Tranzystor - Transistor

Różne tranzystory dyskretne. Pakiety w kolejności od góry do dołu: TO-3 , TO-126 , TO-92 , SOT-23 .
Tranzystor polowy z metalowo-tlenkowym półprzewodnikiem (MOSFET), pokazujący terminale bramki (G), korpusu (B), źródła (S) i drenu (D). Brama oddzielona jest od korpusu warstwą izolacyjną (różową).

Tranzystor to półprzewodnikowe urządzenie stosowane do wzmacniania lub przełączania sygnałów elektronicznych oraz energii elektrycznej . Tranzystory są jednym z podstawowych elementów nowoczesnej elektroniki . Składa się z materiału półprzewodnikowego , zwykle z co najmniej trzema zaciskami do podłączenia do obwodu zewnętrznego. Napięcia lub prądu stosuje się jedną parę zacisków sterujących tranzystora prądu przez drugą parę zacisków. Ponieważ moc sterowana (wyjściowa) może być wyższa niż moc sterująca (wejściowa), tranzystor może wzmacniać sygnał. Obecnie niektóre tranzystory są pakowane pojedynczo, ale znacznie więcej znajduje się w układach scalonych .

Austro-węgierski fizyk Julius Edgar Lilienfeld zaproponował koncepcję tranzystora polowego w 1926 roku, ale nie było wówczas możliwe skonstruowanie działającego urządzenia. Pierwszym pracującym urządzeniem, które zostało zbudowane, był tranzystor kontaktowy, wynaleziony w 1947 roku przez amerykańskich fizyków Johna Bardeena i Waltera Brattaina podczas pracy pod kierunkiem Williama Shockleya w Bell Labs . Cała trójka podzieliła nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1956 r. za ich osiągnięcia. Najszerzej stosowanym typem tranzystora jest tranzystor polowy z tlenkiem metalu i półprzewodnikiem (MOSFET), który został wynaleziony przez Mohameda Atallę i Dawona Kahnga w Bell Labs w 1959 roku. Tranzystory zrewolucjonizowały dziedzinę elektroniki i utorowały drogę dla mniejszych i tańsze radia , kalkulatory i komputery .

Większość tranzystorów jest wykonana z bardzo czystego krzemu , a niektóre z germanu , ale czasami stosuje się też inne materiały półprzewodnikowe. Tranzystor może mieć tylko jeden rodzaj nośnika ładunku, w tranzystorze polowym, lub może mieć dwa rodzaje nośników ładunku w tranzystorach bipolarnych . W porównaniu z lampą próżniową , tranzystory są na ogół mniejsze i wymagają mniej energii do działania. Niektóre lampy próżniowe mają przewagę nad tranzystorami przy bardzo wysokich częstotliwościach roboczych lub wysokich napięciach roboczych. Wielu producentów wytwarza wiele typów tranzystorów zgodnie ze znormalizowanymi specyfikacjami.

Historia

Julius Edgar Lilienfeld zaproponował koncepcję tranzystora polowego w 1925 roku.

Katodą triody , A próżniowy wynalezione 1907, włączony wzmocniony radiową technologię i dalekobieżnego telefonii . Trioda była jednak delikatnym urządzeniem, które zużywało znaczną ilość energii. W 1909 fizyk William Eccles odkrył oscylator diody krystalicznej. Austro-węgierski fizyk Julius Edgar Lilienfeld złożył w Kanadzie patent na tranzystor polowy (FET) w 1925 roku, który miał być półprzewodnikowym zamiennikiem triody. Lilienfeld złożył również identyczne patenty w Stanach Zjednoczonych w latach 1926 i 1928. Lilienfeld nie opublikował jednak żadnych artykułów naukowych na temat swoich urządzeń ani nie przytaczał żadnych konkretnych przykładów działającego prototypu. Ponieważ produkcja wysokiej jakości materiałów półprzewodnikowych była jeszcze odległa o dziesięciolecia, pomysły Lilienfelda na wzmacniacze półprzewodnikowe nie znalazłyby praktycznego zastosowania w latach 20. i 30. XX wieku, nawet gdyby takie urządzenie zostało zbudowane. W 1934 niemiecki wynalazca Oskar Heil opatentował podobne urządzenie w Europie.

Tranzystory bipolarne

Replika pierwszego działającego tranzystora, tranzystora stykowego wynalezionego w 1947 roku.

Od 17 listopada 1947 roku do 23 grudnia 1947 roku, John Bardeen i Walter Brattain w AT & T „s Bell Labs w Murray Hill, New Jersey , przeprowadzone eksperymenty i zauważył, że kiedy dwa styki punktowe złota były stosowane do kryształu germanu , sygnał został wyprodukowany z mocą wyjściową większą niż wejściowa. Lider Solid State Physics Group, William Shockley, dostrzegł w tym potencjał iw ciągu następnych kilku miesięcy pracował nad znacznym poszerzeniem wiedzy o półprzewodnikach. Termin tranzystor został ukuty przez Johna R. Pierce'a jako skrót terminu transresistance . Według Lillian Hoddeson i Vicki Daitch, autorów biografii Johna Bardeena, Shockley zaproponował, aby pierwszy patent Bell Labs na tranzystor opierał się na efekcie pola i by został nazwany wynalazcą. Po odkryciu patentów Lilienfelda, które wiele lat wcześniej poszły w zapomnienie, prawnicy z Bell Labs odradzali propozycję Shockleya, ponieważ pomysł tranzystora polowego wykorzystującego pole elektryczne jako „sieć” nie był nowy. Zamiast tego to, co Bardeen, Brattain i Shockley wynaleźli w 1947 roku, było pierwszym tranzystorem punktowym . W uznaniu tego osiągnięcia Shockley, Bardeen i Brattain otrzymali wspólnie Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1956 r. „za badania nad półprzewodnikami i odkrycie efektu tranzystorowego”.

Zespół badawczy Shockley początkowo próbował zbudować tranzystor polowy (FET), próbując modulować przewodnictwo półprzewodnika , ale nie powiodło się, głównie z powodu problemów ze stanami powierzchniowymi , zwisającym wiązaniem oraz materiałami złożonymi z germanu i miedzi . W trakcie prób zrozumienia tajemniczych przyczyn ich niepowodzenia w zbudowaniu działającego FET, doprowadziło to do wynalezienia dwubiegunowych tranzystorów punktowych i złączowych .

Herbert Mataré w 1950 roku. W czerwcu 1948 niezależnie wynalazł tranzystor punktowy.

