Jaké jsou dva typy tranzistorů?

Tranzistor je polovodičové zařízení, jehož hlavními funkcemi jsou konverze, zesílení a spínání elektrických signálů a má tři výstupy. Také tranzistor je klíčovým prvkem všech mikroobvodů jako základní jednotka. První polovodičový tranzistor byl představen v roce 1947 a v roce 1956 byla za tento vynález a výzkum polovodičů udělena Nobelova cena za fyziku Williamu Shockleymu a Johnu Bardeenovi. Vynález tranzistoru byl v podstatě pokusem zlepšit vakuovou triodu zlepšením jejích charakteristik a zmenšením její velikosti. V 1950. letech XNUMX. století začala masová výroba bipolárních tranzistorů.

Hlavními materiály pro výrobu tranzistorů jsou nyní křemík (Si), nitrid galia (GaN), karbid křemíku (SiC) a arsenid galia (GaAs), který se používá především ve vysokofrekvenčních zařízeních. Existuje několik typů tranzistorů, které se liší typem provozu. Z hlavních nejběžnějších typů lze rozlišit tři:

• Bipolární tranzistory (BJT)
• Tranzistory s efektem pole (FET)
• Bipolární tranzistory s izolovaným hradlem (IGBT)

Bipolární tranzistor (BJT, bipolar junction tranzistor) je nejstarší ze všech typů a jedná se o strukturu střídajících se oblastí polovodiče s různými typy vodivosti n – p – n (hlavními nosiči náboje jsou elektrony) nebo p – n – p ( hlavními nosiči náboje jsou otvory ). Mezi hlavní výhody patří schopnost pracovat s poměrně vysokými proudy a snadná výroba. Používá se jako klíčový a zesilovací prvek v elektronických obvodech. Mezi nevýhody patří vysoká spotřeba energie a regulace základního proudu.

Bipolární tranzistor se skládá ze 3 oblastí: kolektor, emitor a báze. V závislosti na zařazení lze pomocí tohoto typu implementovat různá provozní schémata. Hlavní použití jsou zesilovače a jako klíč.

Tranzistor řízený polem (FET, field effect tranzistor) je v současnosti nejpoužívanějším typem tranzistoru. Má mnoho výhod oproti bipolárním, což určuje jeho široké použití, například: vysoká vstupní impedance, zvýšená rychlost, regulace napětí atd.

Existují dva typy tranzistorů s efektem pole: řízený přechodem (JFET) a tranzistor s izolovanou bránou (MOSFET), druhý z nich je nejběžnější. JFET (tranzistor s efektem přechodového pole) funguje pouze v režimu vyčerpání, takže jeho aplikace jsou velmi omezené.

MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect tranzistor) je dnes nejpoužívanějším typem tranzistoru na světě. Skládá se z odtokových a zdrojových oblastí jednoho typu vodivosti, integrovaných do substrátu jiného typu a vzájemně oddělených. Hradlo je kovový kontakt, který je od polovodičové části oddělen dielektrikem. Při přivedení určitého napětí na hradlo se v substrátu mezi zdrojem a kolektorem indukuje kanál, který odpovídá otevření tranzistoru.

Tradičně jsou tranzistory s efektem pole vyrobeny z křemíku. Ale v posledním desetiletí se výroba tranzistorů z karbidu křemíku aktivně rozvíjí. MOSFET z karbidu křemíku může pracovat při vyšším napětí a při mnohem vyšších frekvencích. Při vytváření převodníků na bázi SiC MOSFETů tato charakteristika velmi pomáhá z hlediska velikosti zařízení a redukční (levnější) kabeláže.

Tranzistory s efektem pole se nyní používají téměř všude: domácí spotřebiče, průmyslová automatizace, napájecí zdroje, automobilová elektronika a mnoho dalších míst.

