния. L1min –наименьший воздушный промежуток (расстояние) по воздуху между выводами анода и управляющего электрода; L2min – минимальное расстояние длина прохождения тока утечки между выводами.

Разновидности тиристоров

• Динистор – тиристор диодный, имеет два вывода анод и катод.
• Тринистор – триодный тиристор оснащен добавочным управляющим электродом.
• Симистор – симметричный тиристор, он является встречно-последовательным соединением тиристоров, обладает возможностью пропускать ток в прямом и обратном направлениях.

Рис. №2. Структура (а) и вольт-амперная характеристика (ВАХ) тиристора.

Тиристоры предназначены для работы в схемах с различными границами частот, в обычном применении тиристоры могут соединяться с диодами, который подключается встречно-включенным способом, это свойство используется для того чтобы увеличить постоянное напряжение, величину которого компонент способен выдержать в выключенном состоянии. Для усовершенствованных схем используется тиристор GTO (Gate Turn Oee – запираемый тиристор), он полностью управляем. Его запирание происходит по управляющему электроду. Использование тиристоров подобного рода нашло применение в очень мощных преобразователях, так как он может пропускать высокие токи.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала

Что такое транзистор

Из всех изобретений ХХ века рождение транзисторов, несомненно, является САМЫМ важным. Создание транзистора привело к миниатюрным полупроводникам, которые привели к современному миру. Такие технологии, как искусственный интеллект (AI), Интернет вещей (IoT), современная медицина, исследования, Интернет и многие другие, были бы невозможны без транзистора. Но почему изобретение транзистора так важно, что такое транзистор и что делают транзисторы, что делает их уникальными? [Подробнее — Что такое диод]

Важность транзисторов — усилители

Вы, наверное, слышали о транзисторах, но что делает транзистор? Важность транзисторов проистекает из их способности усиливать сигнал, при котором крошечный входной сигнал преобразуется в гораздо более мощный.Это важно, потому что многие компоненты в электронике производят только крошечные слабые сигналы (например, микрофоны), которые нельзя напрямую подключить к динамику. Следовательно, эти сигналы передаются в усилитель, который, в свою очередь, обеспечивает мощность, необходимую для управления динамиком. Но динамики и микрофоны существовали за много десятилетий до транзистора, и в это время вместо них использовался электронный клапан. Клапан — это усилительное устройство, которое выглядит как лампочка, но вместо этого имеет множество входных соединений, которые могут контролировать поток тока.

Хотя клапаны позволяли создавать радиоприемники и телевизоры, их большой размер и потребляемая мощность делали их непрактичными для более совершенных электрических систем. Например, электрические переключающие устройства (такие как клапаны и транзисторы) являются важным компонентом построения компьютера, поскольку они могут обрабатывать сигналы, которые, в свою очередь, могут использоваться для выполнения вычислений. В результате первые крупные компьютеры были построены с использованием клапанной технологии, но они были огромными по размеру, часто ломались и потребляли слишком много энергии.Когда появился транзистор, компьютеры могли внезапно уменьшиться в размерах, что сделало их практичными для повседневного использования.

Что такое транзистор и как работают транзисторы?

Транзистор — это электронный компонент, который может управлять протеканием тока с помощью внешнего электрического сигнала. Все транзисторы управляют потоком тока, но транзисторы могут использовать ток или напряжение для управления этим потоком. Хорошая аналогия транзистора — водопроводный кран; расход воды через кран регулируется поворотом крана.Транзисторы, которые управляют потоком тока с помощью входного тока, часто являются биполярными транзисторами (BJT), а транзисторы, которые управляют потоком тока с использованием входного напряжения, часто являются транзисторами с полевым эффектом (FET). [Подробнее — Что такое индуктор]

Как устроены транзисторы?

Транзисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, но их физическая конструкция зависит от типа транзистора. Как указывалось ранее, транзисторы в основном относятся к одной из двух категорий; Биполярные и полевые транзисторы.Существуют и другие типы транзисторов (например, биполярные транзисторы с изолированным затвором или IGBJT), но они не так распространены, как BJT или полевые транзисторы.

Описание биполярных переходных транзисторов

(BJT) — что такое BJT?

Эти транзисторы состоят из трех слоев кремния, и заряд этих слоев зависит от типа транзистора. BJT бывают двух типов: NPN и PNP, которые указывают заряд каждого слоя. Три вывода BJT — это коллектор, база и эмиттер.Коллектор — это входная мощность транзистора, база — входной управляющий ток, а эмиттер — выходная мощность транзистора. Ток течет в коллектор, регулируется током базы и вытекает из эмиттера. [Подробнее — Что такое конденсатор]

Транзисторы

NPN и PNP используются в зависимости от полярности цепи и необходимого действия переключения. Транзисторы NPN очень распространены, поскольку они хорошо работают с большинством схем и могут считаться имеющими положительное действие (чем больше положительный ток на входе, тем больше положительный ток на выходе).Транзисторы PNP не так распространены и обычно встречаются в приложениях, дополняющих транзисторы NPN. Транзисторы PNP имеют отрицательное действие, в результате чего ток, покидающий базу, приводит к увеличению тока, протекающего через транзистор.

Полевые транзисторы — что такое JFET?

Полевые транзисторы также бывают N и P вариантов, как и BJT, но термин FET фактически относится к семейству транзисторов. Полевые транзисторы с переходным эффектом являются примером полевого транзистора, но они не очень распространены.Вместо этого мы сосредоточимся на полевых транзисторах металл-оксид-полупроводник, или полевых МОП-транзисторах, поскольку они являются наиболее широко используемыми на сегодняшний день транзисторами. MOSFET-транзисторы имеют сложную структуру, которая начинается со слоя полупроводника, который состоит из трех полупроводниковых слоев (как и BJT, это NPN или PNP). Однако три контакта полевого МОП-транзистора вместо этого называются стоком (вход мощности), затвором (вход управления) и истоком (выходом мощности). Ток через полевой МОП-транзистор контролируется напряжением между затвором и истоком, где полевые МОП-транзисторы N-типа проводят ток, когда это напряжение является положительным, а МОП-транзисторы P-типа проводят ток, когда это напряжение отрицательно.Выше среднего слоя между контактом затвора и средним слоем расположен тонкий слой оксида металла. MOSFET N-типа имеет полупроводник N-типа для истока и стока, в то время как P-тип имеет полупроводник p-типа. [Подробнее — Что сейчас?]

Какой для чего — Какие существуют типы транзисторов?

