Diferentes tipos de transistores e suas funções

Experimente Nosso Instrumento Para Eliminar Problemas





O transistor é um componente ativo e está estabelecendo todos os circuitos eletrônicos. Eles são usados ​​como amplificadores e aparelhos de comutação. Como os amplificadores, eles são usados ​​em níveis altos e baixos, estágios de frequência, osciladores, moduladores, detectores e em qualquer necessidade de circuito para desempenhar uma função. Em circuitos digitais, eles são usados ​​como interruptores. Há um grande número de fabricantes em todo o mundo que produzem semicondutores (os transistores são membros dessa família de aparelhos), então existem exatamente milhares de tipos diferentes. Existem transistores de baixa, média e alta potências, para funcionarem em altas e baixas frequências, para funcionarem com correntes muito altas e ou altas tensões. Este artigo oferece uma visão geral do que é um transistor, diferentes tipos de transistores e suas aplicações.

O que é um transistor

O transistor é um equipamento eletrônico. É feito por meio de um semicondutor do tipo pe n. Quando um semicondutor é colocado no centro entre o mesmo tipo de semicondutores, o arranjo é chamado de transistores. Podemos dizer que um transistor é a combinação de dois diodos, é uma conexão costas com costas. Um transistor é um dispositivo que regula o fluxo de corrente ou tensão e atua como um botão ou portão para sinais eletrônicos.




Tipos de transistores

Tipos de transistores

Os transistores consistem em três camadas de um dispositivo semicondutor , cada um capaz de mover uma corrente. Um semicondutor é um material como o germânio e o silício que conduz eletricidade de uma forma “semi-entusiástica”. É qualquer lugar entre um condutor genuíno, como um cobre e um isolador (semelhante aos fios revestidos de plástico).



Símbolo do Transistor

Uma forma diagramática do transistor n-p-n e p-n-p é exposta. No circuito é usado um formulário de conexão desenhado. O símbolo de seta definiu a corrente do emissor. Na conexão n-p-n, identificamos o fluxo de elétrons para o emissor. Isso significa que a corrente conservadora flui para fora do emissor conforme indicado pela seta de saída. Da mesma forma, pode-se ver que para a conexão p-n-p, a corrente conservadora flui para o emissor conforme mostrado pela seta para dentro na figura.

Transistores PNP e NPN

Transistores PNP e NPN

Existem tantos tipos de transistores e cada um deles varia em suas características e cada um tem suas vantagens e desvantagens. Alguns tipos de transistores são usados ​​principalmente para aplicações de comutação. Outros podem ser usados ​​para comutação e amplificação. Ainda assim, outros transistores estão em um grupo de especialidade próprio, como fototransistores , que reagem à quantidade de luz que incide sobre ele para produzir o fluxo de corrente através dele. Abaixo está uma lista dos diferentes tipos de transistores, veremos as características que os criam

Quais são os dois principais tipos de transistores?

Os transistores são classificados em dois tipos, como BJTs e FETs.


Transistor de junção bipolar (BJT)

Transistores de junção bipolar são transistores constituídos por 3 regiões, a base, o coletor e o emissor. Os transistores de junção bipolar, diferentes transistores FET, são dispositivos controlados por corrente. Uma pequena corrente entrando na região de base do transistor causa um fluxo de corrente muito maior do emissor para a região do coletor. Os transistores de junção bipolar vêm em dois tipos principais, NPN e PNP. Um transistor NPN é aquele em que a maioria dos portadores de corrente são elétrons.

O elétron que flui do emissor para o coletor forma a base da maior parte do fluxo de corrente através do transistor. Os outros tipos de carga, buracos, são uma minoria. Os transistores PNP são o oposto. Em transistores PNP, a maioria dos orifícios da portadora atual. Os transistores BJT estão disponíveis em dois tipos, nomeadamente PNP e NPN

Pinos do transistor de junção bipolar

Pinos do transistor de junção bipolar

Transistor PNP

Este transistor é outro tipo de BJT - Bipolar Junction Transistors e contém dois materiais semicondutores do tipo p. Esses materiais são divididos por uma fina camada semicondutora do tipo n. Nesses transistores, os portadores de carga majoritários são buracos, enquanto os portadores de carga minoritários são elétrons.