W 1948 r. tranzystor styku punktowego został niezależnie wynaleziony przez niemieckich fizyków Herberta Mataré i Heinricha Welkera podczas pracy w Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse , filii Westinghouse zlokalizowanej w Paryżu . Mataré miał wcześniejsze doświadczenie w opracowywaniu prostowników kryształowych z krzemu i germanu w niemieckich wysiłkach radarowych podczas II wojny światowej . Korzystając z tej wiedzy, rozpoczął badania nad zjawiskiem „interferencji” w 1947 roku. W czerwcu 1948, będąc świadkiem prądów przepływających przez punkty kontaktowe, Mataré uzyskał spójne wyniki na próbkach germanu wyprodukowanych przez Welkera, podobne do tego, co wcześniej osiągnęli Bardeen i Brattain w Grudzień 1947. Zdając sobie sprawę, że naukowcy z Bell Labs już wcześniej wynaleźli tranzystor, firma pospiesznie wprowadziła jego „przejście” do produkcji w celu zastosowania we francuskiej sieci telefonicznej i złożyła swój pierwszy wniosek patentowy na tranzystor 13 sierpnia 1948 roku.

Pierwsze bipolarne tranzystory złączowe zostały wynalezione przez Williama Shockleya z Bell Labs, który złożył wniosek o patent (2 569 347) 26 czerwca 1948 r. 12 kwietnia 1950 r. chemicy z Bell Labs, Gordon Teal i Morgan Sparks, z powodzeniem wyprodukowali działające bipolarne złącze wzmacniające NPN. tranzystor germanowy. Firma Bell Labs ogłosiła odkrycie tego nowego tranzystora „kanapkowego” w komunikacie prasowym 4 lipca 1951 roku.

Tranzystor z barierą powierzchniową Philco opracowany i wyprodukowany w 1953 r

Pierwszym tranzystorem wysokiej częstotliwości był tranzystor germanowy z barierą powierzchniową, opracowany przez Philco w 1953 roku, zdolny do pracy z częstotliwością do 60 MHz . Zostały one wykonane przez wytrawienie zagłębień w bazie germanu typu n z obu stron za pomocą strumieni siarczanu indu (III), aż do uzyskania grubości kilku dziesiątych tysięcznych cala. Ind pokryty galwanicznie w zagłębieniach utworzył kolektor i emiter.

Pierwszy „prototyp” kieszonkowe radio tranzystorowe został pokazany przez INTERMETALL (spółka założona przez Herberta Mataré w 1952 roku) na Internationale Funkausstellung Düsseldorfie pomiędzy 29 sierpnia 1953 a 6 września 1953. Pierwszy radiowy „produkcja” tranzystor kieszeń była Regency TR -1 , wydany w październiku 1954. Produkowany jako joint venture pomiędzy Regency Division of Industrial Development Engineering Associates, IDEA i Texas Instruments z Dallas w Teksasie, TR-1 był produkowany w Indianapolis w stanie Indiana. Było to radio niemal kieszonkowe, wyposażone w 4 tranzystory i jedną diodę germanową. Wzornictwo przemysłowe zostało zlecone chicagowskiej firmie Painter, Teague i Petertil. Początkowo był wypuszczany w jednym z sześciu różnych kolorów: czarnym, kości słoniowej, mandarynkowej czerwieni, chmurnej szarości, mahoniu i oliwkowej zieleni. Wkrótce miały pojawić się inne kolory.

Pierwsze „produkcyjne” całkowicie tranzystorowe radio samochodowe zostało opracowane przez korporacje Chrysler i Philco i zostało ogłoszone w wydaniu Wall Street Journal z 28 kwietnia 1955 roku. Chrysler udostępnił całkowicie tranzystorowe radio samochodowe, model Mopar 914HR, jako opcję od jesieni 1955 r. dla nowej linii samochodów Chrysler i Imperial z 1956 r., które po raz pierwszy pojawiły się na salonach dealerskich 21 października 1955 r.

Sony TR-63, wydany w 1957 roku, był pierwszym masowo produkowane radio tranzystorowe, co prowadzi do przenikania na rynek masowy z radia tranzystorowe. TR-63 sprzedał siedem milionów sztuk na całym świecie do połowy lat sześćdziesiątych. Sukces Sony w dziedzinie radioodbiorników tranzystorowych doprowadził do zastąpienia przez tranzystory lamp próżniowych jako dominującej technologii elektronicznej pod koniec lat pięćdziesiątych.

Pierwszy działający tranzystor krzemowy został opracowany w Bell Labs 26 stycznia 1954 przez Morrisa Tanenbauma . Pierwszy komercyjny tranzystor krzemowy został wyprodukowany przez Texas Instruments w 1954 roku. Było to dzieło Gordona Teala , eksperta w hodowli kryształów o wysokiej czystości, który wcześniej pracował w Bell Labs.

MOSFET (tranzystor MOS)

Mohamed Atalla (po lewej) i Dawon Kahng (po prawej) wynaleźli MOSFET (tranzystor MOS) w Bell Labs w 1959 roku.

Firmy półprzewodnikowe początkowo koncentrowały się na tranzystorach złączowych we wczesnych latach przemysłu półprzewodnikowego . Tranzystor złączowy był jednak stosunkowo nieporęcznym urządzeniem, które było trudne do wyprodukowania w masowej produkcji , co ograniczało go do kilku specjalistycznych zastosowań. Tranzystory polowe (FET) teoretycznie stanowiły potencjalne alternatywy dla tranzystorów złączowych, ale naukowcy nie byli w stanie sprawić, by tranzystory FET działały prawidłowo, głównie z powodu kłopotliwej bariery stanu powierzchni, która uniemożliwiała przenikanie zewnętrznego pola elektrycznego do materiału.

W latach pięćdziesiątych egipski inżynier Mohamed Atalla zbadał właściwości powierzchni półprzewodników krzemowych w Bell Labs, gdzie zaproponował nową metodę wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych , powlekając płytkę krzemową warstwą izolacyjną z tlenku krzemu , aby elektryczność mogła niezawodnie przenikać do przewodzącego krzem poniżej, pokonując stany powierzchniowe, które uniemożliwiały dotarcie elektryczności do warstwy półprzewodnikowej. Jest to znane jako pasywacja powierzchni , metoda, która stała się kluczowa dla przemysłu półprzewodników, ponieważ później umożliwiła masową produkcję krzemowych układów scalonych . Przedstawił swoje odkrycia w 1957 roku. Opierając się na swojej metodzie pasywacji powierzchni, opracował proces metal-tlenek-półprzewodnik (MOS). Zaproponował, że proces MOS może zostać wykorzystany do zbudowania pierwszego działającego krzemowego FET, nad którym zaczął pracować z pomocą swojego koreańskiego kolegi Dawona Kahnga .

Metal-tlenek-półprzewodnik tranzystor polowy (MOSFET), znany również jako tranzystor MOS, wynaleziono Mohamed atalla i Dawon Kahng w 1959 MOSFET był pierwszym dobrze zwarty tranzystor, które mogą być zminiaturyzowane i masowo produkowany dla szeroki zakres zastosowań. Dzięki wysokiej skalowalności , znacznie niższemu zużyciu energii i większej gęstości niż tranzystory bipolarne, MOSFET umożliwił budowę obwodów scalonych o wysokiej gęstości , umożliwiając integrację ponad 10 000 tranzystorów w jednym układzie scalonym.

