Какие основные области применения транзисторов в современной электронике. Как транзисторы используются в усилителях. Где применяются полевые и биполярные транзисторы в источниках питания. Какие преимущества дают транзисторы в цифровых схемах и системах управления.
Основные области применения транзисторов в электронике
Транзисторы являются ключевыми компонентами современной электроники и находят применение в самых разных устройствах и системах. Рассмотрим основные области, где активно используются различные типы транзисторов:
- Усилители сигналов
- Источники питания
- Цифровые схемы
- Системы управления
- Преобразователи напряжения
Каждая из этих областей имеет свою специфику применения транзисторов, которую мы рассмотрим подробнее.
Использование транзисторов в усилителях
Одно из самых распространенных применений транзисторов — усиление электрических сигналов. В усилителях транзисторы позволяют увеличить амплитуду входного сигнала в десятки и сотни раз. Как это работает?
Небольшое изменение тока или напряжения на входе транзистора (базе) приводит к значительному изменению тока в выходной цепи (коллекторе). За счет этого эффекта происходит усиление сигнала. В усилителях используются разные схемы включения транзисторов:
- С общим эмиттером — наиболее распространенная схема, дающая усиление и по току, и по напряжению
- С общей базой — обеспечивает хорошее усиление на высоких частотах
- С общим коллектором (эмиттерный повторитель) — дает высокое входное сопротивление
В современных усилителях часто применяются составные транзисторы, например пары Дарлингтона, позволяющие получить очень высокий коэффициент усиления.
Применение транзисторов в источниках питания
В блоках питания электронных устройств транзисторы выполняют несколько важных функций:
- Стабилизация выходного напряжения — в линейных стабилизаторах транзистор работает как регулируемое сопротивление
- Коммутация тока в импульсных преобразователях — транзистор работает как управляемый ключ
- Защита от перегрузки и короткого замыкания
- Регулировка выходного напряжения
В импульсных блоках питания чаще применяются полевые транзисторы MOSFET из-за более высокой скорости переключения и меньших потерь. В линейных стабилизаторах используются как биполярные, так и полевые транзисторы.
Транзисторы в цифровых схемах
В цифровой электронике транзисторы являются базовыми элементами для построения логических вентилей и триггеров. Как транзисторы применяются в цифровых схемах?
- Работают в ключевом режиме — полностью открыты или закрыты
- Образуют логические элементы И, ИЛИ, НЕ и др.
- Используются в триггерах для хранения битов информации
- Являются основой микропроцессоров и микросхем памяти
В современных интегральных микросхемах применяются преимущественно полевые МОП-транзисторы из-за их компактности и низкого энергопотребления. Количество транзисторов в современных процессорах достигает нескольких миллиардов.
Использование транзисторов в системах управления
В автоматике и системах управления транзисторы выполняют функции ключей и усилителей маломощных сигналов. Где применяются транзисторы в этой области?
- Усиление сигналов с датчиков
- Управление реле, электромагнитными клапанами
- Регулирование скорости электродвигателей
- Формирование ШИМ-сигналов
- Схемы защиты и сигнализации
В системах управления часто используются составные транзисторы и транзисторные сборки для получения высокого коэффициента усиления и большого выходного тока.
Преимущества применения транзисторов в электронике
Использование транзисторов в качестве активных элементов дает ряд важных преимуществ:
- Высокий коэффициент усиления
- Малые размеры
- Низкое энергопотребление
- Высокое быстродействие
- Низкая стоимость при массовом производстве
Благодаря этим качествам транзисторы позволили создать компактную бытовую электронику, мощные усилители, быстродействующие компьютеры и многие другие устройства, без которых сложно представить современный мир.
Перспективные направления применения транзисторов
Несмотря на многолетнюю историю, транзисторы продолжают развиваться и находить новые области применения. Какие перспективные направления можно выделить?
- Силовая электроника на основе GaN и SiC транзисторов
- Сверхвысокочастотные транзисторы для систем связи 5G/6G
- Нейроморфные вычислительные системы на мемристорах
- Квантовые транзисторы для квантовых компьютеров
Эти направления открывают новые возможности для применения транзисторов в энергетике, связи, искусственном интеллекте и других передовых областях.
Заключение
Транзисторы остаются ключевыми компонентами современной электроники, находя применение в самых разных устройствах — от простейших усилителей до сложнейших процессоров. Постоянное совершенствование технологии производства и появление новых типов транзисторов позволяет создавать все более эффективную и функциональную электронную технику.
