Транзистор: виды, применение и принципы работы

Развитие транзисторных технологий

Несмотря на миниатюрность и экономичность, первые транзисторы отличались высоким уровнем шумов, маленькой мощностью, нестабильностью характеристик во времени и сильной зависимостью параметров от температуры. Точечный транзистор, не являясь монолитной конструкцией, был чувствителен к ударам и вибрациям. Фирма-создатель Bell Telephone Laboratories не оценила перспективы нового прибора, выгодных военных заказов не ожидалось, поэтому лицензия на изобретение вскоре начала продаваться всем желающим за 25 тыс. долларов. В 1951 году был создан плоскостной транзистор, конструктивно представляющий собой монолитный кристалл полупроводника, и примерно в это же время появились первые транзисторы на основе кремния. Характеристики транзисторов быстро улучшались, и вскоре они стали активно конкурировать с электронными радиолампами.

За 30 лет развития, транзисторы почти полностью вытеснили электронные лампы и стали основой полупроводниковых интегральных схем, благодаря этому, электронная техника стала более экономичной, функциональной и миниатюрной. Транзисторы и интегральные схемы на их основе вызвали бурное развитие компьютерной техники. В начале 21-го века транзистор стал одним из самых массовых изделий, производимых человечеством. В 2013 году на каждого жителя Земли было выпущено около 15 миллиардов транзисторов (большинство из них — в составе интегральных схем).

С появлением интегральных микросхем началась борьба за уменьшение размера элементарного транзистора. В 2012 году самые маленькие транзисторы содержали считанные атомы вещества. Транзисторы стали основной частью компьютеров и других цифровых устройств. В некоторых конструкциях процессоров их количество превышало миллиард штук.

Характеристики и распиновка 2n3055

Как и другие транзисторы, El 2N3055 имеет 3 подключения для эмиттера, базы и коллектора. Мы уже обсуждали это в других статьях о транзисторах. Поэтому ноль сомнений в распиновке этого NPN транзистора. Конфигурация аналогична контакту 1 для базы, который будет использоваться в качестве переключателя для тока, проходящего через полупроводник или нет, контакт 2 является эмиттером (обычно соединенным с GND или землей), а коллектор, который на самом деле является TAB так как третьего пина нет (нормально подключен к питанию).

Можно использовать транзистор 2n3055 для цепей средней мощности, он безопасен, он имеет низкое насыщение между напряжением коллектор-эмиттер, доступна упаковка без свинца, он имеет коэффициент усиления более 70 hFE для постоянного тока (линейный), максимальное напряжение, которое может выдерживать или пропускать коллектор и эмиттер — 60 В для постоянного тока, такой же максимальный ток, который может проходить через коллектор, составляет 15 А.

Теме статьи:
Транзистор BC547: все, что вам нужно знать

Для базы ограничения в обоих случаях составляют 7 В (база-эмиттер) и 7 А постоянного тока. В случае наличия напряжения между коллектором и базой оно может достигать 100 В. Если мы посмотрим на температуру, при которой он может работать, диапазон будет между От -65 до + 200ºC. Таким образом, он без проблем работает при экстремальных температурах, что терпят не все электронные устройства, особенно если вы посмотрите на максимальную поддерживаемую температуру

Кстати, по рассеиваемой мощности она достигает 115Вт, что немаловажно ..

Обзор функций:

• Тип: NPN
• Для цепей средней мощности
• Увеличение 70 hFE
• Коллектор-эмиттер 60в DC
• Ток коллектора 15 А постоянного тока
• База-эмиттер 7в
• База 7А
• Коллектор-база 100в
• Рабочая температура от -65 до + 200ºC
• Рассеиваемая мощность 115 Вт
• Металлическая оболочка

Эквивалентные и дополнительные

Для 2n3055 есть эквивалентные транзисторы. Вы можете использовать их как заменители типа 2n6673 и 2n6675. Другие подобные транзисторы, хотя и не такие, — это MJ10023, BUX98 и BDW51. Вы можете без проблем использовать их в своих схемах в качестве альтернативы, теперь вы должны хорошо прочитать таблицы данных всех из них, чтобы увидеть возможные различия, поскольку они могут быть разными в некоторых случаях и могут создавать проблемы в крайних случаях.

Если вам интересно о дополнительный, то есть наоборот, вы можете увидеть MJ2955. В данном случае это почти сестринский транзистор, идентичный по многим характеристикам, описанным в предыдущем разделе, но это биполярный PNP вместо NPN. Знание дополнений иногда может очень помочь нам в составлении схем, поэтому мы всегда включаем их в наши сообщения.

