Транзисторные ключи: схема, принцип работы и особенности

Мощные биполярные транзисторы Дарлингтона

Мощные транзисторы Дарлингтона (МТД), обладая высокими коэффициентами усиления по току h21Э и не требующие энергоемких управляющих цепей, довольно прочно занимают свое место на рынке полупроводниковых приборов

Прежде всего- это системы автоматики, усилители мощности, управление электроприводом двигателей, низковольтный сервопривод и регуляторы напряжения генераторов автомобилей, электронные схемы коммутаторов систем зажигания автомобилей и другие низкочастотные устройства для которых прежде всего важно сочетание стоимости и качества

Серия транзисторов КТД8252 со встроенным диодом и стабилитроном- аналог BU941Z, BU941ZT— разработана и выпускается для систем электронного зажигания автомобилей. Внедрение усовершенствованного конструктивно-технологического варианта и ужесточение системы функционального контроля позволили улучшить статические и динамические характеристики транзисторов.

Для маломощных транзисторных систем электронного зажигания мотоблоков разработаны и выпускаются транзисторы Дарлингтона с I_к=7А, U_{кэо_гр}>350В:

КТД8262 со встроенным диодом и стабилитроном, резисторами R1, R2;
КТД8279 — аналог SEC80 со встроенным диодом, резисторами R1, R2.

Серия транзисторов Дарлингтона КТД8278 дополняет ряд отечественных транзисторов Дарлингтона, предназначенных для коммутации тока в обмотке возбуждения генераторов переменного тока— КТ829АТ, КТ8116, КТ8246, КТД8253. Отличительными особенностями серии транзисторов Дарлингтона КТД8278 (зарубежный аналог SGSD93ST) являются:

сочетание низкого напряжения насыщения U_{кэо_нас}<1,1В (I_К=5А/I_Б=8мА) с высоким граничным напряжением U_{кэо_гр}=120-180В;
высокий коэффициент усиления h_21Э>1000 на начальной стадии характеристики h_21Э=f(I_К) (h_21Э>1000 при токе коллектора I_К=200мА).

Транзисторы имеют внутренний диод в цепи коллектор — эмиттер, резисторы R1, R2 в цепях база — эмиттер. Улучшены статические и динамические характеристики транзистора.

Серия транзисторов Дарлингтона КТД8257 — npn, аналог массово продаваемой комплиментарной пары SGSD100 npn/ SGSD200 pnp низковольтной серии фирмы ST, разработана для применения в линейных и импульсных промышленных устройствах, аудио усилителях, драйверах, мощных регуляторах напряжения автотракторной электроники.

Транзисторы КТД8278, КТД8257, собираемые в корпус ТО-3 заменяют известный транзистор 2Т827.

Серии транзисторов Дарлингтона КТД8280 (npn), КТД8281 (pnp)— комплиментарная пара на токи коллектора I_к 25-50А, U_{кэо_гр} 60, 80, 100В с низкими напряжениями насыщения- разработана для применения в схемах управления двигателями, низковольтных DC/DC и DC/AC преобразователях, источниках бесперебойного питания и источниках лазерной накачки.

Статические характеристики транзисторов этого класса приведены на Рис.1 и 2.

Как работает биполярный транзистор

В стандартной работе соединение база-эмиттер смещено вперед. Это значит, что сторона соединения с легированием типа p имеет более положительный потенциал, чем сторона с легированием типа n. Соединение база-коллектор имеет обратное смещение.

Когда прямое смещение применяется к переходу база-эмиттер, нарушается равновесие между термически генерируемыми носителями и отражающим электрическим полем области истощения эмиттера с n-присадкой. Это позволяет термически возбужденным электронам инжектироваться из эмиттера в область базы. Эти электроны диффундируют (соединяются) через основание из области высокой концентрации рядом с эмиттером в область низкой концентрации вблизи коллектора. Электроны в основании называются миноритарными носителями, так как основание легировано р-типом, что делает дырки основным носителем в основании.

Поток заряда в биполярном транзисторе обусловлен диффузией носителей заряда через соединение между двумя областями с разной концентрацией заряда. Дискретный транзистор имеет три провода для подключения к этим областям. Как правило, область эмиттера сильно легирована по сравнению с двумя другими слоями. Коллектор легирован гораздо легче, чем основание (легирование коллектора обычно в десять раз легче базового легирования).

