什么是电源晶体管:类型及其工作

晶体管是半导体器件,该半导体器件是由威廉·施谢,约翰·贝加德和沃尔特·舱底Brattain的Bell Lab的1947年发明。它是任何数字组件的基本构建块。发明的第一个晶体管是一个点接触晶体管。a的主要功能晶体管是放大弱信号并相应地调节它们。硅或锗或镓 - 砷化物等半导体材料的晶体管损伤。基于它们的结构,基于它们的结构,BJT-双极连接晶体管(如结晶体管,NPN晶体管,PNP晶体管)和FET场效应晶体管(如结函数晶体管和金属氧化物晶体管,N沟道MOSFET等晶体管,P信道MOSFET),以及功能(如小信号晶体管,小开关晶体管,功率晶体管,高频晶体管,光电晶体管,UNICenction晶体管)。它由三个主要零件发射器(e),基础(b)和收集器(c),或源极,排水管(d)和栅极(g)组成。

什么是电源晶体管?

专门设计用于控制设备或电路中的大量功率电平的三端装置是功率晶体管。该功率晶体管的分类包括以下这些。


双极结晶体管

BJT是双极连接晶体管,能够处理两个极性(孔和电子),它可以用作开关或作为放大器并且也称为电流控制装置。以下是a的特征Power BJT., 他们是

  • 它的尺寸更大,使最大电流可以流过它
  • 击穿电压很高
  • 它具有更高的电流承载和高功率处理能力
  • 它具有更高的导通电压降
  • 高功率应用。
-FETs MOS-metal-oxide-semiconductor-field-effect-transistor(场效应管)
-FETs MOS-metal-oxide-semiconductor-field-effect-transistor(场效应管)

MOSFET是FET晶体管的一个分支,它是一种包含源极、基极和漏极的三端器件。MOSFET的功能取决于通道的宽度。也就是说,如果信道宽度很宽,它就能有效地工作。下面是MOSFET的特性:

  • 它也称为电压控制器
  • 不需要输入电流
  • 高输入阻抗。

静电感应晶体管

它是具有三个终端的设备,具有垂直定向的高功率和频率。静态感应晶体管的主要优点是与FET场效应晶体管相比,它具有更高的电压击穿。以下是静态感应晶体管的特点,

静电型晶体管
静电型晶体管
  • 通道的长度很短
  • 噪音较少
  • 打开和关闭是几秒钟
  • 终端电阻低。

绝缘栅双极晶体管(igbt)

顾名思义,IGBT是FET和BJT晶体管的组合,其功能基于其栅极,其中晶体管可以根据栅极打开或关闭。它们通常适用于逆变器,转换器和电源等电力电子设备。以下是绝缘栅双极晶体管(IGBT)的特性,


绝缘栅双极型晶体管(igbt)
绝缘栅双极型晶体管(igbt)
  • 在电路的输入时,损耗较少
  • 更高的功率增益。

功率晶体管的结构

功率晶体管BJT是具有大面积的具有交替P和N型层的垂直取向装置,并连接在一起。它可以设计使用pnp型或者一个n-p-n晶体管。

PNP-AND-NPN晶体管
PNP-AND-NPN晶体管

以下施工显示了P-N-P型,其包括三个端子发射器,基座和收集器。当发射器端子连接到高掺杂的n型层的情况下,在下面存在适度掺杂的1016cm-3浓度的掺杂p-层,并且一个1014cm-3浓度的轻微掺杂的n-层,也被命名为收集器漂移区域,其中集电极漂移区域决定装置的断裂电压和底部,它具有高掺杂的n型浓度的n +层,其中收集器被蚀刻向外用户界面。

NPN-Power-Transistor-BJT施工
NPN - 功率晶体管结构

电源晶体管的操作

功率晶体管BJT在它们的四个操作区域工作

  • 切断地区
  • 活跃区域
  • 准饱和区域
  • 硬饱和区域。

如果N-P-N功率晶体管相反,则据说功率晶体管在切断模式下偏压哪里

案例(i):晶体管的基极连接到负极,晶体管的发射极连接到正极,并且

例(2):晶体管的集电极端子连接到晶体管的负极和基极端连接到正极,并且集电极 - 发射器处于反向偏置。

截止区域电源晶体管
截止区域电源晶体管

因此,在IBE = 0的晶体管的基础上没有输出电流的流动流动,并且由于IC = IB = 0表示晶体管处于关闭状态的IC = IB = 0,没有流过集电极的输出电流。切断区域。但是一小部分漏电流流动将晶体管从收集器扔到发射器I.E,Iceo。