CMOS (komplementarna MOS ) wynalazł Chih Tang Sah i Frank Wanlass w Fairchild Semiconductor 1963 Pierwszy raport o zmiennym bramy MOSFET przeprowadzono, Dawon Kahng i Simon Sze w 1967. dwukrotnie bramki tranzystora MOSFET po raz pierwszy wykazać 1984 przez badaczy z Laboratorium Elektrotechnicznego Toshihiro Sekigawę i Yutakę Hayashi. FinFET (tranzystor polowy płetwowy), rodzaj nieplanarnego tranzystora MOSFET 3D z wieloma bramkami , powstał w wyniku badań Digh Hisamoto i jego zespołu w Hitachi Central Research Laboratory w 1989 roku.

Znaczenie

Tranzystory są kluczowymi komponentami aktywnymi praktycznie w każdej nowoczesnej elektronice . Wielu uważa zatem tranzystor za jeden z największych wynalazków XX wieku.

Wynalezienie pierwszego tranzystora w Bell Labs zostało nazwane IEEE Milestone w 2009 roku. Lista IEEE Milestones obejmuje również wynalazki tranzystora złączowego w 1948 roku i MOSFET w 1959 roku.

MOSFET (metal-tlenek-półprzewodnik tranzystor polowy), znany również jako tranzystor MOS, jest jak dotąd najczęściej stosowaną tranzystor, wykorzystywane od komputerów i elektroniki z technologią łączności , takich jak smartfony . MOSFET został uznany za najważniejszy tranzystor, prawdopodobnie najważniejszy wynalazek w elektronice i narodziny nowoczesnej elektroniki. Tranzystor MOS jest podstawowym elementem nowoczesnej elektroniki cyfrowej od końca XX wieku, torując drogę erze cyfrowej . US Patent and Trademark Biuro nazywa to „przełomowy wynalazek, który przekształca życie i kulturę na całym świecie”. Jego znaczenie w dzisiejszym społeczeństwie opiera się na jego zdolności do masowej produkcji przy użyciu wysoce zautomatyzowanego procesu ( produkcja urządzeń półprzewodnikowych ), który pozwala na osiągnięcie zadziwiająco niskich kosztów przypadających na jeden tranzystor. MOSFETy są najliczniej produkowanymi sztucznymi przedmiotami w historii, z ponad 13 trylionami wyprodukowanymi do 2018 roku.

Chociaż kilka firm produkuje rocznie ponad miliard indywidualnie pakowanych (znanych jako dyskretne ) tranzystorów MOS, zdecydowana większość tranzystorów jest obecnie produkowana w układach scalonych (często skracanych do IC , mikrochipów lub po prostu chipów ) wraz z diodami , rezystorami , kondensatorami i inne elementy elektroniczne do produkcji kompletnych obwodów elektronicznych. Bramka logiczna składa się z aż do około dwudziestu tranzystorów natomiast zaawansowanym mikroprocesorem , a od 2021 roku, mogą korzystać z aż 39 miliardów tranzystorów ( MOSFET ).

Niski koszt, elastyczność i niezawodność tranzystora uczyniły z niego wszechobecne urządzenie. Tranzystorowe obwody mechatroniczne zastąpiły urządzenia elektromechaniczne w sterowaniu urządzeniami i maszynami. Często łatwiej i taniej jest użyć standardowego mikrokontrolera i napisać program komputerowy do realizacji funkcji sterującej, niż zaprojektować równoważny system mechaniczny do sterowania tą samą funkcją.

Uproszczona obsługa

Układ Darlingtona otwiera więc rzeczywisty układ tranzystora (mały kwadratowy), może być postrzegane w środku. Tranzystor Darlingtona to właściwie dwa tranzystory na tym samym chipie. Jeden tranzystor jest znacznie większy od drugiego, ale oba są duże w porównaniu z tranzystorami w integracji na dużą skalę, ponieważ ten konkretny przykład jest przeznaczony do zastosowań związanych z zasilaniem.
Prosty schemat obwodu pokazujący etykiety tranzystora bipolarnego n–p–n.

Tranzystor może wykorzystywać niewielki sygnał doprowadzony między jedną parę jego zacisków do sterowania znacznie większym sygnałem na innej parze zacisków. Ta właściwość nazywa się zysk . Może generować silniejszy sygnał wyjściowy, napięcie lub prąd, który jest proporcjonalny do słabszego sygnału wejściowego, a tym samym może działać jako wzmacniacz . Alternatywnie, tranzystor może być używany do włączania i wyłączania prądu w obwodzie jako przełącznik sterowany elektrycznie , gdzie ilość prądu jest określana przez inne elementy obwodu.

Istnieją dwa rodzaje tranzystorów, które mają niewielkie różnice w sposobie ich wykorzystania w obwodzie. Bipolarny tranzystor ma zacisków oznaczonych baza , kolektor i emiter . Mały prąd na zacisku podstawy (to znaczy przepływający między podstawą a emiterem) może kontrolować lub przełączać znacznie większy prąd między zaciskami kolektora i emitera. W przypadku tranzystora polowego zaciski są oznaczone jako bramka , źródło i dren , a napięcie na bramce może kontrolować prąd między źródłem a drenem.

Obraz przedstawia typowy tranzystor bipolarny w obwodzie. Ładunek będzie przepływał między zaciskami emitera i kolektora w zależności od prądu w bazie. Ponieważ wewnętrznie połączenia bazy i emitera zachowują się jak dioda półprzewodnikowa, spadek napięcia rozwija się między bazą a emiterem, gdy istnieje prąd bazy. Wysokość tego napięcia w zależności od materiału, z jakiego jest wykonany z tranzystora i dalej V BE .

Tranzystor jako przełącznik

BJT używany jako przełącznik elektroniczny, w konfiguracji z uziemionym emiterem.

Tranzystory są powszechnie stosowane w obwodach cyfrowych jako przełączniki elektroniczne, które mogą znajdować się w stanie „włączonym” lub „wyłączonym”, zarówno w zastosowaniach o dużej mocy, takich jak zasilacze impulsowe, jak i w zastosowaniach o małej mocy, takich jak bramki logiczne . Ważnymi parametrami dla tej aplikacji są przełączany prąd, obsługiwane napięcie i prędkość przełączania, charakteryzująca się czasami narastania i opadania .