По своей конструкции большая часть тока коллектора биполярного транзистора обусловлена потоком носителей заряда (электронов и/или дырок), которые инжектируются из сильно легированного эмиттера в основание. Уже там они являются миноритарными носителями, которые диффундируют к коллектору.

Управление модулями IGBT

Модули IGBT управляются драйверами. Микросхемы вырабатывают управляющие импульсы, обеспечивают коммутацию ключей в нужном частотном диапазоне, согласовывают работу полупроводниковых устройств с блоком управления.

При выборе драйверов для модулей, производители рекомендуют руководствоваться следующими рекомендациями:

Напряжение цепи «коллектор-эмиттер» для снижения динамических потерь и обеспечения стабильной работы транзистора при отпирании ключа должно составлять +15±10% В, при запирании -7…-15 В. Максимальная величина – не более ±20 В.

Длительность импульсов напряжения выхода драйвера должна быть меньше времени коммутации транзисторов в 5-10 раз.

Внутреннее сопротивление драйвера управления должно выбираться в пределах диапазона конкретного модуля с учетом динамических потерь. Это необходимо для исключения перенапряжений, вызванных перезарядкой внутренних индуктивностей.

Напряжение запирания должно обеспечивать гарантированное отключение IGBT при любых условиях.

Для уменьшения помех необходимо подключать драйвер к модулю витой парой или устанавливать плату на контакты управления модулем.

Схема электропитания организовывается следующим образом: вначале напряжение подается на драйвер, затем на модуль.

Для предотвращения эффекта «защелкивания» паразитной p-n-p-n структуры, образуемой модулем и выходным каскадом микросхемы управления, исток биполярной ячейки, общий выход драйвера и отрицательную клемму сглаживающего фильтра присоединяют на общую шину.

Конструкция и принцип работы силовых транзисторов

IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) или биполярный силовой транзистор с изолированным затвором – элемент из двух транзисторов в общей полупроводниковой структуре, устроенный по каскадной схеме. Биполярный транзистор образует силовой канал, полевой – канал управления. Объединение полупроводниковых элементов реализовано структурой элементных ячеек в одном кристалле.

Упрощенная эквивалентная схема биполярных транзисторов с изолированным затвором представлена на рисунке:

IGBT – приборы появились после того, как были выявлены недостатки MOSFET транзисторов в высоковольтных схемах: квадратичная зависимость сопротивления канала от напряжения.

Полупроводниковые приборы IGBT сочетают достоинства силовых биполярных и полевых транзисторов с изолированным затвором:

Небольшая мощность управления.
Высокая скорость переключения.
Маленькие потери при открытом транзисторе.
Высокое номинальное напряжение силового канала.

Сопротивление канала IGBT-элементов растет пропорционально току, зависимость потерь от величины тока не квадратичная, как у транзисторов MOSFET. Быстродействие силовых элементов с изолированным затвором превосходит скорость коммутации биполярных транзисторов, но уступает элементам MOSFET.

Структура IGBT представлена на рисунке. В области стока нанесен еще один дополнительный p+-слой, который образует биполярный транзистор.

При закрытом ключе, напряжение приложено к n–-слою. При подаче на изолированный затвор управляющего напряжения, область р образует открытый канал, включая полевой транзистор, который в свою очередь отпирает биполярный p-n-p элемент. Между внешним коллектором и эмиттером начинает протекать ток. При этом ток стока полевой ячейки усиливается. При открытой биполярной ячейке, остаточное напряжение в n–-области падает еще благодаря потокам электронов и дырок.

Напряжение на включенном транзисторе определяется из выражения:

Где Uбэ – напряжение база-эмиттер открытого ключа, Rпол – сопротивление полевой ячейки, Iб – ток базы, Iк – ток коллектора, B – коэффициент передачи тока биполярной ячейки. Для снижения падения напряжения на открытых IGBT приборах применяют вертикальные затворы. Площадь ячейки транзистора уменьшают в 2-5 раз.

Падение напряжения на открытом IGBT зависит от температуры гораздо меньше аналогичного параметра MOSFET-транзисторов. На рисунке приведен график падения напряжения в функции температуры для 2 IGBT транзисторов и одного полевого прибора.