只有当基极-发射极区正向偏压而集极-基极区反向偏压时,晶体管才称为非活动状态。因此,在晶体管的基极会有电流流IB,电流流IC通过晶体管的集电极到发射极。当IB增加时,IC也增加。

主动区域电源晶体管
主动区域电源晶体管

如果基极发射器和集电极基座连接在转发偏压中,则晶体管置于准饱和阶段。如果基极发射器和集电极基座连接在转发偏压中,则晶体管被称为硬饱和。

饱和区域电源晶体管
饱和区域电源晶体管

V-I电源晶体管的输出特性

输出特性可以进行如下图形校准,其中x轴表示VCE, y轴表示IC。

输出特性
输出特性
  • 下图代表了截止区域,有源区,硬饱和区,准饱和区域等各种区域。
  • 对于VBE的不同值,存在不同的电流值IB0,IB1,IB2,IB3,IB4,IB5,IB6。
  • 无论何时没有电流,它都意味着晶体管关闭。但是很少是冰的流动。
  • 对于IB = 0,1,2,3,4,5的增加值,其中IB0是最小值,IB6是最大值。当VCE增加冰也会略有增加。其中IC =ßib,因此该设备被称为电流控制设备。这意味着该设备处于活动区域,其存在于特定时段。
  • 一旦集成电路达到最大值,晶体管就会切换到饱和区。
  • 在那里它具有两个饱和区域,准饱和区域和硬饱和区域。
  • 如果才能在诸如ON ON OFF或OFF上的开关速度快速时,晶体管仅在准饱和区域中。在中频应用中观察到这种类型的饱和度。
  • 而在硬饱和区域,晶体管需要一定的时间从开到关或关到开。在低频应用中,可以观察到这种类型的饱和。

优点

power BJT的优点是,

  • 电压增益很高
  • 电流的密度很高
  • 正向电压低
  • 带宽的增益很大。

缺点

电力BJT的缺点是,

  • 热稳定性低
  • 这是吵闹的
  • 控制有点复杂。

应用程序

功率BJT的应用有:

  • 切换模式电源(smp
  • 继电器
  • 功率放大器
  • 直流到交流转换器
  • 电源控制电路。

常见问题解答

1)。晶体管和功率晶体管之间的差异?

晶体管是一种三端或四端电子器件,当对晶体管的一对端子施加输入电流时,可以观察到该晶体管另一个端子的电流变化。晶体管起着开关或放大器的作用。

虽然电源晶体管就像散热器一样,但保护电路免受损坏。它的尺寸大于正常晶体管。

晶体管的哪个区域使它从开到关或从关到开切换得更快?

电源晶体管在准饱和时从开关切换到关闭或关闭。

3)。NPN或PNP晶体管中的n是什么意思?

NPN和PNP型晶体管中的N表示所使用的载流子类型,在N型晶体管中载流子主要是电子。因此,在NPN中,两个n型载流子与一个p型载流子夹在一起,而在PNP中,一个n型载流子夹在两个p型载流子之间。

4)。晶体管的单位是什么?

电气测量的晶体管的标准单元分别是安培(a),伏特(v)和欧姆(ω)。2021欧洲杯足球竞猜官方平台

晶体管能在交流电还是直流电上工作?

晶体管是可变电阻,可以在AC和DC上工作,但不能从AC转换为DC或DC到AC。

晶体管是晶体管的基本组成部分数字系统,它们是基于它们的结构和基于其功能的两种类型。用于控制大电压和电流的晶体管是功率BJT(双极晶体管)是功率晶体管。它还被称为电压 - 电流控制装置,其基于给予晶体管的供应物在4区截止,有效,准饱和度和硬饱和度下操作。功率晶体管的主要优点是充当电流控制装置。

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