W obwodzie tranzystora z uziemionym emiterem, takim jak pokazany obwód przełącznika światła, wraz ze wzrostem napięcia bazy prądy emitera i kolektora rosną wykładniczo. Napięcie kolektora spada z powodu zmniejszonej rezystancji od kolektora do emitera. Gdyby różnica napięć między kolektorem a emiterem była zerowa (lub bliska zeru), prąd kolektora byłby ograniczony jedynie przez rezystancję obciążenia (żarówkę) i napięcie zasilania. Nazywa się to nasyceniem, ponieważ prąd swobodnie przepływa od kolektora do emitera. Po nasyceniu przełącznik mówi się, że jest włączony .

Zapewnienie wystarczającego prądu sterującego bazą jest kluczowym problemem w stosowaniu tranzystorów bipolarnych jako przełączników. Tranzystor zapewnia wzmocnienie prądowe, umożliwiając przełączenie stosunkowo dużego prądu w kolektorze przez znacznie mniejszy prąd do zacisku bazy. Stosunek tych prądów zmienia się w zależności od rodzaju tranzystora, a nawet dla konkretnego typu zmienia się w zależności od prądu kolektora. W pokazanym przykładzie obwodu przełącznika światła rezystor jest dobrany tak, aby zapewnić wystarczający prąd bazowy, aby zapewnić nasycenie tranzystora.

W obwodzie przełączającym chodzi o symulację, tak blisko, jak to możliwe, idealnego przełącznika mającego właściwości obwodu otwartego, gdy jest wyłączony, zwarcia, gdy jest włączony, i natychmiastowego przejścia między dwoma stanami. Parametry są dobierane w taki sposób, że wyjście „wyłączone” jest ograniczone do prądów upływu zbyt małych, aby wpływać na podłączone obwody, rezystancja tranzystora w stanie „włączonym” jest zbyt mała, aby wpływać na obwody, a przejście między dwoma stanami jest wystarczająco szybkie nie wywierać szkodliwego wpływu.

Tranzystor jako wzmacniacz

Obwód wzmacniacza, konfiguracja ze wspólnym emiterem z obwodem polaryzacji dzielnika napięcia.

Wzmacniacz wspólnego emitera jest zaprojektowany tak, że mała zmiana napięcia ( V z ) zmienia mały prąd płynący przez bazę tranzystora, którego prąd amplifikacji w połączeniu z właściwościami środków automatycznych, że niewielkie wahania w V w produkcji dużych zmian V się .

Możliwe są różne konfiguracje wzmacniaczy jednotranzystorowych, z których niektóre zapewniają wzmocnienie prądowe, niektóre wzmocnienie napięciowe, a niektóre oba.

Od telefonów komórkowych po telewizory , ogromna liczba produktów obejmuje wzmacniacze do odtwarzania dźwięku , transmisji radiowej i przetwarzania sygnału . Pierwsze wzmacniacze audio z dyskretnymi tranzystorami dostarczały ledwie kilkaset miliwatów, ale moc i wierność dźwięku stopniowo rosły w miarę dostępności lepszych tranzystorów i ewolucji architektury wzmacniaczy.

Nowoczesne tranzystorowe wzmacniacze audio o mocy do kilkuset watów są powszechne i stosunkowo niedrogie.

Porównanie z lampami próżniowymi

Zanim opracowano tranzystory, lampy próżniowe (elektronowe) (lub w Wielkiej Brytanii „zawory termoelektryczne” lub po prostu „zawory”) były głównymi aktywnymi komponentami sprzętu elektronicznego.

Zalety

Kluczowe zalety, które pozwoliły tranzystorom zastąpić lampy próżniowe w większości zastosowań, to:

  • Brak grzałki katodowej (która wytwarza charakterystyczny pomarańczowy blask lamp), zmniejszający pobór mocy, eliminujący opóźnienia podczas nagrzewania się grzałek lampowych i odporny na zatrucie i wyczerpanie katody .
  • Bardzo mały rozmiar i waga, zmniejszając rozmiar sprzętu.
  • Jako pojedynczy układ scalony można wyprodukować dużą liczbę bardzo małych tranzystorów .
  • Niskie napięcia robocze kompatybilne z akumulatorami o zaledwie kilku ogniwach.
  • Zwykle możliwe są obwody o większej sprawności energetycznej. W szczególności w zastosowaniach o małej mocy (na przykład wzmacnianie napięcia) zużycie energii może być znacznie mniejsze niż w przypadku lamp.
  • Dostępne urządzenia uzupełniające, zapewniające elastyczność projektowania, w tym obwody komplementarnej symetrii , niemożliwe w przypadku lamp próżniowych.
  • Bardzo niska wrażliwość na wstrząsy mechaniczne i wibracje, zapewniająca fizyczną odporność i praktycznie eliminującą niepożądane sygnały wywołane wstrząsami (na przykład mikrofonowanie w zastosowaniach audio).
  • Nie jest podatny na pęknięcie szklanej koperty, wycieki, odgazowanie i inne fizyczne uszkodzenia.

Ograniczenia

Tranzystory mogą mieć następujące ograniczenia:

  • Brakuje im wyższej ruchliwości elektronów, jaką zapewnia próżnia lamp próżniowych, co jest pożądane w przypadku pracy o dużej mocy i wysokiej częstotliwości — takiej jak ta stosowana w niektórych nadajnikach telewizyjnych naziemnych oraz w lampach o fali bieżącej, używanych jako wzmacniacze w niektórych satelity
  • Tranzystory i inne urządzenia półprzewodnikowe są podatne na uszkodzenia w wyniku bardzo krótkich zdarzeń elektrycznych i termicznych, w tym wyładowań elektrostatycznych podczas obsługi. Lampy próżniowe są znacznie bardziej wytrzymałe elektrycznie.
  • Są wrażliwe na promieniowanie i promienie kosmiczne (w urządzeniach statków kosmicznych stosuje się specjalne chipy utwardzane promieniowaniem ).
  • W zastosowaniach audio tranzystory nie mają zniekształceń niższych harmonicznych — tak zwanego dźwięku lampowego  — który jest charakterystyczny dla lamp próżniowych i jest przez niektórych preferowany.

Rodzaje

Klasyfikacja

BJT PNP symbol.svg PNP JFET P-Channel Labelled.svg Kanał P
BJT NPN symbol.svg NPN JFET N-Channel Labelled.svg Kanał N
BJT JFET
Symbole BJT i ​​JFET
IGFET P-Ch Enh Labelled.svg IGFET P-Ch Enh Labeled uproszczony.svg IGFET P-Ch Dep Labelled.svg Kanał P
IGFET N-Ch Enh Labelled.svg IGFET N-Ch Enh Labeled uproszczony.svg IGFET N-Ch Dep Labelled.svg Kanał N
Wzmocnienie MOSFET MOSFET
Symbole MOSFET

Tranzystory są podzielone według

Stąd konkretny tranzystor można określić jako krzemowy, do montażu powierzchniowego, BJT, NPN, niskonapięciowy przełącznik wysokiej częstotliwości .