Neste transistor, o símbolo de seta indica o fluxo de corrente convencional. A direção do fluxo de corrente neste transistor é do terminal emissor para o terminal coletor. Este transistor será LIGADO assim que o terminal da base for arrastado para BAIXO em comparação com o terminal do emissor. O transistor PNP com um símbolo é mostrado abaixo.

NPN Transistor

NPN também é um tipo de BJT (Bipolar Junction Transistors) e inclui dois materiais semicondutores do tipo n que são divididos por uma fina camada semicondutora do tipo p. No transistor NPN, os portadores de carga majoritários são elétrons, enquanto os portadores de carga minoritários são lacunas. O fluxo de elétrons do terminal emissor para o terminal coletor formará o fluxo de corrente dentro do terminal base do transistor.

No transistor, a menor quantidade de fornecimento de corrente no terminal de base pode causar o fornecimento de grande quantidade de corrente do terminal emissor para o coletor. Atualmente, os BJTs comumente usados ​​são transistores NPN, já que a mobilidade dos elétrons é maior em comparação com a mobilidade dos buracos. O transistor NPN com um símbolo é mostrado abaixo.

Transistor de efeito de campo

Transistores de efeito de campo são formados por 3 regiões, um portão, uma fonte e um dreno. Diferentes transistores bipolares, FETs são dispositivos controlados por tensão. Uma tensão colocada no portão controla o fluxo de corrente da fonte para o dreno do transistor. Os transistores de efeito de campo têm uma impedância de entrada muito alta, de vários mega ohms (MΩ) de resistência a valores muito, muito maiores.

Esta alta impedância de entrada faz com que eles tenham muito pouca corrente passando por eles. (De acordo com a lei do ohm, a corrente é inversamente afetada pelo valor da impedância do circuito. Se a impedância for alta, a corrente é muito baixa.) Portanto, ambos os FETs consomem muito pouca corrente da fonte de alimentação do circuito.

Transistores de efeito de campo

Transistores de efeito de campo

Assim, isso é ideal porque eles não perturbam os elementos de alimentação do circuito original aos quais estão conectados. Eles não farão com que a fonte de alimentação seja carregada. A desvantagem dos FETs é que eles não fornecem a mesma amplificação que poderia ser obtida com transistores bipolares.

Os transistores bipolares são superiores no fato de que fornecem maior amplificação, embora os FETs sejam melhores porque causam menos carga, são mais baratos e mais fáceis de fabricar. Os transistores de efeito de campo vêm em 2 tipos principais: JFETs e MOSFETs. JFETs e MOSFETs são muito semelhantes, mas os MOSFETs têm valores de impedância de entrada ainda mais altos do que os JFETs. Isso causa ainda menos carga em um circuito. Os transistores FET são classificados em dois tipos: JFET e MOSFET.

JFET

O JFET significa transistor de efeito de campo de junção. Isso é simples, bem como um tipo inicial de transistores FET que são utilizados como resistores, amplificadores, interruptores, etc. Este é um dispositivo controlado por tensão e não usa nenhuma corrente de polarização. Uma vez que a tensão é aplicada entre os terminais de porta e fonte, ela controla o fluxo de corrente entre a fonte e o dreno do transistor JFET.

O Transistor de efeito de campo de junção (JUGFET ou JFET) não tem junções PN, mas em seu lugar tem uma parte estreita de material semicondutor de alta resistividade formando um 'Canal' de silício do tipo N ou P para a maioria dos portadores fluir com duas conexões elétricas ôhmicas em ambas as extremidades normalmente chamadas de Dreno e Fonte, respectivamente.