При выборе транзистора для использования в проекте необходимо определить, с каким типом сигнала вы имеете дело. Оба типа транзисторов, BJT и FET, могут использоваться в любом приложении, но каждый транзистор имеет определенные преимущества, которые делают один предпочтительным по сравнению с другим.

BJT — это текущие устройства ввода, поэтому они не подходят для проектов, в которых есть датчики с очень слабыми выходными токами. Однако полевые транзисторы представляют собой устройства, управляемые напряжением, и поэтому идеально подходят для таких приложений. Однако биполярные транзисторы имеют значительно больший коэффициент усиления (т. Е. Величину усиления) и поэтому часто встречаются в усилителях мощности. С другой стороны, полевые транзисторы не имеют такого большого усиления, и в результате их часто можно найти в коммутационных приложениях, а не в аналоговых усилителях.

Как они выглядят?

Транзисторы бывают разных форм, размеров и форм, поэтому невозможно показать изображение каждого корпуса транзистора. Эта проблема усугубляется, когда многие другие компоненты, такие как линейные регуляторы, используют те же корпуса, что и транзисторы, что затрудняет их идентификацию. Однако, как правило, большинство транзисторов имеют три контакта, но некоторые могут иметь четыре контакта (особенно редко). Транзисторы бывают как в сквозных отверстиях, так и в деталях для поверхностного монтажа и почти всегда черного цвета.[Подробнее — Что такое резистор]

Базовые схемы переключения

Изучение того, как работают транзисторы, — большая тема, требующая немного математики. Например, есть уравнения, которые связывают входной ток с выходным током BJT, а также уравнения, которые связывают входное напряжение затвора с выходным током полевого транзистора. Вместо этого мы рассмотрим некоторые базовые схемы, использующие BJT и FET, которые вы можете использовать в своих собственных проектах без необходимости сложной математики.

Коммутатор

NPN — что такое NPN?

Схема переключателя NPN используется в качестве электронного переключателя вместо усилителя. Когда на транзистор подается входной ток, мощность проходит через транзистор в реле, таким образом, включая его. Эта схема может быть полезна в приложениях, где небольшой ток (например, от фотодиода) может использоваться для управления более мощным устройством.

Коммутатор NMOS

Переключатель NMOS такой же, как переключатель NPN, однако вместо того, чтобы требовать входного тока, схема требует входного напряжения.Эта схема очень полезна в приложениях, где датчик вырабатывает напряжение вместо тока (например, микрофон).

Логические ворота CMOS

Хотя это довольно сложная тема, важно понимать, как работают логические вентили КМОП, в частности вентили НЕ, И-НЕ и ИЛИ-ИЛИ, поскольку это демонстрирует, почему транзисторы так важны. Логические вентили — это вычислительные схемы, которые принимают двоичные данные, обрабатывают эти данные и выдают выходной сигнал.

Примечание. Логическая 1 представляет VDD или, во многих случаях, 5 В.Логическая 1 представляет VSS или 0 В.

I (вход)	O (выход)
1	0
0	1

Элемент НЕ принимает один бит, а на выходе переворачивает его.

V1	V2	ВОУТ
0	0	1
1	0	1
0	1	1
1	1	0

Логический элемент И-НЕ принимает два бита и выдает на выходе только 0, когда оба входа равны 1.

V1	V2	ВОУТ
0	0	1
1	0	0
1	0	0
1	1	0

Логический элемент ИЛИ-НЕ принимает два бита и выдает на выходе только 1, когда оба входа равны 0.

В зависимости от того, как объединены логические элементы, их можно использовать для сложения, вычитания, умножения, деления и сравнения двоичных чисел. Отсюда последовательные схемы могут передавать числа по одному для выполнения нескольких операций. Это основы того, как работают компьютеры, и почему транзисторы так важны. Эти устройства могут быть преобразованы в интегральные схемы, которые могут содержать миллиарды транзисторов, которые, в свою очередь, могут использоваться для питания смартфонов, компьютеров, микроволновых печей, духовок, автомобилей и практически любого электронного устройства, о котором вы только можете подумать.

Заключение

Транзистор — это трехконтактное устройство, которое может управлять током с помощью электричества. Они очень важны в схемах усиления, которые превращают малые сигналы в большие. Транзисторы, когда они используются в качестве переключателей, могут использоваться в логических схемах, которые, в свою очередь, составляют основу всей вычислительной техники. [Подробнее — Что такое напряжение]

Определение транзистора на Dictionary.com

[tran-zis-ter] SHOW IPA

/ trænˈzɪs tər / PHONETIC RESPELLING

---

сущ

Электроника.Полупроводниковое устройство, которое усиливает, генерирует колебания или переключает поток тока между двумя выводами, изменяя ток или напряжение между одним из выводов и третьим: хотя он намного меньше по размеру, чем вакуумная трубка, он выполняет аналогичные функции, не требуя тока для нагреть катод.

прилагательное

ВИКТОРИНЫ

ПОКАЖИТЕ СВОИ ПОЭТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ С ПОИСКАМИ ПОЭЗИИ

Сравним эту викторину с летним днем? Наверное, нет, но это забавный квест, чтобы увидеть, насколько вы осведомлены о широком спектре поэтических терминов.

Вопрос 1 из 7

Этот термин означает «расположение слов в регулярно измеряемых, узорчатых или ритмичных линиях или стихах». Что это?

Слова рядом с транзистором

переходная модуляция, переходный синовит, трансзигнификация, переходный, трансиллюминатный, транзисторный, транзисторный, транзитный, транзитный, транзитный лагерь, транзитный круг

Dictionary.com Unabridged На основе Несокращенного словаря Random House, © Random House, Inc. 2021

Слова, относящиеся к транзисторным

телевизорам, видеокамерам, радио, компьютерам, стереосистемам, транзисторам, бумбоксам, коробкам, бластерам гетто, портативным, видеокамерам

Примеры предложений из Паутина для транзистора

.expandable-content {display: none;}. css-12x6sdt.expandable.content-extended> .expandable-content {display: block;}]]>

• нейроморфные чипы на основе мемристоров, например, имитируют мозг, помещая обработка и память в отдельные транзисторные компоненты.

• Люди носили музыку в течение нескольких лет — транзисторные радиоприемники, Walkman и т. Д.

• Электронно эта машина является эквивалентом раннего транзисторного радиоприемника.

• В доме Намегабе транзисторный радиоприемник, заряженный батареями, был собственностью мужчин.

• Электрические свойства этого необычного образца необычны и интересны и могут привести к созданию нового типа транзистора.

• На вершине коротковолнового шкафа находился миниатюрный карманный радиоприемник — транзисторный радиоприемник.