Mnemonika

Wygodny mnemonik do zapamiętania typu tranzystora (reprezentowanego przez symbol elektryczny ) obejmuje kierunek strzałki. W przypadku BJT , na symbolu tranzystora npn , strzałka będzie oznaczać „ N ot P oint i N” . Na PNP symbolu tranzystora, strzałkę " P oints I N P roudly". Nie dotyczy to jednak symboli tranzystorów opartych na MOSFET, ponieważ strzałka jest zwykle odwrócona (tj. strzałka dla punktów npn wewnątrz).

Tranzystor polowy (FET)

Eksploatacja FET i jego I d - V g krzywej. Początkowo, gdy nie jest przyłożone napięcie bramki, w kanale nie ma elektronów inwersji, więc urządzenie jest wyłączone. Wraz ze wzrostem napięcia bramki wzrasta gęstość elektronów inwersji w kanale, wzrasta prąd, a co za tym idzie urządzenie włącza się.

Tranzystor polowy , czasami nazywany unipolarny tranzystor , do zastosowań zarówno elektronów (w N-kanałowym FET ) i w otwory ( p-kanałowymi FET ) przewodzenia. Cztery zaciski FET są nazwane źródłem , bramą , drenem i ciałem ( podłożem ). W większości tranzystorów FET ciało jest połączone ze źródłem wewnątrz pakietu i zostanie to przyjęte w poniższym opisie.

W FET prąd dren-źródło przepływa przez kanał przewodzący, który łączy obszar źródłowy z obszarem drenażu . Przewodność zmienia się w zależności od pola elektrycznego, które jest wytwarzane, gdy napięcie jest przyłożone między bramką a zaciskami źródła, stąd prąd płynący między drenem a źródłem jest kontrolowany przez napięcie przyłożone między bramką a źródłem. Gdy napięcie bramka-źródło ( V GS ) wzrasta, prąd dren-źródło ( I DS ) rośnie wykładniczo dla V GS poniżej wartości progowej, a następnie w przybliżeniu kwadratowo: ( I DS ∝ ( V GS - V T ) 2 gdzie V T jest napięcie progowe, przy której rozpoczyna się pobór prądu) w „ przestrzeń naładowania ograniczonym obszarze” powyżej progu. Zachowanie kwadratowe nie jest obserwowane w nowoczesnych urządzeniach, na przykład w węźle technologicznym 65 nm .

W przypadku niskiego poziomu szumów przy wąskim paśmie , korzystna jest wyższa rezystancja wejściowa FET.

FET są podzielone na dwie rodziny: złącze FET ( JFET ) i izolowaną bramkę FET (IGFET). IGFET jest powszechnie znany jako półprzewodnik FET z tlenkiem metalu ( MOSFET ), odzwierciedlając jego pierwotną konstrukcję z warstw metalu (brama), tlenku (izolacja) i półprzewodnika. W przeciwieństwie do IGFET bramka JFET tworzy diodę p–n z kanałem, który leży między źródłem a drenami. Funkcjonalnie sprawia to, że n-kanałowy JFET jest półprzewodnikowym odpowiednikiem triody lampowej, która podobnie tworzy diodę między swoją siatką a katodą . Ponadto oba urządzenia działają w trybie wyczerpywania , oba mają wysoką impedancję wejściową i oba przewodzą prąd pod kontrolą napięcia wejściowego.

Metal-semiconductor FET ( MESFET ) to tranzystory JFET, w których złącze p–n spolaryzowane zaporowo jest zastąpione złączem metal–półprzewodnik . Te, a także HEMT (tranzystory o wysokiej mobilności elektronów lub HFET), w których dwuwymiarowy gaz elektronowy o bardzo wysokiej ruchliwości nośnika jest używany do transportu ładunku, są szczególnie odpowiednie do stosowania przy bardzo wysokich częstotliwościach (kilka GHz).

FET są dalej podzielone na tryby zubożone i rozszerzone , w zależności od tego, czy kanał jest włączony, czy wyłączony z zerowym napięciem bramki do źródła. W trybie wzmocnienia kanał jest wyłączony przy zerowej polaryzacji, a potencjał bramki może „wzmocnić” przewodzenie. W trybie zubożenia kanał jest włączony przy zerowej polaryzacji, a potencjał bramki (o przeciwnej polaryzacji) może „zubożyć” kanał, zmniejszając przewodzenie. W obu trybach bardziej dodatnie napięcie bramki odpowiada wyższemu prądowi dla urządzeń n-kanałowych i niższemu prądowi dla urządzeń p-kanałowych. Prawie wszystkie tranzystory JFET działają w trybie zubożenia, ponieważ złącza diod przekazują polaryzację i przewodzą, gdyby były urządzeniami w trybie rozszerzonym, podczas gdy większość tranzystorów IGFET jest typu z trybem rozszerzonym.

Półprzewodnikowy FET z tlenkiem metalu (MOSFET)

Metal-tlenek-półprzewodnik tranzystor polowy (MOSFET MOSFET lub MOSFET), znany również jako tranzystor metal-tlenek krzemu (tranzystor MOS lub MOS) jest typu tranzystor polowy to wytwarzane przez kontrolowane utlenianie z półprzewodnikowych , zwykle krzemu . Posiada izolowaną bramkę , której napięcie określa przewodność urządzenia. Ta zdolność do zmiany przewodności wraz z ilością przyłożonego napięcia może być wykorzystana do wzmacniania lub przełączania sygnałów elektronicznych . MOSFET jest zdecydowanie najpopularniejszym tranzystorem i podstawowym elementem budowy najnowocześniejszej elektroniki . MOSFET stanowi 99,9% wszystkich tranzystorów na świecie.

Tranzystor bipolarny (BJT)

Tranzystory bipolarne są tak nazwane, ponieważ przewodzą przy użyciu nośników większościowych i mniejszościowych . Bipolarny tranzystor złączowy, pierwszy typ tranzystora, który ma być produkowany masowo, jest kombinacją dwóch diod złączowych i składa się z cienkiej warstwy półprzewodnika typu p umieszczonego między dwoma półprzewodnikami typu n (n-p-n tranzystor) lub cienka warstwa półprzewodnika typu n umieszczona pomiędzy dwoma półprzewodnikami typu p (tranzystor ap–n–p). Ta konstrukcja wytwarza dwa złącza p–n : złącze baza-emiter i złącze baza-kolektor, oddzielone cienkim obszarem półprzewodnika znanym jako obszar podstawowy. (Dwie diody połączeniowe połączone ze sobą bez wspólnego obszaru półprzewodnikowego nie utworzą tranzystora).