Transistores de efeito de campo de junção

Transistores de efeito de campo de junção

Existem duas configurações básicas de um transistor de efeito de campo de junção, o JFET do canal N e o JFET do canal P. O canal do JFET do canal N é dopado com impurezas doadoras, o que significa que o fluxo de corrente através do canal é negativo (daí o termo canal N) na forma de elétrons. Esses transistores são acessíveis nos tipos de canal P e canal N.

MOSFET

MOSFET ou Transistor de efeito de campo de semicondutor de óxido de metal é mais freqüentemente usado entre todos os tipos de transistores. Como o nome sugere, inclui o terminal do portão de metal. Este transistor inclui quatro terminais como fonte, dreno, porta e substrato ou corpo.

MOSFET

MOSFET

Em comparação com o BJT e o JFET, os MOSFETs têm vários benefícios, pois fornecem alta impedância i / p, bem como baixa impedância o / p. Os MOSFETs são usados ​​principalmente em circuitos de baixa potência, especialmente durante o projeto de chips. Esses transistores estão disponíveis em dois tipos, como esgotamento e aprimoramento. Além disso, esses tipos são categorizados em tipos de canal P e canal N.

O principal características do FET inclui o seguinte.

  • É unipolar porque os portadores de carga, como elétrons ou lacunas, são responsáveis ​​pela transmissão.
  • No FET, a corrente de entrada fluirá por causa da polarização reversa. Portanto, a impedância de entrada deste transistor é alta.
  • Quando a tensão o / p do transistor de efeito de campo é controlada pela tensão de entrada da porta, esse transistor é chamado de dispositivo controlado por tensão.
  • Na via de condução, não existem cruzamentos presentes. Portanto, os FETs têm menos ruído em comparação com os BJTs.
  • A caracterização do ganho pode ser feita com transcondutância porque é a relação entre a mudança da corrente o / p e a mudança da tensão de entrada
  • A impedância o / p do FET é baixa.

Vantagens do FET

As vantagens do FET em comparação com o BJT incluem o seguinte.

  • FET é um dispositivo unipolar, enquanto o BJT é um dispositivo bipolar
  • FET é um dispositivo acionado por tensão, enquanto o BJT é um dispositivo acionado por corrente
  • A impedância i / p do FET é alta, enquanto o BJT tem baixa
  • O nível de ruído do FET é baixo em comparação com o BJT
  • No FET, a estabilidade térmica é alta, enquanto no BJT é baixa.
  • A caracterização do ganho do FET pode ser feita através da transcondutância, enquanto no BJT com ganho de tensão

Aplicações de FET

As aplicações do FET incluem o seguinte.

  • Esses transistores são usados ​​em diferentes circuitos para diminuir o efeito de carregamento.
  • Eles são usados ​​em vários circuitos, como Osciladores de mudança de fase, Voltímetros e amplificadores de buffer.

Terminais FET

O FET tem três terminais como fonte, porta e dreno que não são semelhantes aos terminais do BJT. No FET, o terminal Fonte é semelhante ao terminal Emissor do BJT, enquanto o terminal Gate é semelhante ao terminal Base e o terminal Dreno para o terminal Coletor.

Terminal Fonte

  • No FET, o terminal de origem é aquele através do qual as portadoras de carga entram no canal.
  • Isso é semelhante ao terminal emissor do BJT
  • O terminal de origem pode ser representado com 'S'.
  • O fluxo de corrente através do canal no terminal de origem pode ser especificado como IS.
    Terminal de portão
  • Em um FET, o terminal Gate desempenha uma função essencial para controlar o fluxo de corrente em todo o canal.
  • O fluxo de corrente pode ser controlado através do terminal da porta, fornecendo uma tensão externa a ele.
  • O terminal de porta é uma mistura de dois terminais que são conectados internamente e fortemente dopados. A condutividade do canal pode ser modulada através do terminal Gate.
  • Isso é semelhante ao terminal de base do BJT
  • O terminal do portão pode ser representado com 'G'.
  • O fluxo de corrente através do canal no terminal Gate pode ser especificado como IG.