АО «НИИЭТ»
Продукция
Новинки и текущие разработки
Интегральные микросхемы
Микросхемы в пластиковых корпусах
ВЧ/СВЧ транзисторы и модули
Макетно-отладочные устройства
Испытательное оборудование
Новости
Все новости
О предприятии
АО «НИИЭТ» – один из ведущих производителей электронных компонентов в России.
Научно-исследовательский институт электронной техники – это одна из старейших отечественных школ разработки, большие производственные мощности, квалифицированные кадры.
На нашем предприятии в 1965 году была создана первая отечественная микросхема с диэлектрической изоляцией компонентов. Благодаря огромному опыту – с одной стороны – и умению оперативно меняться в соответствии с потребностями страны – с другой – мы предлагаем своим потребителям качественные услуги разработки, сборки и испытаний современной электронной компонентной базы.
Сегодня НИИЭТ — это единственное в России предприятие, которое занимается серийным производством и поставками GaN-транзисторов на кремнии.
Направления деятельности
Разработка
Мы выполняем полный комплекс работ по проектированию цифровых и аналоговых микросхем, силовых, ВЧ-, СВЧ-транзисторов и блоков на их базе.
Сборка
Наш институт располагает современной производственной линией для сборки ИМС, силовых, ВЧ-, СВЧ-транзисторов во всех типах металлокерамических корпусов.
Испытания и измерения
Современное собственное оборудование и квалифицированные кадры позволяют нам проводить комплексные испытания изделий электронной техники с применением современных методик.
Наши партнёры
Партнёры
Госкорпорация «Росатом»
АО «Российские космические системы»
АО «Концерн Радиоэлектронные технологии»
ООО «НПФ Вектор»
АО «ВЗПП-Микрон»
Госкорпорация «Роскосмос»
АО «Концерн ВКО „Алмаз-Антей“»
ГК «Элемент»
ЗАО НТЦ «Модуль»
АО «Конструкторско-технологический центр «ЭЛЕКТРОНИКА»
Госкорпорация «Ростех»
АО «Концерн «Радиотехнические и Информационные Системы»
АО «Воронежский Завод Полупроводниковых Приборов-Сборка»
АО «СКТБ ЭС»
Вузы-партнёры
ФГБОУ ВО ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова
ФГБОУ ВО «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»
Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники»
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Дилеры и дистрибьюторы
ООО «ЭНЭЛ»
ООО «Пятый элемент»
АО «ТЕСТПРИБОР»
АО «РТКТ»
ООО «Сигма-Проект»
Информационные партнеры
Научно-технический журнал «Электроника НТБ»
Журнал «Компоненты и технологии»
Единая отраслевая платформа по электронике, микроэлектронике и новым технологиям Industry Hunter
«РадиоЛоцман» — портал и журнал для разработчиков электроники
Журнал «Электронные компоненты»
Применение транзисторов на нитриде галлия в электроэнергетике: elec_official — LiveJournal
Нитрид галлия — полупроводниковый материал, из которого изготавливается большинство типов современных светодиодов.
Также изделия из него применяются в базовых станциях мобильной связи. Но недавно для нитрида галлия открылось новое применение — из него изготавливают силовые транзисторы, применяемые в альтернативной энергетике, электротранспорте и даже в бытовых зарядных устройствах.
Важной характеристикой любого полупроводника является ширина запрещенной зоны. Что означает этот показатель и как он связан с применением приборов из данного материала в энергетике?
Различают две зоны, в которых могут находиться энергетические уровни электронов в полупроводниковых материалах, — валентную или проводимости. Эти зоны не пересекаются, промежуток между ними именуется запрещенной зоной. Энергетические уровни, находящиеся там, не могут заниматься электронами. Наличие запрещенной зоны — характерная особенность не только полупроводников, но и диэлектриков (у проводников зоны валентности и проводимости смыкаются). Ширина запрещенной зоны измеряется в электрон-вольтах (эВ). Принято считать, что, если данный показатель у материала меньше 5 эВ, то перед нами полупроводник, в противном случае — диэлектрик.