• Схема PDP-3 является статической, в ней используются транзисторные триггеры с насыщением и, по большей части, транзисторные переключающие элементы.

• Вы имеете в виду те крошечные транзисторные штуки, которые чувственные актеры засунули в свои головы?

• Это был крошечный транзистор, неотъемлемая часть современной электронной аппаратуры.

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ ПРИМЕРОВ СМОТРЕТЬ МЕНЬШЕ ПРИМЕРОВ



Ознакомиться с Dictionary.com

li {-webkit-flex-based: 49%; — ms-flex-предпочтительный размер: 49%; flex-base : 49%;} @ media only screen и (max-width: 769px) {. Css-2jtp0r> li {-webkit-flex-base: 49%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 49%; гибкая основа : 49%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {.css-2jtp0r> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкий-базис: 100%;}}]]>

Определения транзистора в Британском словаре

---

существительное

полупроводниковое устройство, имеющее три или более выводов, прикрепленных к электродным областям, в котором ток, протекающий между двумя электродами, регулируется напряжением или током, приложенным к одному или нескольким указанным электродам. Устройство способно усиливать и т.д. для транзистора

C20: первоначально торговая марка, от перехода + резистор, относящаяся к передаче электрических сигналов через резистор

Collins English Dictionary — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition © William Collins Sons & Co.Ltd. 1979, 1986 © HarperCollins Издатели 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Научные определения транзистора

---

Электронное устройство, которое контролирует поток электрического тока, чаще всего используется в качестве усилителя или переключателя. Транзисторы обычно состоят из трех слоев полупроводникового материала, в которых поток электрического тока через внешний слой регулируется напряжением или током, приложенным к среднему слою. Применив вакуумную лампу, транзисторы стали основой многих современных электронных технологий, в том числе микропроцессоров.См. Также логическую схему логического элемента.

Научный словарь американского наследия® Авторские права © 2011. Издано издательской компанией Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения транзистора

---

Электронное устройство, которое может работать как усилитель, преобразовывая слабые электрические сигналы в сильные. Обычно он изготавливается из кремния или других полупроводников.

примечания к транзистору

Транзистор является основным устройством, используемым в миниатюрных электронных системах, таких как портативные радиоприемники, или в качестве быстрого переключателя в компьютерах.

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторские права © 2005 издательской компании Houghton Mifflin Harcourt. Опубликовано Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Прочие — это Readingli {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный размер: 100%; flex-base: 100%;} @ media only screen и (max-width: 769px) {. Css -1uttx60> li {-webkit-flex-базис: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; гибкий-базис: 100%;}} @ экран только мультимедиа и (max-width: 480px) {. css-1uttx60> li {-webkit-flex-base: 100%; — ms-flex-предпочтительный-размер: 100%; flex-base: 100%;}}]]>

Что такое транзистор и как он работает Эксплуатация

Изобретение Этот беспрецедентный поток инноваций начался в середине 40-х годов, когда группа ученых из Bell Labs решила найти решение, которое заменило бы вакуумную лампу и механические реле чем-то лучшим, более надежным, более совершенным. эффективный, менее затратный в обслуживании.16 декабря 1947 года Уолтер Браттейн при поддержке своей команды и всего научного сообщества Bell Labs внес еще одну корректировку в свое странно выглядящее приспособление, состоящее из германия, золотых полосок, изоляторов и провода и впервые наблюдал усиление входного сигнала. Транзистор родился и неосознанно, в век информации. Лауреаты Нобелевской премии Джон Бардин, Уолтер Браттейн и Уильям Шокли впоследствии разработали методы, делающие эту технологию практичной, эффективно обучая промышленное сообщество тому, как использовать ее для создания приложений, от слуховых аппаратов до телефонных коммутаторов, от переносные радиоприемники к телевизорам. Изобретенный в Bell Laboratories в 1947 году транзистор стал результатом попыток найти лучший усилитель и замену механическим реле. Электронная лампа усиливала музыку и голос в первой половине 20-го века и сделала практичным междугородние звонки. Но он потреблял много энергии, работал горячим и быстро перегорал. Телефонная сеть требовала сотен тысяч реле для соединения цепей для совершения звонков. Сетевые реле были механические устройства, требующие регулярного обслуживания для очистки и регулировки. Более дешевый в изготовлении, чем электронная лампа, и гораздо более надежный, транзистор снизил стоимость и улучшил качество телефонных услуг и, казалось бы, в мгновение ока породил бесчисленное количество новых продуктов и целые новые отрасли промышленности. Как работает транзистор Транзистор имеет множество применений, но только две основные функции: переключение и модуляция — последняя часто используется для усиления. В простейшем смысле транзистор работает как диммер в вашей гостиной.Нажмите ручку диммера, свет загорится; нажмите еще раз, свет погаснет. Вуаля! Переключатель. Вращайте ручку вперед и назад, и свет станет ярче, тусклее, ярче, тусклее. Вуаля! Модулятор. Чтобы понять усиление, подумайте о это: относительно легкое действие, с помощью которого вы поворачиваете ручку с низкого на высокий уровень, превращается в гораздо более впечатляющую реакцию света — вся комната сияет светом! Вуаля! Усилитель. И диммер, и транзистор управляют током, будь то лампа или устройство, которое нужно активировать.Оба действуют как переключатель — включение / выключение — и как модулятор / усилитель — высокий / низкий. Важное отличие состоит в том, что «рука», управляющая транзистором, в миллионы раз быстрее. А также он подключен к другому электрическому источнику — радиосигналу в антенне, например, к голосу в микрофон, или к сигналу данных в компьютерной системе, или даже к другому транзистору. Транзисторы изготовлены из полупроводников, таких как кремний и арсенид галлия. Эти материалы умеренно хорошо переносят электричество — недостаточно хорошо, чтобы называться проводником, как медные провода; не так уж плохо, чтобы называться изолятором, как кусок стекла.Отсюда их название: полупроводник. «Магия», которую выполняет транзистор, заключается в его способности управлять своей собственной полупроводимостью, а именно действовать как проводник, когда это необходимо, или как изолятор (непроводник), когда это необходимо. Полупроводники различаются по своему электрическому действию. Помещение тонкого кусочка полупроводника одного типа между двумя пластинами другого типа приводит к поразительным результатам: небольшой ток в центральном пласте может управлять потоком тока между двумя другими.Этот небольшой ток в среднем слое — это сок, который вырабатывается, например, антенной или другим транзистором. Даже при слабом входном токе, например, от радиосигнала, прошедшего большое расстояние, Транзистор может управлять сильным током от другой цепи через себя. Фактически, ток через «выходную сторону» транзистора имитирует поведение тока через «входную сторону». В результате получается сильная, усиленная версия слабого радиосигнала. Что делают транзисторы? .Создайте последовательность в одну сторону, и можно будет заставить микросхему усиливать слабые антенные сигналы до богатого квадрофонического звука высокой точности. Создайте чип по-другому, и транзисторы взаимодействуют, создавая таймеры для управления часами или микроволновой печью, или датчики для мониторинга. температуры, обнаруживать злоумышленников или контролировать колеса автомобиля от блокировки (системы ABS). Расположите транзисторы в другом массиве и создайте арифметические и логические процессоры, которые заставляют калькуляторы выполнять вычисления, компьютеры — вычислять, «обрабатывать» слова, искать информацию в сложных базах данных, сети «разговаривать» друг с другом или системы, передающие голос, данные, графика и видео для создания наших коммуникационных сетей. Для выполнения такой простой задачи, как сложение одного и одного, может потребоваться множество транзисторов, соединенных в группы, называемые логическими вентилями. Но если собрать достаточно транзисторов вместе в соответствующие схемы, транзисторы в конечном итоге избавят вас от больших задач, работая быстро, включая и выключая 100 миллионов раз в секунду или больше — и работая в огромных командах. Такие же дискретные компоненты, как в старые времена, тысяча транзисторов занимала бы десятки печатных плат размером с открытку. Но благодаря таким методам, как фотолитография и компьютерное проектирование, миллионы транзисторов и других электронных компонентов вместе с проводкой могут быть компактно организованы на интегральной схеме размером меньше кукурузных хлопьев.