BJT mają trzy zaciski odpowiadające trzem warstwom półprzewodnika — emiterowi , podstawie i kolektorowi . Są przydatne we wzmacniaczach, ponieważ prądy na emiterze i kolektorze są sterowane stosunkowo małym prądem bazowym. W tranzystorze n-p-n działającym w obszarze aktywnym złącze emiter-baza jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia ( elektrony i dziury rekombinują na złączu), a złącze baza-kolektor jest spolaryzowane zaporowo (elektrony i dziury tworzą się odsunąć się od złącza), a elektrony są wstrzykiwane do obszaru bazowego. Ponieważ podstawa jest wąska, większość tych elektronów dyfunduje do złącza zasada-kolektor i zostanie wciągnięta do kolektora; być może jedna setna elektronów połączy się ponownie w bazie, co jest dominującym mechanizmem w prądzie bazy. Ponadto, ponieważ zasada jest lekko domieszkowana (w porównaniu z obszarami emitera i kolektora), szybkości rekombinacji są niskie, co pozwala na dyfuzję większej ilości nośników w obszarze podstawy. Kontrolując liczbę elektronów, które mogą opuścić bazę, można kontrolować liczbę elektronów wchodzących do kolektora. Prąd kolektora wynosi w przybliżeniu β (wzmocnienie prądu wspólnego emitera) razy prąd bazy. Zazwyczaj jest większa niż 100 dla tranzystorów małosygnałowych, ale może być mniejsza w tranzystorach zaprojektowanych do zastosowań o dużej mocy.

W przeciwieństwie do tranzystora polowego (patrz poniżej), BJT jest urządzeniem o niskiej impedancji wejściowej. Ponadto, jako napięcie baza-emiter ( V BE ) zwiększa się baza-emiter bieżącej, a zatem i prąd emiter-kolektor ( I CE ) zwiększa się wykładniczo według Shockleya modelu diody i modelu Ebers, Moll . Z powodu tej wykładniczej zależności BJT ma wyższą transkonduktancję niż FET.

Tranzystory bipolarne mogą być przewodzone przez wystawienie na działanie światła, ponieważ absorpcja fotonów w obszarze bazowym generuje fotoprąd, który działa jak prąd bazowy; prąd kolektora jest w przybliżeniu β razy większy od fotoprądu. Urządzenia przeznaczone do tego celu posiadają w opakowaniu przezroczyste okienko i nazywane są fototranzystorami .

Wykorzystanie tranzystorów MOSFET i BJT

MOSFET jest zdecydowanie najczęściej używanych tranzystora dla obu układów cyfrowych , a także układów analogowych , co stanowi 99,9% wszystkich tranzystorów na świecie. Tranzystor bipolarny węzeł (BJT) był dotychczas najczęściej stosowany tranzystor w 1950 do 1960 roku. Nawet po tym, jak tranzystory MOSFET stały się powszechnie dostępne w latach 70., BJT pozostawał tranzystorem wybieranym dla wielu obwodów analogowych, takich jak wzmacniacze, ze względu na ich większą liniowość, aż do momentu, gdy urządzenia MOSFET (takie jak MOSFETy mocy , LDMOS i RF CMOS ) zastąpiły je dla większości mocy aplikacje elektroniczne w latach 80-tych. W układach scalonych pożądane właściwości tranzystorów MOSFET pozwoliły im przejąć prawie cały udział w rynku układów cyfrowych w latach 70. XX wieku. Dyskretne tranzystory MOSFET (zwykle MOSFETy mocy) mogą być stosowane w aplikacjach tranzystorowych, w tym w obwodach analogowych, regulatorach napięcia, wzmacniaczach, nadajnikach mocy i sterownikach silników.

Inne typy tranzystorów

Symbol tranzystora stworzony na portugalskim chodniku na Uniwersytecie w Aveiro

Normy/specyfikacje numeracji części

Rodzaje tranzystorów można przeanalizować na podstawie numeru części. Istnieją trzy główne standardy nazewnictwa półprzewodników. W każdym przedrostek alfanumeryczny zawiera wskazówki dotyczące typu urządzenia.

Wspólna Rada Inżynierii Urządzeń Elektronowych (JEDEC)

Amerykański schemat numerowania części JEDEC ewoluował w latach 60. XX wieku. Numery urządzeń tranzystorowych JEDEC EIA-370 zwykle zaczynają się od „2N”, wskazując urządzenie z trzema zaciskami ( tranzystory polowe z podwójną bramką są urządzeniami czterozaciskowymi, więc zaczynają się od 3N), a następnie 2, 3 lub 4-cyfrowe numer sekwencyjny bez znaczenia dla właściwości urządzenia (chociaż wczesne urządzenia o małej liczbie są zwykle germanem). Na przykład 2N3055 to krzemowy tranzystor mocy n-p-n, 2N1301 to ap-n-p germanowy tranzystor przełączający. Przyrostek literowy (taki jak „A”) jest czasami używany do wskazania nowszego wariantu, ale rzadko zyskuje grupowanie.

Tabela prefiksów JEDEC
Prefiks Rodzaj i zastosowanie
1N urządzenie z dwoma zaciskami, takie jak diody
2N Urządzenie trzech złączy, takich jak tranzystory lub pojedynczo bramy polowych tranzystorów
3N urządzenie z czterema końcówkami, takie jak tranzystory polowe z podwójną bramką

Japoński standard przemysłowy (JIS)

Japońska specyfikacja JIS-C-7012 dla numerów części tranzystorów zaczyna się od „2S”, np. 2SD965, ale czasami przedrostek „2S” nie jest zaznaczony na opakowaniu – 2SD965 może być oznaczone tylko „D965”; 2SC1815 może być wymieniony przez dostawcę jako po prostu „C1815”. Ta seria ma czasami przyrostki (takie jak „R”, „O”, „BL”, oznaczające „czerwony”, „pomarańczowy”, „niebieski” itp.), aby wskazać warianty, takie jak ciaśniejsze zgrupowania h FE (wzmocnienie) .

Tabela prefiksów tranzystorów JIS
Prefiks Rodzaj i zastosowanie
2SA wysokiej częstotliwości p–n–p BJT
2SB częstotliwość dźwięku p–n–p BJT
2SC wysokiej częstotliwości n–p–n BJT
2SD częstotliwość dźwięku n–p–n BJT
2SJ FET z kanałem P (zarówno JFET, jak i MOSFET)
2SK N-kanałowy FET (zarówno JFET, jak i MOSFET)

Europejskie Stowarzyszenie Producentów Komponentów Elektronicznych (EECA)

Europejski schemat numeracji części EECA został odziedziczony po firmie Pro Electron po połączeniu z EECA w 1983 roku. Ten schemat numeracji części zaczyna się od dwóch liter: pierwsza określa typ półprzewodnika (A dla germanu, B dla krzemu i C dla materiałów takich jak GaAs) ; druga litera oznacza przeznaczenie (A dla diody, C dla tranzystora ogólnego przeznaczenia itp.). Następuje 3-cyfrowy numer sekwencyjny (lub jedna litera, a następnie dwie cyfry dla typów przemysłowych). W przypadku wczesnych urządzeń wskazywało to na typ obudowy. Można stosować przyrostki z literą (np. „C” często oznacza wysokie h FE , takie jak w: BC549C) lub inne kody mogą być następujące, aby pokazać wzmocnienie (np. BC327-25) lub napięcie znamionowe (np. BUK854-800A). Bardziej popularne prefiksy to:

Tabela prefiksów tranzystorów EECA
Prefiks Rodzaj i zastosowanie Przykład Równowartość Referencja
AC German , małosygnałowy tranzystor AF AC126 NTE102A
OGŁOSZENIE German, tranzystor mocy AF AD133 NTE179
AF German, małosygnałowy tranzystor RF AF117 NTE160
glin German, tranzystor mocy RF ALZ10 NTE100
JAK German, tranzystor przełączający ASY28 NTE101
AU German, tranzystor przełączający moc AU103 NTE127
pne Krzemowy , małosygnałowy tranzystor („ogólnego przeznaczenia”) BC548 2N3904 Arkusz danych
BD Krzem, tranzystor mocy BD139 NTE375 Arkusz danych
BF Krzem, RF (wysoka częstotliwość) BJT lub FET BF245 NTE133 Arkusz danych
BS Krzem, tranzystor przełączający (BJT lub MOSFET ) BS170 2N7000 Arkusz danych
BL Krzem, wysoka częstotliwość, wysoka moc (do nadajników) BLW60 NTE325 Arkusz danych
BU Krzem, wysokie napięcie (dla obwodów odchylania poziomego CRT ) BU2520A NTE2354 Arkusz danych
CF Arsenek galu , małosygnałowy tranzystor mikrofalowy ( MESFET CF739 Arkusz danych
CL Arsenek galu, mikrofalowy tranzystor mocy ( FET ) CLY10 Arkusz danych

Prawnie zastrzeżony

Producenci urządzeń mogą mieć swój własny system numeracji, na przykład CK722 . Ponieważ urządzenia pochodzą z drugiego źródła , prefiks producenta (np. „MPF” w MPF102, który pierwotnie oznaczał Motorola FET ) jest teraz niewiarygodnym wskaźnikiem tego, kto wyprodukował urządzenie. Niektóre zastrzeżone schematy nazewnictwa przyjmują części innych schematów nazewnictwa, na przykład PN2222A to (prawdopodobnie Fairchild Semiconductor ) 2N2222A w plastikowej obudowie (ale PN108 jest plastikową wersją BC108, a nie 2N108, podczas gdy PN100 jest niezwiązany z inne urządzenia xx100).

Numerom części wojskowych czasami przypisywane są ich kody, takie jak brytyjski wojskowy system nazewnictwa CV .

Producenci kupujący duże ilości podobnych części mogą otrzymać „numery domu”, identyfikujące konkretną specyfikację zakupu, a niekoniecznie urządzenie o znormalizowanym numerze rejestracyjnym. Na przykład, część HP 1854,0053 to tranzystor (JEDEC) 2N2218, któremu również przypisano numer CV: CV7763

Problemy z nazywaniem

Przy tak wielu niezależnych schematach nazewnictwa i skrótach numerów części drukowanych na urządzeniach czasami pojawiają się niejednoznaczności. Na przykład dwa różne urządzenia mogą być oznaczone jako „J176” (jedno J176 JFET o małej mocy , drugie MOSFET o większej mocy 2SJ176).

Ponieważ starsze tranzystory „przewleczone” mają swoje odpowiedniki w obudowie do montażu powierzchniowego , mają tendencję do przypisywania wielu różnych numerów części, ponieważ producenci mają swoje systemy, które radzą sobie z różnorodnością układów wyprowadzeń i opcjami podwójnego lub dopasowanego n–p–n + urządzenia p–n–p w jednym opakowaniu. Więc nawet jeśli oryginalne urządzenie (takie jak 2N3904) mogło zostać przypisane przez organ normalizacyjny i dobrze znane inżynierom na przestrzeni lat, nowe wersje są dalekie od standaryzacji w ich nazewnictwie.

Budowa

Materiał półprzewodnikowy

Charakterystyka materiału półprzewodnikowego

Materiał półprzewodnikowy

Napięcie przewodzenia złącza
V @ 25 °C
Ruchliwość elektronów
m 2 /(V·s) @ 25 °C
Ruchliwość otworu
m 2 /(V·s) @ 25 °C
Maks.
temp. złącza
°C
Ge 0,27 0,39 0,19 70 do 100
Si 0,71 0,14 0,05 150 do 200
GaAs 1,03 0,85 0,05 150 do 200
Węzeł Al-Si 0,3 150 do 200

Pierwsze BJT zostały wykonane z germanu (Ge). Obecnie przeważają typy krzemu (Si), ale niektóre zaawansowane wersje mikrofalowe i wysokowydajne wykorzystują teraz złożony materiał półprzewodnikowy z arsenku galu (GaAs) i stop półprzewodnikowy krzem-german (SiGe). Jednoelementowy materiał półprzewodnikowy (Ge i Si) jest określany jako elementarny .

Przybliżone parametry dla najpopularniejszych materiałów półprzewodnikowych używanych do produkcji tranzystorów podano w sąsiedniej tabeli. Parametry te będą się zmieniać wraz ze wzrostem temperatury, pola elektrycznego, poziomu zanieczyszczeń, odkształcenia i wielu innych czynników.

Napięcie przewodzenia skrzyżowanie jest napięcie przykładane do emiter-podstawy BJT uczynienia zachowanie baza określony prąd. Prąd rośnie wykładniczo wraz ze wzrostem napięcia przewodzenia złącza. Podane w tabeli wartości są typowe dla prądu 1 mA (te same wartości dotyczą diod półprzewodnikowych). Im niższe napięcie przewodzenia złącza, tym lepiej, ponieważ oznacza to, że do „sterowania” tranzystora potrzeba mniej energii. Napięcie przewodzenia złącza dla danego prądu maleje wraz ze wzrostem temperatury. Dla typowego złącza krzemowego zmiana wynosi -2,1 mV/°C. W niektórych obwodach muszą być zastosowane specjalne elementy kompensacyjne ( czujniki ), aby skompensować takie zmiany.

Gęstość nośników ruchomych w kanale MOSFET jest funkcją pola elektrycznego tworzącego kanał oraz różnych innych zjawisk, takich jak poziom zanieczyszczeń w kanale. Niektóre zanieczyszczenia, zwane domieszkami, są celowo wprowadzane do tworzenia tranzystora MOSFET, aby kontrolować jego zachowanie elektryczne.