Самый распространенный на сегодняшний день полупроводник из используемых в электронике — кремний. У него ширина запрещенной зоны составляет 1,12 эВ. Но сейчас специалистов больше интересуют полупроводники с шириной запрещенной зоны более 2 эВ (иначе именуемые широкозонными), они лучше подходят для применений, связанных с коммутацией больших токов и напряжений. Причина такого интереса заключается в следующем. Чем выше температура, тем активнее электроны самопроизвольно переходят с одного энергетического уровня на другой. При этом чем шире запрещенная зона, тем ниже вероятность такого перехода. В итоге чем больше ширина запрещенной зоны полупроводника, тем, в общем случае, больше максимально допустимая температура для изделий на его основе и тем меньше ток утечки.
Если представить МОП-транзистор в виде коммутатора (а именно в таком качестве он применяется в электроэнергетике), то при использовании для его изготовления широкозонных полупроводников сопротивление ключа в разомкнутом состоянии будет очень большим (порядка десятков МОм).
И это сопротивление будет слабо зависеть от нагрева, неизбежного при коммутации значительных токов. Параметры наиболее часто используемых сейчас в электронике полупроводниковых материалов приведены в таблице.
В [Л] мы уже рассказывали о транзисторах, изготавливаемых из карбида кремния (SiC), относящегося к категории широкозонных полупроводников. В то же время наряду с ним в силовое оборудование стали внедрять транзисторы на нитриде галлия (GaN). В чем-то эти транзисторы конкурируют с решениями на основе SiC, в чем-то эти две ветви развития электроники занимают свои ниши.
В качестве материала для изготовления транзисторов нитрид галлия известен с 90-х годов. Но для транзисторов, применяемых в электро-энергетическом оборудовании, его интенсивное внедрение началось примерно в 2018 г. Это связано с развитием электромобилей и солнечной генерации. Среди компаний, выпускающих силовые транзисторы на нитриде галлия, — GaN Systems (Канада), EPC (Тайвань), Infineon (Германия), Nexperia (Нидерланды) и многие другие.
Работа в режиме насыщения
В установках электропитания обычно применяют МОП-транзисторы (аббревиатура расшифровывается как «металл-окисел-полупроводник», за рубежом применяется термин MOSFET), работающие в качестве ключей, прерывающих ток. При этом транзистор в процессе работы в идеале должен находиться только в одном из двух режимов — отсечки или насыщения.
Корпус транзистора GaN Systems GS66516T, способного выдерживать напряжение до 650 В и ток до 60 А, в сравнении с корпусом кремниевого прибора Компактное зарядное устройство мощностью 100 Вт на GaN-транзисторахВ режиме отсечки ток прерывается, сопротивление между истоком и стоком составляет десятки МОм. При этом транзистор подобен выключателю с разомкнутыми контактами. Режим насыщения — это когда напряжение между истоком и стоком практически не зависит от силы тока, протекающего через транзистор. Сопротивление при этом можно считать близким к нулю, то есть транзистор в режиме насыщения подобен выключателю с замкнутыми контактами.
В обоих указанных режимах мощность, рассеиваемая на транзисторе, очень мала и не вызывает его значительного нагрева.
Помимо режимов отсечки и насыщения у МОП-транзистора есть еще и третий режим — активный (иначе называемый линейным). В этом режиме наблюдается зависимость между напряжением сток-исток и током через канал транзистора, близкая к линейной. В активном режиме происходит рассеивание мощности, сопоставимое с мощностью нагрузки, в результате происходит нагрев полупроводникового прибора и потери электроэнергии.
Переход из режима отсечки в режим насыщения и обратно у реально существующих МОП-транзисторов всегда происходит через активный режим. Это связано с конечным быстродействием полупроводниковых приборов. После того, как транзистор «получил команду» выйти из режима насыщения, какое-то время требуется на рассасывание носителей заряда из канала.
Задача заключается в увеличении скорости рассасывания зарядов. Чем она выше, тем короче промежуток, в течение которого транзистор работает в активном режиме, нерационально тратя электроэнергию на нагрев.
Уменьшить данный параметр можно двумя способами. Во-первых, уменьшить размеры кристалла. И во-вторых, применить полупроводниковый материал с большей подвижностью электронов. Оба способа можно применять как по отдельности, так и вместе. Например, силовые транзисторы на основе SiC могут иметь меньшее время рассасывания по сравнению с аналогичными кремниевыми, хотя подвижность зарядов в карбиде кремния ниже, чем в чистом кремнии. Дело в том, что высокая тепловая устойчивость SiC позволяет изготавливать кристаллы меньших размеров, чем у приборов из чистого кремния, при той же номинальной мощности.
