Güç Transistörü Nedir: Türleri ve Çalışması

Bir transistör, 1947 yılında William Shockley, John Bardeen ve Walter Houser Brattain tarafından Bell Lab'da icat edilen yarı iletken bir cihazdır. Herhangi bir dijital bileşenin temel yapı taşıdır. İcat edilen ilk transistör, nokta temas transistörü . A'nın ana işlevi transistör zayıf sinyalleri güçlendirmek ve buna göre düzenlemek. Bir transistör, silikon veya germanyum veya galyum - arsenit gibi yarı iletken malzemelerden ödün verir. Yapılarına göre BJT-bipolar bağlantı transistörü (Bağlantı transistörü, NPN transistörü, PNP transistörü gibi transistörler) ve FET alan etkili transistör (bağlantı fonksiyonu transistörü ve metal oksit transistörü gibi transistörler, N-kanal MOSFET gibi transistörler olarak sınıflandırılır) , P-kanal MOSFET) ve orada işlevsellik (Küçük sinyal transistörü, Küçük anahtarlama transistörü, Güç transistörü, Yüksek frekanslı transistör, Fototransistör, Birleşim transistörleri gibi). Verici (E), Taban (B) ve Toplayıcı (C) veya Kaynak (S), drenaj (D) ve geçit (G) olmak üzere üç ana bölümden oluşur.

Güç Transistörü nedir?

Yüksek akım voltajını kontrol etmek ve bir cihazda veya bir devrede çok sayıda güç seviyesini kontrol etmek için özel olarak tasarlanmış üç terminalli cihaz bir güç transistörüdür. güç transistörünün sınıflandırılması aşağıdakileri dahil edin.

• Bipolar bağlantı transistörü (BJT'ler)
• Metal oksit yarı iletken alan etkili transistör (MOSFET'ler)
• Statik indüksiyon transistörü (SIT'ler)
• Yalıtımlı kapılı iki kutuplu transistör (IGBT'ler).

Bipolar Bağlantı Transistörü

Bir BJT, iki kutuplu bir bağlantı transistörüdür ve iki kutuplar (delikler ve elektronlar), bir anahtar veya bir amplifikatör olarak kullanılabilir ve ayrıca bir akım kontrol cihazı olarak da bilinir. Aşağıdakiler, bir Güç BJT , onlar

• Daha büyük bir boyuta sahiptir, böylece maksimum akım içinden geçebilir
• Arıza voltajı yüksek
• Daha yüksek akım taşıma ve yüksek güç kullanma kabiliyetine sahiptir
• Daha yüksek bir durum voltaj düşüşüne sahiptir
• Yüksek güç uygulaması.

MOS-metal-oksit-yarı iletken-alan etkili-transistör- (MOSFET'ler) -FET'ler

MOSFET, FET transistörünün bir alt sınıflandırmasıdır, kaynak, taban ve boşaltma terminallerini içeren üç terminalli bir cihazdır. MOSFET işlevselliği kanalın genişliğine bağlıdır. Yani kanal genişliği genişse verimli çalışır. Aşağıdakiler bir MOSFET'in özellikleridir,

• Aynı zamanda voltaj kontrolörü olarak da bilinir
• Giriş akımına gerek yoktur
• Yüksek bir giriş empedansı.

Statik İndüksiyon Transistörü

Dikey yönlendirilmiş, yüksek güç ve frekansa sahip üç uçlu bir cihazdır. Statik indüksiyon transistörünün temel avantajı, FET alan etkili transistör ile karşılaştırıldığında daha yüksek bir voltaj arızasına sahip olmasıdır. Aşağıdakiler statik indüksiyon transistörünün özellikleridir,

statik indüksiyon transistörü

• Kanalın uzunluğu kısa
• Gürültü daha az
• Açma ve kapama birkaç saniyedir
• Terminal direnci düşük.