Как и биполярные транзисторы, IGBT способны накапливать заряд, который является причиной остаточного тока и нагрева прибора при запирании. Между электродами и переходами полевой и биполярной элементной ячейки образуются паразитные емкости. Время рассасывания заряда для IGBT прибора составляет всего 0,2-1,5 мкс, при коммутации с частотой 10-20 кГц для надежной работы транзисторов не нужно включать в схему дополнительные цепи.

Биполярный транзистор PMST3904 — описание производителя. Основные параметры. Даташиты.

Наименование производителя: PMST3904

Маркировка: -1A_t1A_W1A

Тип материала: Si

Полярность: NPN

Максимальная рассеиваемая мощность (Pc): 0.2
W

Макcимально допустимое напряжение коллектор-база (Ucb): 60
V

Макcимально допустимое напряжение коллектор-эмиттер (Uce): 40
V

Макcимально допустимое напряжение эмиттер-база (Ueb): 6
V

Макcимальный постоянный ток коллектора (Ic): 0.2
A

Предельная температура PN-перехода (Tj): 150
°C

Граничная частота коэффициента передачи тока (ft): 300
MHz

Статический коэффициент передачи тока (hfe): 100

Корпус транзистора:

PMST3904
Datasheet (PDF)

0.1. pmst3904 3.pdf Size:52K _philips

DISCRETE SEMICONDUCTORSDATA SHEETbook, halfpageM3D187PMST3904NPN switching transistor1999 Apr 22Product specificationSupersedes data of 1997 Jul 04Philips Semiconductors Product specificationNPN switching transistor PMST3904FEATURES PINNING Low current (max. 200 mA)PIN DESCRIPTION Low voltage (max. 40 V).1 base2 emitterAPPLICATIONS3 collector Tele

7.1. pmst3906.pdf Size:77K _philips

PMST390640 V, 200 mA PNP switching transistorRev. 05 29 April 2009 Product data sheet1. Product profile1.1 General descriptionPNP switching transistor in a SOT323 (SC-70) very small Surface-Mounted Device (SMD)plastic package.NPN complement: PMST3904.1.2 Features Collector current: IC -200 mA Collector-emitter voltage: VCEO -40 V Very small SMD plastic package1

7.2. pmst3906 3.pdf Size:52K _philips

DISCRETE SEMICONDUCTORSDATA SHEETbook, halfpageM3D187PMST3906PNP switching transistor1999 Apr 22Product specificationSupersedes data of 1997 May 27Philips Semiconductors Product specificationPNP switching transistor PMST3906FEATURES PINNING Low current (max. 100 mA)PIN DESCRIPTION Low voltage (max. 40 V).1 base2 emitterAPPLICATIONS3 collector Swit

Другие транзисторы… 2SC4360
, 2SC4361
, 2SC4362
, 2SC4363
, 2SC4364
, 2SC4365
, 2SC4366
, 2SC4367
, D882
, 2SC4369
, 2SC437
, 2SC4370
, 2SC4371
, 2SC4372
, 2SC4373
, 2SC4374
, 2SC4375
.

Особенности

Впечатляющие выходные характеристики – 2,0A, 600V.
Сопротивление сток-исток открытого транзистора 5,0 Ω.
Малый заряд затвора, как правило 12,5 nC.
Небольшая емкость затвор-сток, как правило 7,6 pF.
Высокая скорость переключения.
Тестирование 100% продукции в лавинных режимах.

Транзисторы 2N60B характеризуются улучшенными усилительными характеристиками. При их производстве используется технология DMOS, запатентованная американской компанией Fairchild. В результате полевые транзисторы имеют минимальное сопротивление в рабочем состоянии, высокоскоростные переключающие характеристики и выдерживают импульсы большой мощности в лавинном и переключающем режимах.

Комплекс параметров сделал силовые полевые транзисторы идеальными для использования в мощных инверторных источниках питания.

PMST3904 Datasheet (PDF)

0.1. pmst3904 3.pdf Size:52K _philips

7.1. pmst3906.pdf Size:77K _philips

7.2. pmst3906 3.pdf Size:52K _philips

Предупреждение об использовании файлов cookies на сайте Info KS

В соответствии с законами ЕС, поставщики цифрового контента обязаны предоставлять пользователям своих сайтов информацию о правилах в отношении файлов cookie и других данных. Администрация сайта должна получить согласие конечных пользователей из ЕС на хранение и доступ к файлам cookie и другой информации, а также на сбор, хранение и применение данных при использовании продуктов Google.