А если выбрать материал с большей подвижностью зарядов? Обратимся к таблице, где сравниваются параметры полупроводниковых материалов. Рекордсменом по подвижности электронов является арсенид галлия (GaAs). Но он для силовой электроники неприменим из-за низкой теплопроводности (почти в 3 раза ниже, чем у кремния), что затрудняет отвод тепла от кристалла. К тому же GaAs не является широкозонным полупроводником.
В то же время GaN сочетает в себе как высокую подвижность электронов, так и хорошую устойчивость к нагреву. По ширине запрещенной зоны этот материал даже немного превосходит карбид кремния. Таким образом, уменьшить время насыщения можно как за счет увеличения подвижности зарядов, так и за счет уменьшения размеров кристалла.
Скорость рассасывания зарядов для мощного GaN-транзистора, изготовленного по технологии E-HEMТ, составляет около 6 Кл/с против 0,6 Кл/с у SiC-транзистора и примерно 0,2 Кл/с у типичного кремниевого IGBT.
Управление GaN-транзисторами
Подобно кремниевым собратьям, МОП-транзисторы из нитрида галлия бывают нормально открытыми и нормально закрытыми. Нормально открытый вариант — когда при нулевом напряжении на затворе транзистора он полностью открыт, а для закрытия требуется подать отрицательное управляющее напряжение. Нормально закрытый вариант — при нулевом напряжении на затворе транзистор закрыт, для открытия подается положительное напряжение.
Применительно к GaN нормально закрытые приборы считаются более продвинутым вариантом. Напряжение открытия для GaN-транзисторов составляет 6 В.
В России госкорпорация «Ростех» серийно выпускает мощные GaN-транзисторы, но они предназначены не для электроэнергетики, а для передатчиков базовых станций мобильной связи. Силовые транзисторы на нитриде галлия имеют иную конструкцию, такие отечественные изделия еще находятся в стадии разработки, которыми занимаются НИИ Микроэлектроники, г. Воронеж (входит в состав «Ростеха»), а также компания «Миландр», г. Москва
Для сравнения, большинство транзисторов на основе SiC требуют сигналы как положительной, так и отрицательной полярностей. Для открытия такого транзистора на затвор требуется подать напряжение от 20 до 25 В относительно истока. А вот закрытие, т. е. переход в режим отсечки, потребует подать на затвор напряжение -5 В. В итоге драйвер — узел, управляющий мощным транзистором, — для SiC получается сложным, дорогим и громоздким. В ноябре 2020 г.
американская компания UnitedSiC начала серийный выпуск четвертого поколения МОП-транзисторов из карбида кремния, у которых напряжение открытия составляет +12 В, а напряжение закрытия равно нулю. Но такие транзисторы по ряду причин на момент написания статьи все еще не получили широкого распространения. Заметим, что даже силовые МОП-транзисторы из кремния требуют для открытия напряжения не менее 10 В, а у GaN-транзисторов это значение меньше. В итоге драйвер получается более дешевым и компактным, что является важным преимуществом по сравнению с SiC. Еще одна особенность — в отличие от МОП-транзисторов, выполненных из других материалов, напряжение открытия приборов из GaN очень слабо зависит от температуры кристалла. Поэтому сложные цепи температурной компенсации в драйвере не требуются.
Преимущества и недостатки GaN
Помимо более простого принципа управления, силовые GaN-транзисторы при развертывании их массового производства могут оказаться более технологичными по сравнению с SiC-приборами.
Производство самого нитрида галлия уже хорошо освоено на примере светодиодов. Кроме этого, подложка SiC-транзисторов выполнена, как правило, из искусственного сапфира. А для GaN-приборов в качестве подложки используется обычный кремний.
К недостаткам транзисторов на GaN можно отнести меньшее рабочее напряжение. Так, массово выпускаемые транзисторы из нитрида галлия могут переключать напряжение до 650 В. Небольшими партиями выпускаются приборы на 1200 В. В то же время SiC-транзисторы массово производятся на напряжение до 3000 В, опытные образцы могут выдерживать до 15 кВ.
Теплопроводность GaN на 15 % меньше, чем у кремния, и почти в 4 раза ниже, чем у карбида кремния. Это означает, что в случае перегрева быстро отвести лишнее тепло от кристалла становится проблематичным.