Yalıtımlı Kapılı Bipolar Transistör (IGBT'ler)

Adından da anlaşılacağı gibi, bir IGBT, FET ve BJT transistörünün bir kombinasyonudur ve işlevi, kapısına bağlı olarak transistörün açılıp kapatılabildiği kapısına bağlıdır. Genel olarak invertörler, dönüştürücüler ve güç kaynağı gibi güç elektroniği cihazlarında kullanılırlar. Aşağıdakiler Yalıtımlı Kapılı Bipolar transistörün (IGBT'ler) özellikleridir,

yalıtılmış-geçit-bipolar-transistör- (IGBT'ler)

• Devre girişinde kayıplar daha azdır
• daha yüksek güç kazancı.

Güç Transistörünün Yapısı

Güç Transistörü BJT, alternatif P ve N tipi katmanların birbirine bağlı olduğu geniş bir enine kesit alanına sahip dikey olarak yönlendirilmiş bir cihazdır. Kullanılarak tasarlanabilir P-N-P veya bir N-P-N transistör.

pnp-ve-npn-transistör

Aşağıdaki yapı, üç terminal emitör, taban ve toplayıcıdan oluşan bir P-N-P tipini göstermektedir. Yayıcı terminalin, altında 1016 cm-3 konsantrasyonda orta derecede katkılı bir p-tabakasının ve 1014 cm-3 konsantrasyonunda hafif katkılı bir n-tabakasının bulunduğu yüksek katkılı n-tipi tabakaya bağlandığı yerde; Toplayıcı sürüklenme bölgesinin, cihazın kırılma gerilimine karar verdiği ve altta, 1019 cm-3 konsantrasyonlu yüksek katkılı n-tipi katman olan n + katmana sahip, kollektör sürüklenme bölgesi Kullanıcı arayüzü.

NPN-güç-transistör-yapısı

Güç Transistörünün Çalışması

Güç Transistörü BJT, dört çalışma bölgesinde çalışır.

• Kesim bölgesi
• Aktif bölge
• Yarı doygunluk bölgesi
• Sert doygunluk bölgesi.

N-p-n güç transistörü ters bağlanırsa, bir güç transistörünün kesme modunda olduğu söylenir. önyargı nerede

durum (i): Transistörün baz terminali negatife bağlanır ve transistörün yayıcı terminalleri pozitif bağlanır ve

vaka (lar): Transistörün kollektör terminali, negatife bağlanır ve transistörün taban terminali, baz yayıcı olan pozitife bağlanır ve kollektör-yayıcı, ters eğilimdedir.

güç transistörünün kesme bölgesi

Bu nedenle, IBE = 0 olan transistörün tabanına çıkış akımı akışı olmayacak ve ayrıca kollektörden yayıcıya akan hiçbir çıkış akımı olmayacaktır, çünkü transistörün kapalı durumda olduğunu gösteren IC = IB = 0 bölge kesti. Ancak kaçak akım akışlarının küçük bir kısmı transistörü kollektörden yayıcıya, yani ICEO'ya atar.

Bir transistörün, yalnızca baz yayıcı bölgesi ileri eğilimli ve toplayıcı-temel bölgesi ters önyargılı olduğunda etkin olmayan durumda olduğu söylenir. Bu nedenle, transistörün tabanında bir akım IB akışı ve kollektörden transistörün vericisine akım IC'nin akışı olacaktır. IB arttığında IC de artar.

aktif güç bölgesi transistörü

Baz yayıcı ve kolektör tabanı iletim önyargısında bağlanırsa, bir transistörün yarı doygunluk aşamasında olduğu söylenir. Baz yayıcı ve kolektör tabanı yönlendirme önyargısında bağlanırsa, bir transistörün sert doygunlukta olduğu söylenir.

doygunluk bölgesi güç transistörü

Bir Güç Transistörünün V-I Çıkış Karakteristikleri

Çıktı özellikleri aşağıda gösterildiği gibi grafiksel olarak kalibre edilebilir, burada x ekseni VCE'yi ve y ekseni IC'yi temsil eder.