Файл cookie – файл, состоящий из цифр и букв. Он хранится на устройстве, с которого Вы посещаете сайт Info KS. Файлы cookie необходимы для обеспечения работоспособности сайтов, увеличения скорости загрузки, получения необходимой аналитической информации.

Сайт использует следующие cookie:

Необходимые для работы сайта: навигация, скачивание файлов. Происходит отличие человека от робота.

Файлы cookie для увеличения быстродействия и сбора аналитической информации. Они помогают администрации сайта понять взаимодействие посетителей сайтом, дают информацию о страницах, которые были посещены. Эта информация помогает улучшать работу сайта.

Рекламные cookie. В эти файлы предоставляют сведения о посещении наших страниц, данные о ссылках и рекламных блоках, которые Вас заинтересовали. Цель — отражать на страницах контент, наиболее ориентированный на Вас.

Если Вы не согласны с использованием нами файлов cookie Вашего устройства, пожалуйста покиньте сайт.

Продолжением просмотра сайта Info KS Вы даёте своё согласие на использование файлов cookie.

Полевые транзисторы с управляющим p-n переходом

Схематически полевой транзистор с управляющим p-n переходом можно представить в виде пластины, к торцам которой подключены электроды, исток и сток. На рис. показана структура и схема включения полевого транзистора с каналом n-типа:

В транзисторе с n-каналом основными носителями заряда в канале являются электроны, которые движутся вдоль канала от истока с низким потенциалом к стоку с более высоким потенциалом, образуя ток стока Ic. Между затвором и истоком приложено напряжение, запирающее p-n переход, образованный n-областью канала и p-областью затвора.

При подаче запирающего напряжения на p-n-переход Uзи на границах канала возникает равномерный слой, обедненный носителями заряда и обладающий высоким удельным сопротивлением. Это приводит к уменьшению проводящей ширины канала.

Изменяя величину этого напряжения, можно изменить сечение канала и, следовательно, изменять величину электрического сопротивления канала. Для полевого n-канального транзистора потенциал стока положителен по отношению к потенциалу истока. При заземленном затворе от стока к истоку протекает ток. Поэтому для прекращения тока на затвор нужно подать обратное напряжение в несколько вольт.

Значение напряжения Uзи, при котором ток через канал становится практически равен нулю, называется напряжением отсечки Uзап

Таким образом, полевой транзистор с затвором в виде p-n-перехода представляет собой сопротивление, величина которого регулируется внешним напряжением.

Полевой транзистор характеризуется следующей ВАХ:

Здесь зависимости тока стока Iс от напряжения при постоянном напряжении на затворе Uзи определяют выходные, или стоковые, характеристики полевого транзистора. На начальном участке характеристик Uси + |Uзи| < Uзап ток стока Iс возрастает с увеличением Uси. При повышении напряжения сток — исток до Uси = Uзап — |Uзи| происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока Iс прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение Uзи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения Uси и тока стока Iс. Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения Uси приводит к пробою р-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

На ВАХ Iс = f(Uзи) показано напряжение Uзап. Так как Uзи ≤ 0 p-n-переход закрыт и ток затвора очень мал, порядка 10-8…10-9 А, поэтому к основным преимуществам полевого транзистора, по сравнению с биполярным, относится высокое входное сопротивление, порядка 1010…1013 Ом. Кроме того, они отличаются малыми шумами и технологичностью изготовления.

Практическое применение имеют две основные схемы включения. Схема с общим истоком (рис. а) и схема с общим стоком (рис. б) , которые показаны на рисунке:

Как работает

Принцип действия устройства похож на работу крана, регулирующего подачу воды, с той лишь разницей, что через него идет поток отрицательных частиц. Прибор пропускает через себя 2 тока:

основной «большой»;
управляющий «маленький».

Мощность первого зависит от мощности второго. Если изменить показатель малого тока, то изменится интенсивность образования «дырок» на базе: пропорционально изменится амплитуда напряжения на выходе, но частота сигнала сохранится. Поэтому, при подаче на базовую пластину слабого импульса, усиление на выходе не теряется, но значительно возрастает амплитуда.

Тип имеющегося биполярного транзистора можно легко распознать по схеме, основанной на принципе: ток течет от «плюса» к «минусу». В приборе N-P-N базовая плата представлена p-полупроводником (положительными «дырками»), на схеме это показано направлением к эмиттеру от базы. P-N-P-разновидность имеет «отрицательную» n-базу (стрелка на схеме направлена к ней).