Транзистор | Инжиниринг | Фэндом

Файл: Transistors.agr.jpg

Транзисторы в ассортименте

Транзистор представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, которое может использоваться для усиления, переключения, стабилизации напряжения, модуляции сигнала и многих других функций. Транзистор является фундаментальным строительным блоком как цифровых, так и аналоговых интегральных схем — схемы, которая управляет работой компьютеров, сотовых телефонов и всей другой современной электроники.

Слово транзистор , придуманное Джоном Робинсоном Пирсом в 1949 году, является ракурсом транзистора или переходного варистора (см. Раздел истории ниже).

Транзисторы делятся на две основные категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET). Применение тока в BJT и напряжения в полевых транзисторах между входными и общими выводами увеличивает проводимость между общими и выходными выводами, тем самым контролируя протекание тока между ними.Для получения дополнительных сведений о работе этих двух типов транзисторов см. Полевой транзистор и транзистор с биполярным переходом.

В аналоговых схемах транзисторы используются в усилителях (усилители постоянного тока, усилители звука, усилители радиочастоты) и источниках питания с линейной регулировкой. Транзисторы также используются в цифровых схемах, где они функционируют как электронные переключатели. Цифровые схемы включают логические элементы, оперативную память (RAM), микропроцессоры и процессоры цифровых сигналов (DSP).

Многие считают транзистор одним из величайших изобретений в современной истории, занимающим важное место в печатном станке, автомобиле и телефоне. Это ключевой активный компонент практически во всей современной электронике. Его важность в современном обществе основывается на его способности массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса (изготовления), который позволяет достичь исчезающе низких затрат на транзистор.

Хотя миллионы отдельных (известных как дискретных ) транзисторов все еще используются, подавляющее большинство транзисторов изготавливается в интегральных схемах (также называемых микрочипами или просто микросхемами ) вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными устройствами. компоненты для производства полных электронных схем.Логический вентиль включает около двадцати транзисторов, тогда как усовершенствованный микропроцессор, по состоянию на 2006 год, может использовать до 1,7 миллиарда транзисторов (MOSFET) [1].

Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его универсальным устройством для немеханических задач, таких как цифровые вычисления. Транзисторные схемы также заменили электромеханические устройства для управления приборами и механизмами. Часто дешевле и эффективнее использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разработать эквивалентную функцию механического управления.

Из-за низкой стоимости транзисторов и, следовательно, цифровых компьютеров, существует тенденция к оцифровке информации. Поскольку цифровые компьютеры предлагают возможность быстро находить, сортировать и обрабатывать цифровую информацию, все больше и больше усилий прилагается к тому, чтобы сделать информацию цифровой. В результате сегодня большая часть мультимедийных данных доставляется в цифровой форме, а затем конвертируется и представляется в аналоговой форме компьютерами. Сферы, на которые повлияла цифровая революция, включают телевидение, радио и газеты.

Первые патенты на принцип транзистора были зарегистрированы в Германии в 1928 году Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом. В 1934 году немецкий физик доктор Оскар Хайль запатентовал полевой транзистор. Неясно, была ли когда-либо построена какая-либо конструкция, и это обычно считается маловероятным.

22 декабря 1947 года Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн создали первый практический точечный транзистор в Bell Labs. Эта работа была результатом их усилий во время войны по созданию сверхчистых германиевых «кристаллических» смесительных диодов, используемых в радиолокационных устройствах в качестве элемента частотного смесителя в микроволновых радиолокационных приемниках.Ранние ламповые технологии не переключались достаточно быстро для этой роли, что вынудило команду Bell использовать вместо них твердотельные диоды. Обладая этими знаниями, они обратились к проектированию триода, но обнаружили, что это совсем не просто. В конце концов Бардин разработал новую ветвь физики поверхности, чтобы объяснить «странное» поведение, которое они наблюдали, и Бардин и Браттейн в конце концов сумели построить работающее устройство.

Bell Telephone Laboratories требовалось общее название для нового изобретения: «Полупроводниковый триод», «Твердый триод», «Триод с поверхностными состояниями», «Кристаллический триод» и «Иотатрон» все рассматривались, но «транзистор» придумал Джон Р.Пирс выиграл внутреннее голосование. Обоснование названия описано в следующей выдержке из Технического меморандума компании, призывающей к голосованию:

Шаблон: Цитата

Пирс вспомнил название несколько иначе:

Шаблон: Цитата

Компания Bell запустила производство транзистора на заводе Western Electric в Аллентауне, штат Пенсильвания. Они также передали лицензию ряду других компаний-производителей электроники, включая Texas Instruments, которые производили ограниченную серию транзисторных радиоприемников в качестве инструмента продаж.Другой компании идея понравилась, и она тоже решила получить лицензию, представив собственное радио под торговой маркой Sony. Ранние транзисторы были «нестабильными» и подходили только для маломощных низкочастотных приложений, но по мере развития конструкции транзистора эти проблемы постепенно преодолевались. В течение следующих двух десятилетий транзисторы постепенно заменили более ранние электронные лампы в большинстве приложений, а позже сделали возможным появление многих новых устройств, таких как интегральные схемы и персональные компьютеры.