Terminal de drenagem

  • No FET, o terminal de dreno é aquele pelo qual as portadoras saem do canal.
  • Isso é análogo ao terminal coletor em um Transistor de Junção Bipolar.
  • A tensão de drenagem para a fonte é designada como VDS.
  • O terminal de drenagem pode ser designado como D.
  • O fluxo de corrente se afastando do canal no terminal de drenagem pode ser especificado como ID.

Diferentes tipos de transistores

Existem diferentes tipos de transistores disponíveis com base na função, como sinal fraco, comutação pequena, potência, alta frequência, fototransistor, UJT. Alguns tipos de transistores são usados ​​principalmente para amplificação ou para fins de comutação.

Tipos de pequenos sinais de transistores

Transistores de sinal pequenos são usados ​​principalmente para amplificar sinais de baixo nível, mas também podem funcionar bem como interruptores. Esses transistores estão disponíveis por meio de um valor hFE, que especifica como um transistor amplifica os sinais de entrada. A faixa de valores típicos de hFE é de 10 a 500, incluindo as faixas de classificação de corrente de coletor mais alta (Ic) de 80 mA a 600mA.

Esses transistores estão disponíveis em duas formas, como PNP e NPN. As freqüências de operação mais altas deste transistor vão de 1 a 300 MHz. Esses transistores são usados ​​para amplificar pequenos sinais, como alguns volts e simplesmente quando um ampere milimétrico de corrente é usado. Um transistor de potência é aplicável uma vez que uma grande tensão, assim como uma corrente, é usada.

Pequenos tipos de transistores de comutação

Transistores de comutação pequenos são usados ​​como interruptores e também como amplificadores. Os valores típicos de hFE para esses transistores variam de 10 a 200, incluindo as classificações de corrente de coletor mínimas que variam de 10 mA a 1000mA. Esses transistores estão disponíveis em duas formas, como PNP e NPN

Esses transistores não são capazes de amplificação de pequenos sinais de transistores, que podem incluir até 500 amplificações. Portanto, isso tornará os transistores mais úteis para chaveamento, embora possam ser usados ​​como amplificadores para fornecer ganho. Se você precisar de ganho adicional, esses transistores funcionarão melhor como amplificadores.

Transistores de força

Esses transistores são aplicáveis ​​onde muita energia é usada. O terminal coletor deste transistor é aliado ao terminal de base de metal para que funcione como um dissipador de calor para dissolver o excesso de energia. A faixa de classificações de energia típicas varia principalmente de aproximadamente 10 W a 300 W, incluindo classificações de frequência que variam de 1 MHz a 100 MHz.

Transistor de potência

Transistor de potência

Os valores da corrente de coletor mais alta variarão entre 1A - 100 A. Os transistores de potência estão disponíveis nas formas PNP e NPN, enquanto o transistor Darlington vem nas formas PNP ou NPN.

Tipos de transistores de alta frequência

Transistores de alta frequência são usados ​​especialmente para pequenos sinais que funcionam em altas frequências e usados ​​em aplicações de chaveamento baseadas em alta velocidade. Esses transistores são aplicáveis ​​em sinais de alta frequência e devem ser capazes de ligar / desligar em velocidades extremamente altas.

As aplicações de transistores de alta frequência incluem principalmente HF, UHF, VHF, MATV e amplificador CATV, bem como aplicações de oscilador. A faixa de classificação de frequência máxima é de cerca de 2.000 MHz e as correntes de coletor mais altas variam de 10 mA a 600 mA. Eles podem ser obtidos nos formatos PNP e NPN.

Fototransistor

Esses transistores são sensíveis à luz e um tipo comum desse transistor se parece com um transistor bipolar, onde o fio base desse transistor é removido e também alterado por uma região sensível à luz. Portanto, esta é a razão pela qual um fototransistor inclui simplesmente dois terminais no lugar dos três terminais. Assim que a região externa for mantida à sombra, o dispositivo será desligado.