Даташит

к безопасно составлять схемы и поддерживать поддерживаемые диапазоны Для этого устройства вы должны увидеть спецификации этих устройств. Они могут быть изготовлены самыми разными производителями, и у всех из них есть свои спецификации, в которых могут быть некоторые различия. Freescale, STMicroelectronics и Siemens — одни из самых известных производителей, хотя их больше.

Теме статьи:
Транзистор 2Н2222: все, что нужно знать

Так что ваши будущие схемы переключения мощности, усилители, ШИМ, регуляторы, усилители сигналов и т. Д. схем, которые могут быть составлены с помощью 2n3055, вы можете получить спецификации здесь:

• Различные таблицы данных от различных производителей.
• Компания ON Semiconductor 2n3055: поскольку в других случаях мы использовали техническое описание ON Semiconductor для других электронных устройств, вот техническое описание этой компании для рассматриваемого транзистора …

Сравнение с электронными лампами

До разработки транзисторов вакуумные (электронные) лампы (или просто «лампы») были основными активными компонентами электронного оборудования. По принципу управления наиболее родственен электронной лампе полевой транзистор, многие соотношения, описывающие работу ламп, пригодны и для описания работы полевых транзисторов.

Радиолампа 6Ф12П

Многие схемы, разработанные для ламп, стали применяться для транзисторов и получили развитие, поскольку электронные лампы имеют только один тип проводимости — электронный, а транзисторы могут иметь как электронный, так и дырочный тип проводимости. Так называемый эквивалент воображаемой «позитронной лампы». Это привело к широкому использованию комплементарных схем (КМОП).

Преимущества

Основные преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих предшественников (вакуумные лампы) в большинстве электронных устройств:

• малые размеры и небольшой вес, что способствует развитию миниатюризации электронных устройств;
• высокая степень автоматизации и групповой характер операций на многих этапах технологического процесса изготовления, что ведёт к постоянному снижению удельной стоимости при массовом производстве;
• низкие рабочие напряжения, что позволяет использовать транзисторы в небольших по габаритам и энерговооружённости электронных устройствах с питанием от малогабаритных электрохимических источников тока;
• не требуется дополнительного времени на разогрев катода после включения, что позволяет достичь почти мгновенной готовности к работе транзисторных устройств, сразу после подачи питания;
• малая, по сравнению с лампами, рассеиваемая мощность, в том числе из-за отсутствия разогрева катода, что способствует повышению энергоэффективности, облегчает отвод избыточного тепла и позволяет повышать компактность устройств;
• высокая надёжность и большая физическая прочность, стойкость к механическим ударам и вибрации, что позволяет избежать проблем при использовании устройств в условиях любых ударных и вибрационных нагрузок;
• очень продолжительный срок службы — некоторые транзисторные устройства находились в эксплуатации более 50 лет и при этом не потеряли своей работоспособности;
• возможность объединения множества элементов в едином миниатюрном конструктивном модуле позволяет значительно повысить степень интеграции и облегчает разработку комбинированных схем высокой сложности, что не представляется возможным с вакуумными лампами.

Уменьшение размеров радиоэлементов

Недостатки

• Обычные кремниевые транзисторы не работают при напряжениях выше 1 кВ, вакуумные лампы могут работать с напряжениями на несколько порядков выше 1 кВ. Для коммутации цепей с напряжением свыше 1 кВ разработаны IGBT транзисторы.
• Применение транзисторов в мощных радиовещательных и СВЧ передатчиках нередко, оказывается, технически и экономически нецелесообразным: требуется параллельное включение и согласование многих сравнительно маломощных усилителей. Мощные и сверхмощные генераторные лампы с воздушным или водяным охлаждением анода, а также магнетроны, клистроны, лампы бегущей волны(ЛБВ) обеспечивают лучшее соотношение частотных характеристик, мощностей и приемлемой стоимости.
• Транзисторы значительно более уязвимы, чем вакуумные лампы, к действию сильных электромагнитных импульсов, которые, в том числе, являются одним из поражающих факторов ядерного взрыва;
• Чувствительность к радиации и воздействию космических излучений. Для работы в космосе созданы специальные радиационно-стойкие микросхемы для электронных устройств космических аппаратов.

Модификации транзистора 2N3904

Практически все изделия с кодом 2N3904 многочисленных производителей обладают завидной повторяемостью электрических и временных параметров. Некоторые отличия наблюдаются в параметрах, характеризующих динамические свойства транзистора (f_T, С_obo), и которые вполне могут быть отнесены к расхождениям в методиках контроля этих параметров у производителя.