Единственное отличие этих типов устройств заключается в том, что схема N-P-N начинается с “плюса”, а P-N-P с “минуса” (так как на базовую плату подается минусовой потенциал). Т.е. для транзистора с N-полупроводником характерно «перевёрнутое» поведение: ток не останавливается при заземленной базе и сталкивается с преградой, когда через неё идет ток.

Даже при незначительном отличии типов NPN-устройства более эффективны и распространены в электронной промышленности. Это связано с тем, что носители тока в них представлены электронами, которые более мобильны чем положительные частицы. Поэтому приборы с P-полупроводником более высокочастотны.

Биполярные транзисторы

Транзисторы можно рассматривать как своего рода переключатели, такие же как и многие электронные компоненты, например, реле или вакуумные лампы. Транзисторы применяются в различных схемах, и редко какая схема обходится без них, даже сейчас, при широком использовании микросхем. Существует два основных вида биполярных транзисторов – n-p-n и p-n-p, они различаются по проводимости.

Два схожих по параметрам транзистора разных проводимостей называют комплементарной парой. Если в какой-нибудь схеме, например, в усилителе, заменить транзисторы одного вида на транзисторы другого вида со схожими параметрами (не забыв изменить при этом полярность питающих напряжений, электролитических конденсаторов и полупроводниковых диодов), то схема будет работать точно так же, за исключением СВЧ диапазона, поскольку n-p-n транзисторы являются более высокочастотными, чем p-n-p, и здесь возможно не удастся подобрать комплементарную пару.

Биполярный транзистор – трёхэлектродный полупроводниковый прибор, разновидность транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным слоям полупроводника с чередующимся типом примесной проводимости.

Чаще всего в схемах применяют транзисторы структуры n-p-n. Это связано с тем, что в схемах эмиттеры транзисторов соединены с отрицательным источником питания.

Соответственно и общий провод схемы так же будет соединён с отрицательным выводом источника питания, что является общепринятым стандартом.

Транзисторы выпускаются в различных корпусах, но все они имеют три вывода (у высокочастотных транзисторов иногда имеется и четвёртый вывод, соединённый с металлическим корпусом – экраном):

База- это управляющий вывод;
Коллектор- находится под положительным потенциалом (для n-p-n транзистора);
Эмиттер- находится под отрицательным потенциалом (для n-p-n транзистора).

2N3904S Datasheet (PDF)

0.1. 2n3904s.pdf Size:410K _kec

SEMICONDUCTOR 2N3904STECHNICAL DATA EPITAXIAL PLANAR NPN TRANSISTORGENERAL PURPOSE APPLICATION.SWITCHING APPLICATION.EL B LDIM MILLIMETERSFEATURES_+2.93 0.20AB 1.30+0.20/-0.15Low Leakage CurrentC 1.30 MAX2: ICEX=50nA(Max.), IBL=50nA(Max.) 3 D 0.45+0.15/-0.05E 2.40+0.30/-0.20@VCE=30V, VEB=3V.1G 1.90H 0.95Excellent DC Current Gain Linearity.J 0.13+0.1

0.2. 2n3904sc.pdf Size:699K _kec

SEMICONDUCTOR 2N3904SCTECHNICAL DATA EPITAXIAL PLANAR NPN TRANSISTORGENERAL PURPOSE APPLICATION.SWITCHING APPLICATION.FEATURESLow Leakage Current: ICEX=50nA(Max.), IBL=50nA(Max.)@VCE=30V, VEB=3V.Excellent DC Current Gain Linearity.Low Saturation Voltage : VCE(sat)=0.3V(Max.) @IC=50mA, IB=5mA.Complementary to 2N3906SC.MAXIMUM RATING (Ta=25)CHARACTERISTIC SYMB

0.3. 2n3904s.pdf Size:227K _first_silicon

SEMICONDUCTOR2N3904STECHNICAL DATAGeneral Purpose Transistor We declare that the material of product compliance with RoHS requirements.ORDERING INFORMATIONDevice Marking Shipping32N3904S 1AM 3000/Tape & Reel21MAXIMUM RATINGSSOT23Rating Symbol Value UnitCollectorEmitter Voltage VCEO 40 VdcCollectorBase Voltage VCBO 60 Vdc3COLLECTOREmitterBase Vo

Расчет транзисторного ключа

Для понимания привожу пример расчета, можете подставить свои данные: 1) Коллектор-эмиттер – 45 В. Общая рассеиваемая мощность — 500 mw. Коллектор-эмиттер – 0,2 В. Граничная частота работы – 100 мГц. База-эмиттер – 0,9 В. Коллекторный ток – 100 мА. Статистический коэффициент передачи тока – 200.