Fototransistor

Fototransistor

Basicamente, não há fluxo de corrente das regiões do coletor para o emissor. Mas, sempre que a região sensível à luz é exposta à luz do dia, uma pequena quantidade de corrente de base pode ser produzida para controlar um coletor muito alto para a corrente emissora.

Semelhante aos transistores normais, eles podem ser FETs e BJTs. Os FETs são transistores sensíveis à luz, não como os transistores fotobipolares, os FETs fotográficos utilizam luz para produzir uma tensão de porta que é usada principalmente para controlar uma corrente de fonte de drenagem. Eles são muito sensíveis às mudanças na luz, bem como mais delicados em comparação com os fototransistores bipolares.

Tipos de unijunção de transistores

Os transistores de unijunção (UJTs) incluem três condutores que funcionam completamente como interruptores elétricos, portanto, não são utilizados como amplificadores. Geralmente, os transistores funcionam como uma chave e também como um amplificador. Porém, um UJT não dá nenhum tipo de amplificação devido ao seu design. Portanto, não foi projetado para fornecer tensão suficiente, caso contrário, corrente.

Os terminais desses transistores são B1, B2 e um terminal emissor. A operação deste transistor é simples. Quando existe tensão entre seu emissor ou terminal de base, então haverá um pequeno fluxo de corrente de B2 para B1.

Transistor Unijunction

Transistor Unijunction

Os condutores de controle em outros tipos de transistores fornecerão uma pequena corrente adicional, ao passo que em UJT é exatamente o oposto. A fonte primária do transistor é sua corrente de emissor. O fluxo de corrente de B2 para B1 é simplesmente uma pequena quantidade de toda a corrente combinada, o que significa que os UJTs não são apropriados para amplificação, mas são adequados para comutação.

Transistor bipolar de heterojunção (LGBT)

Os transistores bipolares (HBTs) de heterojunção AlgaAs / GaAs são usados ​​para aplicações de microondas analógicas e digitais com frequências tão altas quanto a banda Ku. Os HBTs podem fornecer velocidades de comutação mais rápidas do que os transistores bipolares de silício, principalmente devido à resistência de base reduzida e à capacitância do coletor para o substrato. O processamento de HBT requer litografia menos exigente do que os FETs de GaAs, portanto, os HBTs podem ser fabricados com valor inestimável e podem fornecer melhor rendimento litográfico.

Essa tecnologia também pode fornecer tensões de ruptura mais altas e correspondência de impedância de banda larga mais fácil do que os FETs de GaAs. Na avaliação com transistores de junção bipolar de Si (BJTs), os HBTs mostram melhor apresentação em termos de eficiência de injeção do emissor, resistência de base, capacitância do emissor de base e frequência de corte. Eles também apresentam boa linearidade, baixo ruído de fase e alta eficiência agregada. Os HBTs são usados ​​em aplicações lucrativas e de alta confiabilidade, como amplificadores de potência em telefones móveis e drivers de laser.

Darlington Transistor

Um transistor Darlington, às vezes chamado de “par Darlington”, é um circuito de transistor feito de dois transistores. Sidney Darlington inventou isso. É como um transistor, mas tem uma capacidade muito maior de ganhar corrente. O circuito pode ser feito de dois transistores discretos ou pode estar dentro de um circuito integrado.

O parâmetro hfe com um Transistor darlington é cada transistor hfe multiplicado mutuamente. O circuito é útil em amplificadores de áudio ou em uma sonda que mede uma corrente muito pequena que passa pela água. É tão sensível que pode captar a corrente na pele. Se você conectá-lo a um pedaço de metal, pode construir um botão sensível ao toque.

Darlington Transistor

Darlington Transistor

Schottky Transistor

Um transistor Schottky é uma combinação de um transistor e um diodo Schottky que evita que o transistor sature, desviando a corrente de entrada extrema. Também é chamado de transistor com grampo Schottky.