Перспективным приложением для нитрид-галлиевых транзисторов являются электромобилиПоэтому транзисторы на основе GaN хуже выдерживают перегрузки, чем конкуренты, изготовленные из карбида кремния.
Применение
Основное использование GaN-транзисторов — всевозможные инверторы, а также преобразователи напряжения (в том числе типа DC-DC). Высокое быстродействие позволяет серийно производить мощные инверторы, работающие на частоте до 250 кГц. Известны опытные образцы таких инверторов, работающих на частоте 1 МГц. Для сравнения, инверторы на кремниевых транзисторах работают на частотах до 50 кГц, SiC — до 150 кГц. Чем выше частота, тем компактнее инвертор, поскольку уменьшаются размеры трансформаторов и дросселей. Поэтому GaN-транзисторам прогнозируют большое будущее в электромобилях.
Также GaN-приборы удобны для использования в солнечных электростанциях, устанавливаемых в частных домах. Компактный инвертор может быть размещен в непосредственной близости от солнечных панелей, установленных на крыше.
Наиболее известное бытовое применение силовых GaN-транзисторов — зарядное устройство, по размерам похожее на такой прибор для смартфонов, мощности которого (до 100 Вт) хватает и для зарядки ноутбука.
Уменьшение размеров преобразователя напряжения при использовании GaN относительно решений на SiC можно оценить в 1,5–2 раза, относительно чистого кремния — в 2–3 раза.
Выводы
Главное преимущество GaN-транзисторов — компактность аппаратуры, построенной с их использованием. Поэтому они найдут свое применение в электромобилях и устройствах индивидуального пользования (солнечные панели, накопители энергии, зарядные устройства). Также возможны корпоративные применения там, где оборудование для электропитания должно быть встроено в жестко заданные объемы (базовые станции мобильной связи, зарядные станции для электромобилей, системы управления трехфазными электродвигателями).
На объектах сетевой инфраструктуры, на крупных электростанциях, работающих от солнца и ветра, все же более подходящими являются транзисторы на карбиде кремния из-за их лучшей устойчивости к перегрузкам. Это разделение областей применения между двумя полупроводниковыми материалами вряд ли изменится под действием технического прогресса, поскольку в основе его лежат физические свойства материалов.
При этом более простые в управлении GaN-транзисторы потенциально смогут найти применение и в нише, занимаемой сейчас кремниевой электроникой.
Различные применения транзисторов и полевых МОП-транзисторов
Сегодня я собираюсь дать вам обзор различных применений транзисторов и полевых МОП-транзисторов. Этот блог является постоянным блогом из серии Транзисторы, поэтому, если вы хотите прочитать о любых других транзисторах, вы можете нажать ЗДЕСЬ .
Транзистор с биполярным переходом
Биполярный транзистор — это транзистор с биполярным переходом, способный работать с двумя полярностями (дырки и электроны), его можно использовать в качестве переключателя или усилителя. управляемое устройство.
ПРИМЕНЕНИЕ
Транзисторы используются в качестве переключателей в широком диапазоне приложений, включая подключение сильноточных или высоковольтных устройств, таких как двигатели, реле или источники света, к низковольтным цифровым ИС или логическим элементам, таким как И ворота или ворота ИЛИ.
В качестве альтернативы скорость нагрузки, такой как двигатель постоянного тока, может потребоваться регулировать с помощью последовательности импульсов (широтно-импульсная модуляция). Транзисторные переключатели позволят добиться этого быстрее и проще, чем механические переключатели.
Транзистор как переключатель в цифровой логической схеме:
Мы также можем использовать транзисторы PNP и NPN в качестве переключателя; отличие в том, что в PNP нагрузка подключена к земле (0v), а в NPN нет, и транзистор PNP переключает на нее питание. Чтобы включить PNP-транзистор в качестве переключателя, подключите клемму Base к земле или нулевому напряжению (LOW), как показано на рисунке.
Различие между PNP и NPN заключается в том, что транзистор PNP переключает питание (ток источника), а не переключает землю, как транзистор NPN (ток стока).
Сигнализация дождя на основе пары транзисторов Дарлингтона
Показана схема сигнализации дождя с использованием пары транзисторов Дарлингтона (транзистор BC547).
Эта схема выполнена в виде обычной пары транзисторов Дарлингтона. Эти транзисторы в основном используются для увеличения мощности усиления тока. Когда вода или капли дождя попадают на датчик, на базу транзистора подается ток, который далее поступает на Зуммер и вызывает звуковой сигнал.