2) Резистор для тока 60 мА: 5-1,35-0,2 = 3,45.

3) Номинал сопротивления коллектора: 3,45\0,06=57,5 Ом.

4) Для удобства берём номинал в 62 Ом: 3,45\62=0,0556 мА.

5) Считаем ток базы: 56\200=0,28 мА (0,00028 А).

6) Сколько будет на резисторе базы: 5 – 0,9 = 4,1В.

7) Определяем сопротивление резистора базы: 4,1\0,00028 = 14,642,9 Ом.

Аналоги

Для замены подойдут транзисторы кремниевые, со структурой NPN, эпитаксиально-планарные, для применения в быстродействующих импульсных и высокочастотных устройствах в аппаратуре общего назначения.

Отечественное производство

Модель	P_C	U_CB	U_CE	U_BE	I_C	T_J	f_T	C_C	h_FE	Корпус
C3198	0,625	60	50	5	0,15	150	80	3,5	25…700	TO-92
КТ604А/Б	0,8	300	250	5	0,2	150	40	≤ 7	10…120	TO-92
КТ608А/Б	0,8	60	60	4	0,4	150	200	≤ 15	20…160	TO-92
КТ611А/Б/В/Г	0,8	200	180	4	0,1	150	≥ 60	≤ 5	10…120	TO-8
КТ6110	0,625	40	20	5	0,5	150	—	—	60…200	TO-92
КТ6111	0,45	50	45	5	0,1	150	150	3,5	60…1000	TO-92
КТ6117А/Б	0,625	180	160	15	0,6	150	100	≤ 6	60…250	TO-92
КТ6137	0,625	60	40	6	0,2	150	300	4	100…300	TO-92
КТ660А/Б	0,5	50/30	5	0,8	150	200	≤ 10	110…450	TO-92
К125НТ1	0,4	45	4	0,4	—	—	15	10…150	Транзисторная сборка

Зарубежное производство

Модель	P_C	U_CB	U_CE	U_BE	I_C	T_J	f_T	C_C	h_FE	Корпус
C3198	0,625	60	50	5	0,15	150	80	3,5	от 25 до 700	TO-92
2SA1246	0,4	60	50	15	0,15	150	100	9	100	TO-92
2SC1815	0,4	60	50	5	0,15	175	80	3,5	≥ 70	TO-92
2SC3331	0,5	60	50	6	0,2	150	200	3	≥ 100	TO-92
2SC3382	0,4	60	50	6	0,2	150	250	2,7	≥ 100	TO-92
KTC3199	0,4	50	50	5	0,15	150	80	2	270	TO-92S
2N6428/A	0,625	60	50	6	0,2	150	100	—	100	TO-92
2SC5343T	0,625	60	50	—	0,15	—	80	—	70	TO-92
3DG1318	0,625	60	50	7	0,5	150	200	—	85	TO-92
BC431	0,625	60	—	5	0,5	150	100	—	63	TO-92
BC445A	0,625	60	60	6	0,2	150	100	—	120	TO-92
BC547BA3	0,625	60	50	6	0,2	150	100	—	200	TO-92
BTC945A3	0,625	60	50	5	0,2	150	150	—	135	TO-92
DTD113Z	0,625	60	50	—	0,5	150	200	—	200	TO-92
DTD143E	0,625	60	50	5	0,5	150	200	—	47	TO-92, SOT-23, SOT-323
FTC1318	0,625	60	50	7	0,5	150	200	—	85	TO-92
H1420	0,625	60	60	7	0,2	150	150	—	70	TO-92
KSP8098	0,625	60	60	6	0,5	150	150	—	100	TO-92
KTC1815	0,625	60	50	5	0,15	150	80	—	70	TO-92
KTC945/B	0,625	60	50	5	0,15	150	300	—	90/70	TO-92
STS5343	0,625	60	50	5	0,15	150	80	—	120	TO-92
TEC9014A/B	0,625	60	50	5	0,15	150	150	—	60/100	TO-92

Примечание: данные таблиц получены из даташит компаний-производителей.