Transistor de emissor múltiplo

Um transistor de emissor múltiplo é um transistor bipolar especializado frequentemente usado como entradas de lógica do transistor (TTL) NAND portas lógicas . Os sinais de entrada são aplicados aos emissores. A corrente do coletor para de fluir simplesmente, se todos os emissores forem acionados pela alta tensão lógica, realizando assim um processo lógico NAND usando um único transistor. Os transistores de múltiplos emissores substituem os diodos do DTL e concordam com a redução do tempo de chaveamento e dissipação de energia.

MOSFET de porta dupla

Uma forma de MOSFET que é particularmente popular em várias aplicações de RF é o MOSFET de porta dupla. O MOSFET de porta dupla é usado em muitas RF e outras aplicações onde duas portas de controle são necessárias em série. O MOSFET de porta dupla é fundamentalmente uma forma de MOSFET em que duas portas são feitas ao longo do comprimento do canal, uma após a outra.

Desta forma, ambas as portas influenciam o nível de corrente que flui entre a fonte e o dreno. Na verdade, a operação MOSFET de porta dupla pode ser considerada a mesma que dois dispositivos MOSFET em série. Ambas as portas afetam a operação geral do MOSFET e, portanto, a saída. O MOSFET de porta dupla pode ser usado em muitas aplicações, incluindo mixers / multiplicadores de RF, amplificadores de RF, amplificadores com controle de ganho e semelhantes.

Avalanche Transistor

Um transistor de avalanche é um transistor de junção bipolar projetado para processar na região de suas características de voltagem coletor-corrente / coletor-emissor além da voltagem de ruptura coletor-emissor, chamada de região de ruptura de avalanche. Esta região é caracterizada pela quebra de avalanche, uma ocorrência semelhante à descarga de Townsend para gases e resistência diferencial negativa. A operação na região de ruptura da avalanche é chamada de operação no modo avalanche: ela dá aos transistores de avalanche a capacidade de alternar correntes muito altas com menos de um nanossegundo de aumento e queda (tempos de transição).

Transistores não especialmente projetados para o propósito podem ter propriedades de avalanche razoavelmente consistentes, por exemplo, 82% das amostras do switch de alta velocidade 15V 2N2369, fabricado ao longo de um período de 12 anos, foram capazes de gerar pulsos de avalanche com um tempo crescente de 350 ps ou menos, usando uma fonte de alimentação de 90 V como Jim Williams escreve.

Transistor de Difusão

Um transistor de difusão é um transistor de junção bipolar (BJT) formado pela difusão de dopantes em um substrato semicondutor. O processo de difusão foi implementado depois da junção da liga e os processos de junção crescidos para fazer BJTs. Bell Labs desenvolveu o primeiro protótipo de transistores de difusão em 1954. Os transistores de difusão originais eram transistores de base difusa.

Esses transistores ainda tinham emissores de liga e, às vezes, coletores de liga como os transistores de junção de liga anteriores. Apenas a base foi difundida no substrato. Às vezes, o substrato produzia o coletor, mas em transistores como os transistores difusos de micro-liga da Philco, o substrato era a maior parte da base.

Aplicações de tipos de transistores

A aplicação apropriada de semicondutores de potência requer uma compreensão de suas classificações máximas e características elétricas, informações que são apresentadas na ficha de dados do dispositivo. Boas práticas de projeto empregam limites de folha de dados e não informações obtidas de pequenos lotes de amostra. Uma classificação é um valor máximo ou mínimo que define um limite na capacidade do dispositivo. Agir acima de uma classificação pode resultar em degradação irreversível ou falha do dispositivo. As classificações máximas significam as capacidades extremas de um dispositivo. Eles não devem ser usados ​​como circunstâncias de projeto.

Uma característica é uma medida de desempenho do dispositivo sob condições operacionais individuais expressa por valores mínimos, característicos e / ou máximos ou revelados graficamente.

Portanto, isso é tudo sobre o que é um transistor e os diferentes tipos de transistores e suas aplicações. Esperamos que você tenha uma melhor compreensão deste conceito ou para implementar projetos elétricos e eletrônicos , dê suas sugestões valiosas, comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, qual é a função principal de um transistor?