Модель	Тип корпуса	PC	Другие параметры	Производитель
2N3904	TO-92	0,625	Tj = от -55°C до +150°C	Motorola
2N3904 S	SOT-23	0,35	Tj = от -55°C до +150°C	KEC (Korea Electronics)
2N3904 E	ESM	0,1
2N3904 U	USM
2N3904 V	VSM
2N3904 S	SOT-23	0,225	FS (First Silicon)
2N3904 U	SOT-323	0,15
2N3904 N	TO-92N	0,4	AUK Semiconductor
MMBT 3904	SOT-23	0,35	Fairchild Semiconductor
PZT 3904	SOT-223	1
2N3904 – T18	TO-18	0,31	Tj = от -63°C до +200°C	SEME LAB

2N2905 Datasheet (PDF)

..1. 2n2905 2n2905a cnv 2.pdf Size:55K _philips

DISCRETE SEMICONDUCTORSDATA SHEETbook, halfpageM3D1112N2905; 2N2905APNP switching transistors1997 May 28Product specificationSupersedes data of September 1994File under Discrete Semiconductors, SC04Philips Semiconductors Product specificationPNP switching transistors 2N2905; 2N2905AFEATURES PINNING High current (max. 600 mA)PIN DESCRIPTION Low voltage (max.

..2. 2n2905.pdf Size:70K _advanced-semi

SILICON PNP TRANSISTORDESCRIPTION:The 2N2905A is Designed forPACKAGE STYLE TO- 39General Purpose Amplifier andSwitching ApplicationsMAXIMUM RATINGSI 600 mAV -60 VP 3.0 W @ T = 25 CT -65 C to +200 C1= E I ER 2 = BASET -65 C to +200 C3 = C LLEC R 58 C/W 1. Y CHARACTERISTICS = 25 CSYMBOL TEST CONDITIONS MINIMUM TYPICAL MAXIMUM UNITSBVCEO I = 1

0.1. 2n2905a 2n2907a.pdf Size:727K _st

2N2905A2N2907ASMALL SIGNAL PNP TRANSISTORSDESCRIPTION The 2N2905A and 2N2907A are silicon PlanarEpitaxial PNP transistors in Jedec TO-39 (for2N2905A) and in Jedec TO-18 (for 2N2907A)metal case. They are designed for high speedsaturated switching and general purposeapplications.TO-18 TO-39INTERNAL SCHEMATIC DIAGRAMABSOLUTE MAXIMUM RATINGSSymbol Parameter Value Unit

0.2. 2n2904-2n2905-2n2906-2n2907.pdf Size:73K _st

2N2904/2N29052N2906/2N2907GENERAL PURPOSE AMPLIFIERS AND SWITCHESDESCRIPTIONThe 2N2904, 2N2905, 2N2906 and 2N2907 are si-licon planar epitaxial PNP transistors in Jedec TO-39 (for 2N2904, 2N2905) and in Jedec TO-18 (for2N2906 and 2N2907) metal cases. They are desi-gned for high-speed saturated switching and gene-ral purpose applications.2N2904/2N2905 approved to CECC 50002-

 0.3. 2n2904-a 2n2905-a.pdf Size:59K _central

145 Adams Avenue, Hauppauge, NY 11788 USATel: (631) 435-1110 Fax: (631) 435-1824

0.4. 2n2905a to-39.pdf Size:229K _mcc

MCCTMMicro Commercial ComponentsOrdering Information : Device Packing Part Number-BP Bulk;50pcs/Box ***IMPORTANT NOTICE*** Micro Commercial Components Corp. reserves the right to make changes without further notice to any product herein to make corrections, modifications , enhancements , improvements , or other changes . Micro Commercial Components Corp . does not assume any

 0.5. 2n2905acsm.pdf Size:361K _semelab

SILICON PLANAR EPITAXIAL PNP TRANSISTOR 2N2905ACSM Low Power, High Speed Saturated Switching Hermetic Surface Mounted Package. Ideally suited for High Speed Switching and General Purpose Applications Screening Options Available ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (TA = 25C unless otherwise stated) VCBO Collector Base Voltage -60V VCEO Collector Emitter Vol

Принцип действия транзистора

В активном режиме работы, транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку.

В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере проходят через открытый переход эмиттер-база в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер.

Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и очень слабо легированной, большая часть электронов, инжектированная из эмиттера диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб+Iк).

Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк=α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999, чем больше коэффициент, тем лучше транзистор. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер.

В широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β=α/(1-α)=(10-1000). Т.о. изменяя малый ток базы можно управлять значительно большим током коллектора.