Транзистор как усилитель
Транзистор работает как усилитель, усиливая слабый сигнал. Когда на переход эмиттер-база подается постоянное напряжение смещения, он остается смещенным в прямом направлении. Это прямое смещение сохраняется независимо от полярности сигнала.
Из-за низкого сопротивления входной цепи каждое незначительное изменение входного сигнала приводит к значительному изменению выходного сигнала. Ток эмиттера входного сигнала переходит в ток коллектора, который затем протекает через нагрузочный резистор RL, вызывая на нем высокое падение напряжения. В результате небольшое входное значение приводит к большому выходному напряжению, что указывает на то, что транзистор работает как усилитель.
Некоторые распространенные транзисторы общего назначения:
| Транзистор | БК638 | БК488 | 2N4400 | БК490 | 2N3053 | 2N4402 |
| Тип | ПНП | ПНП | НПН | ПНП | НПН | НПН |
Некоторые распространенные силовые транзисторы:
| НПН | ПНП |
| TIP31C – Силовой транзистор NPN | TIP32C — Силовой транзистор PNP |
| TIP127 — транзистор Дарлингтона NPN | TIP122 — Транзистор Дарлингтона PNP |
| TIP110-112 Дополнительный силовой кремниевый транзистор Дарлингтона | TIP115-117 Комплементарный силовой кремниевый транзистор Дарлингтона |
| BJE243 Кремниевый силовой пластиковый транзистор | BJE253 Силовой кремниевый пластиковый транзистор |
| TIP41 TIP41A TIP41B TIP41C Дополнительный кремниевый пластиковый силовой транзистор | TIP42 TIP42A TIP42B TIP42C Дополнительный кремниевый пластиковый силовой транзистор |
| БД135 BD137 BD139 Пластиковый кремниевый транзистор средней мощности | BD136 BD138 BD140 Пластик средней мощности Кремниевый транзистор |
| TTC5200 Кремниевый транзистор с тройным рассеянным светом | TTA1943 Кремниевый тройной диффузионный транзистор |
MOSFET
MOSFET означает полевой транзистор с тремя выводами, истоком и выводом.
Это подкласс полевого транзистора.
MOSFET классифицируется на два типа на основе типа операций, а также MOSFET в режиме (E-MOSFET) и . ПРИМЕНЕНИЕ
МОП-транзистор в качестве контроллера двигателя
Два МОП-транзистора соединены вместе, образуя двунаправленный переключатель от двойного источника питания, при этом двигатель подключается между общим соединением стока и заземлением. Когда вход установлен на НИЗКИЙ уровень, P-канальный МОП-транзистор включается, потому что его переход затвор-исток смещен отрицательно, заставляя двигатель вращаться только в одном направлении. Двигатель приводится в действие только положительной шиной питания +VDD.
Когда на входе ВЫСОКИЙ уровень, устройство P-канала выключается, но устройство N-канала включается, поскольку его переход затвор-исток смещен положительно. Поскольку напряжение на клеммах двигателя было инвертировано, поскольку теперь он питается от отрицательной шины питания -VDD, теперь он вращается в другом направлении.
Таблица управления двигателем MOSFET
| MOSFET 1 | МОП-транзистор 2 | Функция двигателя |
| ВЫКЛ | ВЫКЛ | Двигатель остановлен (ВЫКЛ.) |
| НА | ВЫКЛ | Двигатель вращается вперед |
| ВЫКЛ | НА | Двигатель вращается в обратном направлении |
| НА | НА | ЗАПРЕЩЕНО |
МОП-транзистор, используемый в схемах регулятора напряжения
В схемах регулятора напряжения используются МОП-транзисторы обедненного типа с соединениями исток-повторитель. На иллюстрации изображена схема линейного стабилизатора напряжения. VL следует за напряжением затвора (VG) за вычетом напряжения затвор-исток (VGS) в этой регулирующей цепи. Кроме того, когда ток стока увеличивается (Id), напряжение затвор-исток (VGS) также увеличивается. Чтобы напряжение затвора оставалось постоянным, напряжение истока уменьшается по мере увеличения тока нагрузки (IL).