Шокли, Бардин и Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».Бардин впоследствии получил вторую Нобелевскую премию по физике, один из двух человек, получивших более одного в той же дисциплине, за свою работу по исследованию сверхпроводимости.

В августе 1948 года немецкие физики Герберт Ф. Матаре (1912–) и Генрих Уокер (около 1912–1981), работавшие в Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse в Париже, Франция, подали заявку на патент на усилитель на основе неосновной несущей. процесс впрыска, который они назвали «транзистроном». Поскольку Bell Labs не объявляла о транзисторе публично до июня 1948 года, транзистрон считался разработанным независимо.Матаре впервые наблюдал эффекты крутизны при производстве германиевых дуодиодов для немецкого радиолокационного оборудования во время Второй мировой войны. Транзистроны коммерчески производились для французской телефонной компании и военных, а в 1953 году твердотельный радиоприемник с четырьмя транзистронами был продемонстрирован на Дюссельдорфской радиоярмарке.

Динамическая характеристика транзистора могла отображаться в виде кривых на раннем Transistor Curve Tracer

Шаблон: Начало плавания | — align = «center» | 50px || ПНП || 80px || P-канал | — align = «center» | 50px || NPN || 80px || N-канал | — align = «center» | BJT || || JFET || Шаблон: Плавающий конец

Транзисторы подразделяются на:

• Материал полупроводника: германий, кремний, арсенид галлия, карбид кремния
• Структура: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, «другие типы»
• Полярность: NPN, PNP, N-канал, P-канал
• Максимальная мощность: низкая, средняя, ​​высокая
• Максимальная рабочая частота: низкая, средняя, ​​высокая, радиочастота (RF), микроволновая печь (Максимальная эффективная частота транзистора обозначается термином, сокращенным от «частота перехода.«Частота перехода — это частота, при которой транзистор дает единичное усиление).
• Применение: переключатель, общего назначения, аудио, высокое напряжение, супер-бета, согласованная пара
• Физическая упаковка: металл сквозного отверстия, пластик сквозного отверстия, поверхностный монтаж, решетка шариков

Таким образом, конкретный транзистор может быть описан как: кремний, поверхностный монтаж, BJT, NPN, маломощный, высокочастотный переключатель .

Биполярный переходной транзистор [редактировать | править источник]

Биполярный переходной транзистор (BJT) был первым типом транзистора, который производился серийно.Биполярные транзисторы названы так потому, что они проводят с использованием как мажоритарных, так и неосновных носителей. Три клеммы имеют названия , эмиттер , базовый и коллектор . Внутри биполярного транзистора существуют два p-n перехода: переход база / коллектор и переход база / эмиттер . BJT обычно описывается как устройство, работающее от тока, потому что ток эмиттера / коллектора контролируется током, протекающим между выводами базы и эмиттера. В отличие от полевого транзистора, BJT представляет собой устройство с низким входным сопротивлением.BJT имеет более высокую крутизну, чем полевой транзистор. Биполярные транзисторы могут проводить как свет (фотоны), так и ток. Устройства, предназначенные для этой цели, называются фототранзисторами.

Полевой транзистор [править | править источник]

Полевой транзистор (FET), иногда называемый униполярным транзистором , использует для проводимости электроны (N-канальный FET) или дырки (P-канальный FET). Три основных вывода полевого транзистора имеют имена исток , затвор и сток .На некоторых полевых транзисторах предусмотрено четвертое соединение с корпусом (подложкой), но обычно корпус подключается к источнику внутри.

Напряжение, приложенное между затвором и истоком, управляет током, протекающим между истоком и стоком. В полевых транзисторах ток истока / стока протекает через проводящий канал рядом с затвором . Этот канал соединяет область истока с областью стока . Проводимость канала изменяется электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным между выводами затвор / исток.Таким образом регулируется ток, протекающий между истоком и стоком. Как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы могут проводить свет (фотоны), а также напряжение. Устройства, предназначенные для этой цели, называются фототранзисторами.

Полевые транзисторы

делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET более известен как полевой транзистор металл-оксид-полупроводник (MOSFET) из-за их первоначальной конструкции как слой металла (затвор), слой оксида (изоляция) и слой полупроводника.В отличие от IGFET, затвор JFET образует PN-диод с каналом, который находится между истоком и стоком. Функционально это делает N-канальный полевой транзистор JFET твердотельным эквивалентом триода для электронных ламп, который аналогично образует диод между своей сеткой и катодом. Кроме того, оба устройства работают в режиме истощения , они оба имеют высокий входной импеданс и оба проводят ток под управлением входного напряжения.

MESFET — это полевые транзисторы JFET, в которых обратносмещенный PN-переход заменен переходом Шоттки полупроводник-металл.Они, а также HEMFET (полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов), в которых для переноса заряда используется двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (микроволновые частоты; несколько ГГц).

Полевые транзисторы

подразделяются на типы с режимом истощения и с режимом улучшения . Режим относится к полярности напряжения затвора по отношению к источнику на пороге проводимости. Для полевых транзисторов с N-канальным режимом истощения затвор является отрицательным по отношению к источнику, в то время как для полевых транзисторов с N-канальным расширенным режимом затвор является положительным на пороге проводимости.Для обоих режимов, если напряжение затвора сделать более положительным, ток истока / стока увеличится. Для устройств с P-каналом полярность обратная. Почти все полевые транзисторы JFET относятся к режимам истощения, а большинство IGFET — к режимам расширения.

Другие типы транзисторов [править | править источник]

• Однопереходные транзисторы могут использоваться как простые генераторы импульсов. Они состоят из основного корпуса полупроводника P-типа или N-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ).Переход с противоположным типом полупроводников формируется в точке по длине корпуса для третьего вывода (эмиттер , ).
• Полевые транзисторы с двумя затворами имеют один канал с двумя затворами в каскоде; конфигурация, оптимизированная для высокочастотных усилителей , , смесителей , и генераторов.
• Матрицы транзисторов используются для приложений общего назначения, для генерации функций и низкоуровневых, малошумящих усилителей .Они включают в себя два или более транзистора на общей подложке для обеспечения точного согласования параметров и теплового отслеживания, характеристик, которые особенно важны для усилителей с длинными хвостовиками .
Транзисторы Дарлингтона
• содержат биполярный транзистор средней мощности, подключенный к силовому биполярному транзистору. Это обеспечивает высокий коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования.
• Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) используют IGFET средней мощности, аналогично подключенный к силовому BJT, чтобы обеспечить высокий входной импеданс.Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. БТИЗ особенно подходят для тяжелых промышленных приложений. Asea Brown Boveri (ABB) 5SNA2400E170100 [2] показывает, насколько далеко продвинулась технология силовых полупроводников. Это устройство, предназначенное для трехфазных источников питания, вмещает три NPN IGBT в корпусе размером 38 на 140 на 190 мм и весом 1,5 кг. Каждый IGBT рассчитан на 1700 вольт и может выдерживать 2400 ампер.
• Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из островка затвора между двумя туннельными переходами.Туннельный ток регулируется напряжением, подаваемым на затвор через конденсатор. [3] [4]
• Полный список типов транзисторов T-Transistor.com