Třetím nejrozšířenějším typem tranzistoru je IGBT (bipolární tranzistor s izolovaným hradlem). Podle názvu „Insulated Gate Bipolar Transistor“ je jasné, že se jedná o hybrid různých technologií. V 90. letech minulého století jsem chtěl mít polovodičové zařízení, které kombinuje vysoký výkon, jako např. tyristory, stejně nízké ztráty jako tranzistor s efektem pole.

IGBT tranzistor je bipolární tranzistor řízený polem. Oblastí použití jsou především výkonná zařízení: frekvenční měniče, trakční pohony elektromobilů, napájecí zdroje.

Moderní IGBT pracují s napětím až 10 kilovoltů a proudy několika kiloampérů.

Tato stránka používá k ukládání dat soubory cookie. Setrváním na této stránce souhlasíte se zpracováním cookies a osobních údajů.

• Produktový katalog
• zprávy a články
• Informace o společnosti
• výrobci a značky
• platba a doručení
• záruka a certifikáty
• kde koupit?
• stát se partnerem
• Kontaktní informace
• kariéru ve společnosti

Přečtěte si o rozdílech mezi tranzistory s efektem pole a bipolárními tranzistory a také si prostudujte výhody a nevýhody každého návrhu v našem článku.

• mající pn přechod pro ovládání;
• s přítomností dielektrika, které bránu izoluje.

První provedení se liší tím, že hradlo tranzistoru s efektem pole je odděleno od kanálu speciálním přechodem (typ pn). V tomto případě se přechod posune v opačném směru. Druhý typ se vyznačuje tím, že brána je izolována od kanálu pomocí dielektrika. Izolační materiál se pokládá v tenké vrstvě. Tranzistor s efektem pole je řízen pomocí elektrického pole brány. Odtud název této kategorie zařízení. Druhý typ obsahuje tranzistor s efektem pole typu MOSFET, ve kterém je hradlo izolováno pomocí oxidu křemíku.

Typy bipolárních tranzistorů

Takové díly mají nejčastěji tříelektrodové provedení. U bipolárního tranzistoru jsou dvě elektrody (kolektor a emitor) řízeny třetí elektrodou, bází. Proud dodávaný do základny je malý. Ale je to tento proud, který určuje změnu kolektorového proudu. Proto je bipolární tranzistor řízen proudem báze. V závislosti na vodivosti může být struktura tohoto zařízení dvou typů:

Hlavní rozdíl mezi polem nebo unipolárním tranzistorem a bipolárním tranzistorem je ten, že první je řízen napětím a druhý proudem báze.

Hlavní rozdíly mezi bipolárními a polními tranzistory

Na základě popsaných parametrů lze určit, proč je tranzistor s řízeným polem MOSFET lepší než bipolární a jaké jsou jeho výhody. Relativně nízká spotřeba elektrické energie při práci s vysokofrekvenčními proudy. Malé rušení během provozu. Teplotní stabilita. Tranzistory s efektem pole pracují rychleji než bipolární tranzistory, protože se v nich nehromadí menší náboje. Možnost vyššího zisku.

Dalším rozdílem je vliv teploty. Když se bipolární tranzistory npn nebo pnp zahřívají, hodnoty proudu kolektoru a emitoru se zvyšují. Opačný proces nastává, když se teplota provozních zařízení zvyšuje. To je další výhoda přijímačů polního typu.

Bipolární IGBT tranzistor

Konstrukce bipolárního IGBT tranzistoru kombinuje vlastnosti obou typů. Kombinuje hlavní kvality. V podstatě je takový přijímač bipolární tranzistor s dielektricky izolovaným hradlem. Tento design má své výhody. Proč je tedy bipolární tranzistor IGBT lepší než tranzistor s efektem pole a jaké jsou jeho hlavní vlastnosti?

Menší tepelné ztráty. Jak se MOSFET přijímače zahřívají, jejich odpor se zvyšuje. Tato vlastnost vede ke zvýšení nákladů na teplo. U modelů IGBT odpor klesá s rostoucí teplotou. Žádné proudové přetížení. To je možné díky kratší době zotavení vnitřních diod modelů IGBT.