МОП-транзистор в качестве прерывателя
На рисунке показано, как переключающее поведение МОП-транзисторов можно использовать для построения цепей прерывателя. При смещении полевого МОП-транзистора прямоугольным напряжением между клеммами затвора и истока напряжение постоянного тока (VDC) превращается в напряжение переменного тока (VAC) с тем же уровнем амплитуды. В результате полевые МОП-транзисторы чередуются между работой в области отсечки и насыщения.
Мощный МОП-транзистор в инверторах
С выпрямителем и фильтром этот инвертор может выдавать высокое напряжение переменного или постоянного тока до нескольких сотен вольт. Вторичная и первичная обмотки Т1, силовой трансформатор от 12,6 до 440 В. Q1 и Q2 могут быть полевыми транзисторами любого типа.
Некоторые распространенные МОП-транзисторы:
- IRFP460 N-канальный силовой МОП-транзистор
- P55NF06 Силовой N-канальный МОП-транзистор
- IRFZ14 N-канальный силовой МОП-транзистор
- IRFZ44N Силовой N-канальный МОП-транзистор
- IRF1405 N-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF540 N-канальный силовой МОП-транзистор
- 2N7000 Малый сигнал N-MOSFET
- IRF4905 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9530 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9533 Мощный МОП-транзистор с каналом P
- IRF5305 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9520 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9530 P-канальный силовой МОП-транзистор
- IRF9Z34N P-канальный МОП-транзистор
Применение транзисторов Дарлингтона » Заметки по электронике
Пара транзисторов Дарлингтона подходит для различных приложений и схем, где требуются транзисторы с высоким коэффициентом усиления по току.
Пара Дарлингтона Учебное пособие Включает:
Пара Дарлингтона
Схемы Дарлингтона
Дарлингтон дизайн
Пара Шиклаи
Выходная пара Дарлингтон/Шиклаи
См. также: Схема транзистора Типы транзисторных схем
Существует множество различных схем, в которых в качестве ключевого активного элемента используется пара Дарлингтона.
Высокий коэффициент усиления пары Дарлингтона дает возможность использовать ее во многих схемах и приложениях, где входные сигналы относительно низкого уровня должны быть значительно усилены для управления гораздо большими нагрузками.
Схемы, используемые в сочетании с датчиком освещенности, аудиоусилителями и источниками питания, являются некоторыми распространенными примерами схем, использующих транзисторы с парой Дарлингтона.
В этих схемах пара Дарлингтона может быть одним устройством, содержащим интегрированный Дарлингтон, или это могут быть схемы, состоящие из дискретных транзисторов.
Пара Дарлингтона также используется во многих аналоговых интегральных схемах, где требуются высокие уровни усиления.
Цепь пары Дарлингтона в линейном регуляторе мощности
Парная схема Дарлингтона находит множество применений в качестве последовательного проходного элемента в линейном регуляторе. Здесь пара Дарлингтона обеспечивает значительные уровни усиления по току — функция, которая важна для линейных стабилизаторов.
Схема с использованием Дарлингтона в качестве последовательного транзистора блока питанияТранзисторы, способные работать с высокими уровнями тока, как правило, имеют более низкий коэффициент усиления по току, Бета В. Иногда это может быть даже от 20 до 50.
Транзисторы с меньшим током, например те, которые могут управлять устройством вывода, как правило, имеют гораздо более высокие уровни усиления по току. Комбинируя два транзистора в конфигурации Дарлингтона, схема способна обеспечить требуемую пропускную способность по току вместе с требуемым коэффициентом усиления по току.
Транзистор Дарлингтона в цепи аудиовыхода
Еще одно применение схемы Дарлингтона — в аудиоусилителях мощности. В случаях, когда выходные каскады должны управлять громкоговорителями, необходимы высокие уровни усиления по току, поскольку громкоговорители имеют низкий импеданс.
Даже для наушников выходные звуковые каскады для устройств с меньшей мощностью могут выиграть от использования конфигурации, основанной на схеме Дарлингтона.
Фото-схема Дарлингтона
Конфигурация Дарлингтона используется во многих фотоприложениях. Производительность фототранзистора можно повысить, используя фотодарлингтон, и в результате эта конфигурация часто используется в этом приложении.
Светодиодные драйверы
Схема на транзисторе Дарлингтона подходит для использования в небольших микросхемах драйверов для светодиодов и других небольших устройств.
Высокий коэффициент усиления по току схемы Дарлингтона означает, что эти небольшие микросхемы драйверов можно использовать для сопряжения светодиодов и других устройств с логическими микросхемами.