Полупроводниковый материал [редактировать | править источник]

Первые биполярные транзисторы были сделаны из германия (Ge), и некоторые из них до сих пор используются с высокой мощностью. Типы кремния (Si) в настоящее время преобладают, но в некоторых усовершенствованных микроволновых и высокопроизводительных версиях сейчас используется полупроводниковый материал , арсенид галлия (GaAs) и полупроводниковый сплав , кремний-германий (SiGe), .Одноэлементный полупроводниковый материал (Ge и Si) описывается как элементарный .

Характеристики наиболее распространенных полупроводниковых материалов, используемых для изготовления транзисторов, приведены в таблице ниже:

Характеристики полупроводникового материала

Полупроводник материал	Переход передний Напряжение В при 25 ° C	Подвижность электронов м / с при 25 ° C	Подвижность отверстий м / с при 25 ° C	Макс.температура соединения. ° С
Ge	0,27	0,39	0,19	от 70 до 100
Si	0,71	0,14	0,05	от 150 до 200
GaAs	1.03	0,85	0,05	от 150 до 200
переход Al-Si	0,3	–	–	от 150 до 200

Прямое напряжение перехода — это напряжение, приложенное к переходу эмиттер-база BJT, чтобы заставить базу проводить заданный ток.Ток экспоненциально увеличивается с увеличением прямого напряжения перехода. Значения, приведенные в таблице, типичны для тока 1 мА (те же значения применимы к полупроводниковым диодам). Чем ниже прямое напряжение перехода, тем лучше, поскольку это означает, что для «управления» транзистором требуется меньшая мощность. Прямое напряжение перехода для данного тока уменьшается с температурой. Для типичного кремниевого перехода изменение составляет примерно -2,1 мВ / ° C.

Столбцы подвижности электронов и подвижности дырок показывают среднюю скорость, с которой электроны и дырки диффундируют через полупроводниковый материал с электрическим полем в 1 вольт на метр, приложенным к материалу.В общем, чем выше подвижность электронов, тем быстрее транзистор. Таблица показывает, что Ge в этом отношении является лучшим материалом, чем Si. Однако Ge имеет четыре основных недостатка по сравнению с кремнием и арсенидом галлия: его максимальная температура ограничена, он имеет относительно высокий ток утечки, он не выдерживает высоких напряжений и менее подходит для изготовления интегральных схем. Поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок для всех полупроводниковых материалов, данный биполярный транзистор NPN имеет тенденцию быть быстрее, чем эквивалентный тип транзистора PNP.GaAs имеет самую высокую подвижность электронов из трех полупроводников. Именно по этой причине GaAs используется в высокочастотных приложениях. Относительно недавняя разработка полевого транзистора, транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT), имеет гетероструктуру (соединение между различными полупроводниковыми материалами) из арсенида алюминия-галлия (AlGaAs) -арсенида галлия (GaAs), который имеет двойную подвижность электронов по сравнению с GaAs- металлический барьерный переход. Из-за их высокой скорости и низкого уровня шума HEMT используются в спутниковых приемниках, работающих на частотах около 12 ГГц.

Макс. Температура перехода представляет собой поперечное сечение, взятое из технических данных различных производителей. Эту температуру нельзя превышать, иначе можно повредить транзистор.

Переход Al-Si относится к быстродействующему (алюминий-кремний) полупроводниково-металлическому барьерному диоду, широко известному как диод Шоттки. Это включено в таблицу, потому что некоторые кремниевые силовые IGFET-транзисторы имеют паразитный обратный диод Шоттки , сформированный между истоком и стоком как часть процесса изготовления.

Упаковка [править | править источник]

Файл: Transistor-photo.JPG

Транзисторы со сквозным отверстием (сантиметровая рулетка)

Транзисторы бывают разных корпусов (держателей микросхем) (см. Изображения). Две основные категории: для сквозного монтажа (или с выводами ) и для поверхностного монтажа , также известное как устройство для поверхностного монтажа (SMD). Матрица с шариковой решеткой (BGA) — это новейший корпус для поверхностного монтажа (в настоящее время только для больших массивов транзисторов ).Он имеет припойные «шарики» на нижней стороне вместо выводов. Поскольку они меньше по размеру и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкую номинальную мощность.

Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластика. Пакет часто диктует номинальную мощность и частотные характеристики. Силовые транзисторы имеют большие корпуса, которые можно прикрепить к радиаторам для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства силовых транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлической банкой / металлической пластиной.С другой стороны, некоторые микроволновые транзисторы для поверхностного монтажа размером с песчинки.

Часто транзисторы определенного типа доступны в разных корпусах. Пакеты транзисторов в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора клеммам нет: разные типы транзисторов могут назначать разные функции клеммам корпуса. Даже для одного и того же типа транзистора назначение выводов может различаться (обычно обозначается буквой суффикса к номеру детали — i.е. BC212L и BC212K).

На заре создания транзисторных схем наиболее часто использовался биполярный переходной транзистор, или BJT. Даже после того, как полевые МОП-транзисторы стали доступны, BJT оставался предпочтительным транзистором для цифровых и аналоговых схем из-за простоты их изготовления и скорости. Однако полевой МОП-транзистор имеет несколько желаемых свойств для цифровых схем, и с тех пор, как значительные достижения в цифровых схемах подтолкнули конструкцию МОП-транзистора к современному уровню техники. MOSFET теперь широко используются как для аналоговых, так и для цифровых функций.

Файл: BJT Switch.png

Транзистор BJT, используемый в качестве электронного переключателя

Файл: BJT Amplifier.png

Принципиальная схема усилителя

Переключатели [редактировать | править источник]

Транзисторы

обычно используются в качестве электронных переключателей как для приложений с высокой мощностью, включая источники питания | импульсные источники питания]], так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические вентили.