Přijímače polního typu jsou stále rozšířenější a nahrazují bipolární zařízení. Tato zařízení jsou vysoce odolná a mohou pracovat stabilně z malého zdroje energie.

Konstrukce IGBT umožňuje kombinovat všechny nejlepší kvality přijímačů. Nelze se však vyhnout negativnímu dopadu nedostatků obou odrůd. Stále častěji se používají přijímače typu IGBT, které však nelze použít ve všech zařízeních.

Kvalitní bipolární a polní přijímače zakoupíte v internetovém obchodě KIM. Na skladě je mnoho elektrického zboží, mikroobvodů, náhradních dílů pro domácí spotřebiče a senzory. V sortimentu jsou navíc elektronické součástky, které se v podobných obchodech těžko shánějí. Naši pracovníci vám pomohou vybrat správné zařízení na základě vašich požadavků. Řeknou vám o všech hlavních výhodách a nevýhodách produktu. Dodáváme objednávky po celém Rusku.

IGBT nebo MOSFET – které tranzistory jsou lepší

Volba mezi IGBT (bipolární tranzistor s izolovaným hradlem) a MOSFET (tranzistor s metaloxidovým polovodičovým polem s efektem pole) závisí na konkrétních požadavcích. Oba typy mají své výhody a nevýhody, které je třeba vzít v úvahu při výběru.

Výhody IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)

1. Vysoká účinnost při vysokém napětí. IGBT tranzistory dobře fungují při napětích nad 400 V a poskytují nízké ztráty při zapnutí a vypnutí.
2. Vysoký výkon a proudový výkon. IGBT zvládnou velké proudy, takže jsou ideální pro aplikace s vysokým výkonem, jako jsou invertory, motory a nepřerušitelné zdroje napájení (UPS).
3. Snadná správa. IGBT tranzistory vyžadují nízký výkon hradla k řízení, což zjednodušuje návrh obvodu.

Nevýhody IGBT

1. Pomalá rychlost přepínání. IGBT mají obvykle nižší spínací rychlosti než MOSFET, což může mít za následek ztráty během vysokofrekvenčního provozu.
2. Tepelné ztráty. Při vysokých frekvencích mohou tranzistory IGBT generovat značné množství tepla.

Výhody MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)

1. Vysoká rychlost spínání. MOSFETy mají vysoké spínací rychlosti, takže jsou ideální pro vysokofrekvenční aplikace, jako jsou spínané napájecí zdroje (SMPS) a RF zesilovače.
2. Nízké ztráty při zapnutí. Pro nízkonapěťové aplikace poskytují MOSFETy nízkou ztrátu odporu při zapnutí (Rds(on)).
3. Menší tvorba tepla. Díky vysoké spínací rychlosti a nízké spínací ztrátě MOSFETů tranzistory obvykle generují během provozu méně tepla.

Nevýhody MOSFETů

1. Omezení napětí. Tranzistory MOSFET fungují lépe při nízkém a středním napětí (do 200-300 V). Při vyšších napětích se spínací a spínací ztráty stávají významnými.
2. Složitější schéma ovládání. Efektivní řízení MOSFETů může vyžadovat složité obvody.

Co si vybrat IGBT nebo MOSFET

Pro vysokonapěťové a vysokovýkonové aplikace, jako jsou invertory solárních panelů, motory, průmyslové invertory a UPS, jsou tranzistory IGBT nejlepší volbou díky své vysoké účinnosti při vysokých napětích a vysokých proudech.

Pro nízkonapěťové a vysokofrekvenční aplikace, jako jsou spínané zdroje, RF zesilovače a počítačové obvody, jsou MOSFETy vhodnější díky svým vysokým rychlostem spínání a nízkým spínacím ztrátám.