Na ruchliwość i mobilności otwór kolumny pokazują średnią prędkością, że elektrony i dziury dyfuzji przez materiał półprzewodnikowy o polu elektrycznym 1 wolta na metr stosowane w poprzek materiału. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa ruchliwość elektronów, tym szybciej tranzystor może działać. Z tabeli wynika, że ​​Ge jest pod tym względem lepszym materiałem niż Si. Jednak Ge ma cztery główne wady w porównaniu z arsenkiem krzemu i galu:

  1. Jego maksymalna temperatura jest ograniczona.
  2. Ma stosunkowo wysoki prąd upływu .
  3. Nie wytrzymuje wysokich napięć.
  4. Mniej nadaje się do wytwarzania układów scalonych.

Ponieważ ruchliwość elektronów jest wyższa niż ruchliwość dziur dla wszystkich materiałów półprzewodnikowych, dany bipolarny tranzystor n–p–n jest szybszy niż równoważny tranzystor p–n–p . GaAs ma najwyższą ruchliwość elektronów spośród trzech półprzewodników. Z tego powodu GaAs jest używany w aplikacjach o wysokiej częstotliwości. Stosunkowo niedawne opracowanie FET, tranzystor o wysokiej ruchliwości elektronów (HEMT), ma heterostrukturę (połączenie między różnymi materiałami półprzewodnikowymi) z arsenku glinu galu (AlGaAs)-arsenku galu (GaAs), który ma dwukrotnie większą ruchliwość elektronów niż GaAs- metalowe złącze barierowe. Ze względu na dużą prędkość i niski poziom szumów, HEMT są stosowane w odbiornikach satelitarnych pracujących na częstotliwościach około 12 GHz. HEMT oparte na azotku galu i azotku glinu galu (AlGaN/GaN HEMT) zapewniają jeszcze wyższą mobilność elektronów i są opracowywane do różnych zastosowań.

Maksymalne wartości temperatury złącza stanowią przekrój zaczerpnięty z kart katalogowych różnych producentów. Nie należy przekraczać tej temperatury, gdyż może dojść do uszkodzenia tranzystora.

Złącze Al-Si odnosi się do szybkiej (aluminiowo-krzemowej) metalowo-półprzewodnikowej diody barierowej, powszechnie znanej jako dioda Schottky'ego . Zostało to uwzględnione w tabeli, ponieważ niektóre krzemowe tranzystory IGFET mają pasożytniczą odwróconą diodę Schottky'ego utworzoną między źródłem a drenem w ramach procesu produkcyjnego. Ta dioda może być uciążliwa, ale czasami jest używana w obwodzie.

Opakowania

Różne tranzystory dyskretne
Radzieckie tranzystory KT315b

Tranzystory dyskretne mogą być indywidualnie pakowanymi tranzystorami lub niepakowanymi chipami tranzystorowymi (matrycami).

Tranzystory są dostępne w wielu różnych pakietach półprzewodnikowych (patrz zdjęcie). Dwie główne kategorie to otwór przelotowy (lub ołowiany ) i montaż powierzchniowy , znany również jako urządzenie do montażu powierzchniowego ( SMD ). Grid array piłka ( BGA ) jest najnowszym montażu powierzchniowego pakiet (obecnie tylko dla dużych układów scalonych). Od spodu w miejsce wyprowadzeń posiada "kulki" lutownicze. Ponieważ są mniejsze i mają krótsze połączenia, SMD mają lepszą charakterystykę wysokich częstotliwości, ale niższe moce znamionowe.

Opakowania tranzystorów wykonane są ze szkła, metalu, ceramiki lub tworzywa sztucznego. Pakiet często dyktuje moc znamionową i charakterystykę częstotliwości. Tranzystory mocy mają większe obudowy, które można przymocować do radiatorów, aby uzyskać lepsze chłodzenie. Dodatkowo, większość tranzystorów mocy ma kolektor lub dren fizycznie podłączony do metalowej obudowy. Z drugiej strony, niektóre tranzystory mikrofalowe do montażu powierzchniowego są tak małe jak ziarenka piasku.

Często dany typ tranzystora występuje w kilku pakietach. Pakiety tranzystorowe są głównie znormalizowane, ale przypisanie funkcji tranzystora do zacisków nie jest: inne typy tranzystorów mogą przypisywać inne funkcje do zacisków pakietu. Nawet dla tego samego typu tranzystora przypisanie zacisków może się różnić (zwykle wskazywane przez literę przyrostka numeru części, qe BC212L i BC212K).

Obecnie większość tranzystorów występuje w szerokiej gamie pakietów SMT, dla porównania lista dostępnych pakietów przewlekanych jest stosunkowo niewielka, oto krótka lista najpopularniejszych pakietów tranzystorów przewlekanych w kolejności alfabetycznej: ATV, E-line, MRT, HRT, SC-43, SC-72, TO-3, TO-18, TO-39, TO-92, TO-126, TO220, TO247, TO251, TO262, ZTX851.

Nieopakowane chipy tranzystorowe (matryca) mogą być montowane w urządzenia hybrydowe. Moduł IBM SLT z lat sześćdziesiątych jest jednym z przykładów takiego modułu hybrydowego wykorzystującego matrycę tranzystora (i diody) z pasywacją szklaną. Inne techniki pakowania tranzystorów dyskretnych jako chipów obejmują bezpośrednie dołączanie chipów (DCA) i chip-on-board (COB).

Elastyczne tranzystory

Naukowcy stworzyli kilka rodzajów elastycznych tranzystorów, w tym organiczne tranzystory polowe . Tranzystory elastyczne są przydatne w niektórych rodzajach elastycznych wyświetlaczy i innej elastycznej elektronice .

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Książki
  • Horowitz, Paul i Hill, Winfield (2015). Sztuka Elektroniki (3 wyd.). Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 978-0521809269.CS1 maint: wiele nazwisk: lista autorów ( link )
  • Amos SW, James MR (1999). Zasady obwodów tranzystorowych . Butterwortha-Heinemanna. Numer ISBN 978-0-7506-4427-3.
  • Riordan, Michael i Hoddeson, Lillian (1998). Kryształowy Ogień . WW Norton & Company Limited. Numer ISBN 978-0-393-31851-7. Wynalezienie tranzystora i narodziny ery informacji
  • Warnes, Lionel (1998). Elektronika analogowa i cyfrowa . Macmillan Press Ltd. ISBN 978-0-333-65820-8.
  • Tranzystor mocy - temperatura i przenoszenie ciepła ; 1-sze wydanie; John McWane, Dana Roberts, Malcom Smith; McGraw-Hill; 82 strony; 1975; ISBN  978-0-07-001729-0 . (archiwum)
  • Analiza obwodów tranzystorowych - teoria i rozwiązania 235 problemów ; drugie wydanie; Alfreda Gronnera; Szymona i Schustera; 244 strony; 1970. (archiwum)
  • Fizyka i obwody tranzystorowe ; RL Riddle i MP Ristenbatt; Prentice-Hall; 1957.
Czasopisma
Książki danych

Zewnętrzne linki

Pinouty