Усилители

[править | править источник]

От мобильных телефонов до телевизоров — огромное количество товаров включает усилители для воспроизведения звука, радиопередачи и обработки сигналов.Первые дискретные транзисторные усилители звука едва выдавали несколько сотен милливатт, но мощность и точность воспроизведения звука постепенно увеличивались по мере появления лучших транзисторов и развития архитектуры усилителя.

Транзисторы обычно используются в усилителях современных музыкальных инструментов, где схемы мощностью до нескольких сотен ватт являются обычными и относительно дешевыми. Транзисторы в значительной степени заменили клапаны в инструментальных усилителях. Некоторые производители усилителей для музыкальных инструментов смешивают в одной схеме транзисторы и электронные лампы, чтобы использовать преимущества обоих устройств.

Компьютеры [править | править источник]

Электронные компьютеры «первого поколения» использовали вакуумные лампы, которые выделяли большое количество тепла, были громоздкими и ненадежными. Разработка транзистора была ключом к миниатюризации и надежности компьютера. «Второе поколение» компьютеров, до конца 1950-х и 1960-х годов, состояло из плат, заполненных отдельными транзисторами и сердечниками магнитной памяти. Впоследствии транзисторы, другие компоненты и их необходимая проводка были объединены в единый массовый компонент: интегральную схему.Транзисторы, встроенные в интегральные схемы, заменили большинство дискретных транзисторов в современных цифровых компьютерах.

Преимущества транзисторов перед электронными лампами [править | править источник]

До появления транзисторов электронные лампы (или в Великобритании термоэмиссионных клапанов или просто клапанов ) были основными активными компонентами в электронном оборудовании. Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих предшественников на электронных лампах в большинстве приложений:

• Меньший размер (несмотря на продолжающуюся миниатюризацию электронных ламп)
• Высокоавтоматизированное производство
• Снижение затрат (при серийном производстве)
• Более низкие возможные рабочие напряжения (но вакуумные лампы могут работать и при более высоких напряжениях)
• Без периода прогрева (большинству электронных ламп для правильной работы требуется от 10 до 60 секунд)
• Меньшее рассеивание мощности (отсутствие мощности нагревателя, очень низкое напряжение насыщения)
• Более высокая надежность и большая физическая прочность (хотя вакуумные лампы более прочны в электрическом отношении.Кроме того, вакуумная трубка намного более устойчива к ядерным электромагнитным импульсам (NEMP) и электростатическому разряду (ESD))
• Значительно более длительный срок службы (катоды вакуумных ламп в конечном итоге израсходуются, и вакуум может загрязняться)
• Доступны дополнительные устройства (позволяющие использовать схемы с комплементарной симметрией : вакуумные лампы с полярностью, эквивалентной PNP BJT или полевым транзисторам P-типа, недоступны)
• Способность управлять большими токами (доступны силовые транзисторы для управления сотнями ампер, электронные лампы для управления даже одним ампером большие и дорогостоящие)
• Гораздо менее микрофонный (вибрация может модулировать характеристики вакуумной лампы, хотя это может способствовать звучанию гитарных усилителей)

« Природа ненавидит вакуумную лампу » Майрон Гласс (см. John R.Пирс), Bell Telephone Laboratories, около 1948 года.

С 1960-х годов доступен широкий спектр транзисторов, и производители постоянно вводят улучшенные типы. Ниже приведены несколько примеров из основных семейств. Если не указано иное, все типы изготавливаются из кремниевых полупроводников. Дополнительные пары показаны как канал NPN / PNP или N / P. Ссылки ведут к таблицам данных производителя, которые находятся в формате PDF. (В некоторых таблицах данных точность указанной категории транзисторов вызывает споры.)

• 2N3904 / 2N3906, BC182 / BC212 и BC546 / BC556: универсальные, BJT, универсальные, маломощные, дополнительные пары. У них есть пластиковые корпуса, и они стоят примерно десять центов США в небольших количествах, что делает их популярными среди любителей.

• AF107: германий, 0,5 Вт, 250 МГц PNP BJT.

• BFP183: низкое энергопотребление, микроволновая печь 8 ГГц, NPN BJT.

• LM394: «пара суперматч», с двумя NPN BJT на одной подложке.

• 2N2219A / 2N2905A: BJT, общего назначения, средней мощности, дополнительная пара.В металлических корпусах они рассчитаны примерно на один ватт.

• 2N3055 / MJ2955: В течение многих лет уважаемый NPN 2N3055 был «стандартным» силовым транзистором. Его дополнение, PNP MJ2955, прибыло позже. Эти BJT 1 МГц, 15 А, 60 В, 115 Вт используются в усилителях мощности звука, источниках питания и системах управления.

• 2SC3281 / 2SA1302: Эти BJT, изготовленные Toshiba, имеют характеристики с низким уровнем искажений и используются в мощных усилителях звука. Они широко подделывались [5].

• BU508: NPN, питание 1500 В, BJT. Разработанный для горизонтального отклонения телевизоров, его способность к высоковольтному оборудованию также делает его пригодным для использования в системах зажигания.

• MJ11012 / MJ11015: 30 А, 120 В, 200 Вт, дополнительная пара BJT Дарлингтона большой мощности. Используется в усилителях звука, управлении и переключении мощности.

• 2N5457 / 2N5460: JFET (режим истощения), общего назначения, малой мощности, комплементарная пара.

• BSP296 / BSP171: IGFET (режим улучшения), средняя мощность, почти комплементарная пара.Используется для преобразования логического уровня и управления силовыми транзисторами в усилителях.

• IRF3710 / IRF5210: IGFET (режим улучшения), 40 А, 100 В, 200 Вт, пара почти комплементарная. Для мощных усилителей и переключателей мощности, особенно в автомобилях.

Патентов [править | править источник]

Книги [править | править источник]

Другое [править | править источник]

Шаблон: Викиучебники

Транзистор

: Типы транзисторов | Infoplease

Транзистор представляет собой набор полупроводниковых материалов, которые имеют общие физические границы.Чаще всего используются кремний, арсенид галлия и германий, в которые были введены примеси с помощью процесса, называемого легированием . В полупроводниках типа n примеси или легирующие примеси приводят к избытку электронов или отрицательным зарядам; в полупроводниках типа p легирующие примеси приводят к недостатку электронов и, следовательно, к избытку положительных носителей заряда или дырок.

Переходный транзистор n-p-n состоит из двух полупроводников типа n (называемых эмиттером и коллектором), разделенных тонким слоем полупроводника типа p (называемым базой).Действие транзистора таково, что если электрические потенциалы на сегментах определены правильно, небольшой ток между соединениями базы и эмиттера приводит к большому току между соединениями эмиттера и коллектора, что приводит к усилению тока. Некоторые схемы предназначены для использования транзистора в качестве переключающего устройства; Ток в переходе база-эмиттер создает путь с низким сопротивлением между коллектором и эмиттером. Переходный транзистор p-n-p , состоящий из тонкого слоя полупроводника типа n , лежащего между двумя полупроводниками типа p , работает таким же образом, за исключением того, что все полярности поменяны местами.