Проводимость транзисторов

Один из режимов работы транзистора – ключевой. По сути, он выполняет функции выключателя. Затрагивать схемы усилительных каскадов нет смысла, они не относятся к этому режиму работы. Полупроводниковые триоды применяются во всех типах устройств – в автомобильной технике, в быту, в промышленности. Все биполярные транзисторы могут иметь такой тип проводимости:

P-N-P.
N-P-N.

К первому типу относятся полупроводники, изготовленные на основе германия. Эти элементы получили широкое распространение более полувека назад. Чуть позже в качестве активного элемента начали использовать кремний, у которого проводимость обратная – n-p-n.

Принцип работы у приборов одинаков, отличаются они только лишь полярностью питающего напряжения, а также отдельными параметрами. Популярность у кремниевых полупроводников на данный момент выше, они почти полностью вытеснили германиевые. И большая часть устройств, включая транзисторные ключи, изготавливаются на биполярных кремниевых элементах с проводимостью n-p-n.

Потери в транзисторах

Различают 3 типа потерь мощности на транзисторах: статические, динамические, в цепи управления.

Первые обусловлены токами утечки в запертом состоянии, сопротивлением полупроводникового кристалла. Статические потери рассчитывают по формуле:

где U(0) – падение напряжения, Iср и Irms – средний и среднеквадратичный ток соответственно.

Динамические потери возникают при открывании и запирании транзистора. Они определяются по графику и зависят от частоты коммутаций, температуры, напряжения на коллекторе, тока в момент переключения.

Потери в цепи управления полупроводниковым элементом ничтожно малы и при практических расчетах его величиной можно пренебречь.

В области частот 10-20 кГц потери мощности на IGBT-транзисторах малы и не вызывают сильного нагрева, который приводит к тепловому пробою.

Принцип работы транзистора

Элемент работает точно так же, как и в режиме усилителя мощности. По сути, к входу подается небольшой ток управления, который усиливается в несколько сотен раз за счет того, что изменяется сопротивление между эмиттером и коллектором. Причем это сопротивление зависит от величины тока, протекающего между эмиттером и базой.

В зависимости от типа транзистора меняется цоколевка. Поэтому, если вам нужно определить выводы элемента, нужно обратиться к справочнику или даташиту. Если нет возможности обратиться к литературе, можно воспользоваться справочниками для определения выводов. Еще есть особенность у транзисторов – они могут не полностью открываться. Реле, например, могут находиться в двух состояниях – замкнутом и разомкнутом. А вот у транзистора сопротивление канала «эмиттер — коллектор» может меняться в больших пределах.

Графические иллюстрации характеристик

Рис. 1. Нормализованная зависимость статического коэффициента усиления по току h_FE от коллекторной нагрузки I_C при различных значениях температуры коллекторного p-n перехода T_j.

Рис. 2. Области насыщения транзистора. Зависимость изменения напряжения коллектор-эмиттер U_CE от управляющего тока базы I_B при различных коллекторных нагрузках I_C.

Рис. 3. Изменение напряжений насыщения база-эмиттер U_BE(sat)и коллектор-эмиттер U_CE(sat)в зависимости от коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 4. Зависимость коэффициентов температурных изменений напряжений насыщения U_BE(sat) и U_CE(sat) от коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 5. h-параметр «Коэффициент усиления по току» в зависимости от коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 6. h-параметр «Входной импеданс» в зависимости от коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 7. h-параметр «Обратная связь по напряжению коллектора» в зависимости от коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 8. h-параметр «Выходная проводимость» в зависимости от коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 9. Зависимость входной емкости C_ibo и выходной емкости C_obo от величин обратного смещения p-n переходов транзистора U_R.

Рис. 10. Зависимости коэффициента шума NF транзистора от частоты работы f при различных значениях коллекторного тока I_C. Кривые сняты для значений сопротивления источника сигнала (source resistance) 200 Ом, 500 Ом и 1,0 кОм.

Рис. 11. Зависимость коэффициента шума NF транзистора от сопротивления источника сигнала R_S при различных значениях коллекторной нагрузки I_C.

Рис. 12. Зависимости времени задержки t_d и времени нарастания t_r от коллекторной нагрузки I_C при различных напряжениях питания U_CC и соотношении токов коллектора и базы как 10:1.