çıktı özellikleri

• Aşağıdaki grafik, kesme bölgesi, aktif bölge, sert doygunluk bölgesi, yarı doygunluk bölgesi gibi çeşitli bölgeleri temsil etmektedir.
• Farklı VBE değerleri için IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6 farklı akım değerleri vardır.
• Akım akışı olmadığında, transistörün kapalı olduğu anlamına gelir. Ancak ICEO olan birkaç akım akışı.
• Arttırılmış IB değeri için = 0, 1,2, 3, 4, 5. Burada IB0 minimum değer ve IB6 maksimum değerdir. VCE arttığında ICE de biraz artar. IC = ßIB olduğunda, cihaz bir akım kontrol cihazı olarak bilinir. Bu, cihazın belirli bir süre var olan aktif bölgede olduğu anlamına gelir.
• IC maksimuma ulaştığında, transistör doygunluk bölgesine geçer.
• İki doygunluk bölgesine sahip olduğu yerde yarı doygunluk bölgesi ve sert doygunluk bölgesi.
• Bir transistörün yarı doygunluk bölgesinde olduğu söylenir, ancak ve ancak açıktan kapalıya veya kapalıya geçiş hızı hızlıysa. Bu tür doygunluk orta frekanslı uygulamada gözlenir.
• Oysa sert bir doygunluk bölgesinde, transistörün açıktan kapalıya veya kapalı duruma geçmesi için belirli bir süre gerekir. Bu tür doygunluk, düşük frekanslı uygulamalarda gözlenir.

Avantajlar

Power BJT'nin avantajları şunlardır:

• Gerilim kazancı yüksek
• Akımın yoğunluğu yüksek
• İleri voltaj düşük
• Bant genişliği kazancı büyüktür.

Dezavantajları

Güç BJT'nin dezavantajları şunlardır:

• Termal kararlılık düşük
• Daha gürültülü
• Kontrol etmek biraz karmaşık.

Uygulamalar

Power BJT'nin uygulamaları şunlardır:

• Anahtar modlu güç kaynakları ( SMPS )
• Röleler
• Güç amplifikatörleri
• DC - AC dönüştürücüler
• Güç kontrol devreleri.

SSS

1). Transistör ve güç transistörü arasındaki fark nedir?

Bir transistör, üç veya dört terminalli bir elektronik cihazdır; burada, transistörün bir çift terminaline bir giriş akımı uygulandığında, bu transistörün başka bir terminalindeki akımda bir değişiklik gözlemlenebilir. Bir transistör, bir anahtar veya bir amplifikatör gibi davranır.

Oysa bir güç transistörü, devreyi hasardan koruyan bir ısı emici gibi davranır. Normal bir transistörden daha büyük boyuttadır.

2). Hangi transistör bölgesi, onu açıktan kapalıya veya kapalıya daha hızlı geçirir?

Güç transistörü yarı doygunluktayken, açıktan kapalıya veya kapalıya daha hızlı geçiş yapar.

3). NPN veya PNP transistöründe N ne anlama geliyor?

NPN ve PNP tipi transistörde N, kullanılan yük taşıyıcılarının tipini temsil eder, bu, bir N-tipinde çoğunluk yük taşıyıcıları elektronlardır. Bu nedenle, NPN'de iki N-tipi yük taşıyıcı bir P-tipi ile sıkıştırılır ve PNP'de tek N-tipi yük taşıyıcı iki P-tipi yük taşıyıcı arasına sıkıştırılır.

4). Transistörün birimi nedir?

Elektriksel ölçüm için bir transistörün standart birimleri sırasıyla Amper (A), Volt (V) ve Ohm (Ω) 'dir.

5). Transistör ac veya dc üzerinde çalışıyor mu?

Bir transistör, hem AC hem de DC'de çalışabilen, ancak AC'den DC'ye veya DC'den AC'ye dönüştürülemeyen değişken bir dirençtir.

Transistör, bir temel bileşen dijital sistem yapılarına ve işlevselliklerine göre iki tiptedirler. Büyük voltajı ve akımı kontrol etmek için kullanılan transistör bir güç BJT'dir (bipolar transistör) bir güç transistörüdür. Transistöre verilen kaynaklara bağlı olarak 4 bölgede kesme, aktif, yarı doygunluk ve sert doygunlukta çalışan bir gerilim-akım kontrol cihazı olarak da bilinir. Bir güç transistörünün temel avantajı, bir akım kontrol cihazı görevi görmesidir.