Очень важным типом транзистора, разработанным после переходного транзистора, является полевой транзистор (FET). Он практически не потребляет мощность от входного сигнала, преодолевая главный недостаток переходного транзистора. Полевой транзистор с каналом n состоит из стержня (канала) из полупроводникового материала типа n , который проходит между двумя небольшими участками материала типа p рядом с его центром и контактирует с ними. Клеммы, прикрепленные к концам канала, называются истоком и стоком; те, которые присоединены к двум областям типа p , называются воротами.Напряжение, приложенное к затворам, направлено таким образом, чтобы не было тока на переходах между материалами типа p — и n ; по этой причине его называют обратным напряжением. Изменения величины обратного напряжения вызывают изменения сопротивления канала, позволяя обратному напряжению управлять током в канале. Устройство с каналом p работает таким же образом, но с обратной полярностью.

Металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET) представляет собой вариант, в котором одиночный затвор отделен от канала слоем оксида металла, который действует как изолятор или диэлектрик.Электрическое поле затвора распространяется через диэлектрик и регулирует сопротивление канала. В этом устройстве входной сигнал, который подается на затвор, может увеличивать ток через канал, а также уменьшать его.

Колумбийская электронная энциклопедия, 6-е изд. Авторское право © 2012, Columbia University Press. Все права защищены.

См. Другие статьи в энциклопедии по: Электротехника

Точечно-контактный транзистор

Первый транзистор был высотой примерно полдюйма.Это гигант по сегодняшним меркам, когда 7 миллионов транзисторов могут уместиться на одном компьютерный чип. Тем не менее, это была потрясающая технология. Он был построен Уолтером Браттейном.

До того, как Браттейн начал, Джон Бардин сказал ему, что им понадобятся два металлических контакта с точностью до 0,002. дюймы друг от друга — примерно толщиной с лист бумаги. Но тончайшие провода тогда были почти в три раза больше ширины и не могли обеспечить какая точность им нужна.

Вместо того, чтобы возиться с крошечными проводами, Браттейн прикрепил единственная полоска золотой фольги над острием пластикового треугольника. С участием лезвием бритвы он прорезал золото прямо на кончике треугольника. Вуаля: два золотых контакта на расстоянии волоса друг от друга.

Затем весь треугольник поместили над кристаллом германия. на пружине так, чтобы контакты слегка касались поверхности. Германий сам сидел на металлической пластине, прикрепленной к источнику напряжения.Эта штуковина был самым первым полупроводниковым усилителем, потому что при небольшом токе прошел через один из золотых контактов, прошел другой, еще более сильный ток из другого контакта.

Вот почему это сработало: Германий — полупроводник и при правильном обращении может пропускать много тока или пропускать нет через. Этот германий имел избыток электронов, но когда электрический сигнал прошел через золотую фольгу, он вводил отверстия (противоположность электронов) в поверхность.Это создало тонкий слой вдоль верхней части германия со слишком малым количеством электронов.

Транзистор первого контакта

Полупроводники со слишком большим количеством электронов известны как N-тип. а полупроводники со слишком малым количеством электронов известны как P-тип. Граница между этими двумя типами полупроводников известен как P-N переход, и это важная часть транзистора.В присутствии этого соединения ток может начать течь с одной стороны на другую. В случае транзистора Браттейна ток течет ко второму золотой контакт.

Подумайте, что это значит. Небольшой ток через один контакт изменяет природу полупроводника так, что больший, отдельный ток начинает течь через германий и выходит из второго контакт. Небольшой ток может эффективно изменить поток гораздо большего. усиливая это.

Конечно, транзистор в телефоне или в радиоприемнике для обработки сложных сигналов. Выходной контакт не может просто усилить устойчивый гул тока, он должен послушно воспроизводить голос человека, или вся симфония. К счастью, полупроводник идеально подходит для этого. работа. Он чрезвычайно чувствителен к тому, сколько лишних или недостающих электронов находятся внутри. Каждый раз, когда входной сигнал проталкивает в германий все больше дырок, он изменяет способ протекания тока через кристалл — выходной ток мгновенно становится больше и меньше, идеально имитируя ввод.

Другие типы транзисторов:
— Полевой транзистор
— Переходный («сэндвич») транзистор

---

Авторские права 1999 г., ScienCentral, Inc. и Американский институт физики. Нет часть этого веб-сайта может быть воспроизведена без письменного разрешения. Все права защищены.

Что такое транзистор Почему он так называется Какие классы физики 12 CBSE

Подсказка: определите концепцию работы транзистора.Отсюда можно сказать, почему он называется транзистором. Сравните его с вакуумной трубкой, чтобы узнать о преимуществах. И электронная лампа, и транзисторы используются одинаково, но их конструкция и принципы работы различаются.

Полный пошаговый ответ:
Транзисторы — это полупроводниковые устройства, с помощью которых мы можем получить желаемый ток и напряжение. Его можно использовать как выключатель и как усилитель.

Слово «транзистор» — это сочетание передачи и сопротивления.Это потому, что он передает сопротивление с одного конца устройства на другой конец, или, можно сказать, передачу сопротивления. Отсюда и название транзистор.
Транзисторы имеют очень высокое входное сопротивление и очень низкое выходное сопротивление. Это трехконечное устройство. Одна клемма называется клеммой управления, потому что напряжение на этой клемме определяет сопротивление между двумя оставшимися клеммами.
Вакуумная трубка — это герметичная стеклянная трубка, внутри которой почти вакуум, и через нее проходит контролируемый электрический ток.Он может управлять потоком электронов внутри и используется в качестве переключателя и усилителя в электрическом оборудовании.
Из-за многих преимуществ транзисторов по сравнению с электронными лампами в настоящее время используются транзисторы.
Преимущества транзисторов перед электронными лампами —
1). Транзисторы меньше электронных ламп.
2). Стоимость транзисторов ниже, чем у электронных ламп.
3). Транзисторы потребляют низкую мощность, меньше тепловыделений, в то время как электронным лампам требуется больше энергии.
4). Транзисторы имеют более высокий КПД, чем электронные лампы.
5). Транзисторы имеют долгий срок службы.
6). Поскольку транзисторы малы и производят меньше тепла, они предпочтительны для небольших электрических цепей.