Биполярный транзистор – электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, предназначенный для усиления, преобразования и генерации электрических сигналов. Вся конструкция выполняется на пластине кремния, либо германия, либо другого полупроводника, в которой созданы три области с различными типами электропроводности.

Средняя область называется базой, одна из крайних областей – эмиттером, другая – коллектором. Соответственно в транзисторе два p-n-перехода: эмиттерный – между базой и эмиттером и коллекторный – между базой и коллектором.

Область базы должна быть очень тонкой, гораздо тоньше эмиттерной и коллекторной областей (на рисунке это показано непропорционально). От этого зависит условие хорошей работы транзистора. Транзистор работает в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах.

При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном – обратное. В режиме отсечки на оба перехода подано обратное напряжение. Если на эти переходы подать прямое напряжение, то транзистор будет работать в режиме насыщения.

Типы биполярных транзисторов.

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).

Технические характеристики

2N3055 являются низкочастотным транзистором. Вместе с тем считается, что типовая граничная частота его перехода находится в диапазоне 3-6 МГц. Но так было не всегда. Впервые данный параметр на устройства появился в техописаниях компании RCA в 1971 г. и составлял всего 0,8 МГц. Постепенно он рос, вместе с совершенствованием технического процесса изготовления. В 1977 г принял современное значение в 2,5 МГц.

Основные параметры рассматриваемого транзистора, с момента начала его производства (с 1967 г.) практически не изменялись. У разных производителей могут быть они могут незначительно отличатся. Вот типовые значения максимально допустимых эксплуатационных характеристик 2N3055:

• предельное напряжение К-Б (V_{КБО макс}) до 100 В, при разомкнутой цепи Э;
• предельное напряжение К-Э (V_{КЭО макс}) до 70 В, при обрыве на Б;
• максимальный коллекторный ток (I_Кмакс) до 15 А;
• рассеиваемая мощность (P_Кмакс) до 115 Вт;
• статический коэффициент передачи тока (H_FE) 20 … 70;
• температура перехода (T_К) до 200 oC, хранения (Т_Хран) -65…+200 oC.

Превышение любого из этих значений может привести к выходу устройства из строя. С повышением температуры окружающей среды рассеиваемая мощность падает линейно.

Аналоги

Самым популярным российским аналогом 2N3055 считается мощный биполярный транзистор KT819ГM от АО «ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ». От зарубежных производителей, в качестве замены можно использовать современный варианты с большим номинальным напряжением 2N3055HV (VКЭО = 100 В), MJ15015G (VКЭО = 120 В). Хорошей альтернативой является: T2N6371HV

Стоит обратить внимание на появившиеся в настоящее время версии в пластиковом корпусе ТО-3PN типа TIP3055 с мощностью до 90 Вт

В 70-хх компания Philips выпускала очень похожие устройства с маркировкой BDY20 (V_КЭО до 60 В) и позиционировала их для применения в аппаратуре Hi-Fi. Очень надежными и качественными эквивалентами у радиолюбителей до сих пор считаются KD502, KD503 бывшего Чехословацского производителя Teslа. К сожалению найти их сейчас очень сложно, так как они больше не выпускаются, а предприятие после распада СССР пришло в упадок.

Комплементарная пара

У устройства есть комплементарная пара MJ2955 с переходом типа PNP. По своим параметрам, кроме кремниевой структуры, он является почти полной копией транзистора 2N3055. Применяется вместе с ним в выходных каскадах мощных усилителей до 40 Вт с нагрузкой до 8 Ом, и 60 Вт на 4 Ом.

По материалу и конструкции корпуса

Металлический и пластмассовый корпус

Прочие типы

• Одноэлектронные транзисторы содержат квантовую точку (т. н. «остров») между двумя туннельными переходами. Ток туннелирования управляется напряжением на затворе, связанном с ним ёмкостной связью.
• Биотранзистор.

Выделение по некоторым характеристикам

Транзисторы BISS (Breakthrough in Small Signal, дословно — «прорыв в малом сигнале») — биполярные транзисторы с улучшенными малосигнальными параметрами. Существенное улучшение параметров транзисторов BISS достигнуто за счёт изменения конструкции зоны эмиттера. Первые разработки этого класса устройств также носили наименование «микротоковые приборы».

RET транзисторы

Транзисторы со встроенными резисторами RET (Resistor-equipped transistors) — биполярные транзисторы со встроенными в один корпус с кристаллом резисторами. RET — это транзистор общего назначения со встроенным одним или двумя резисторами. Такая конструкция транзистора позволяет сократить количество внешних навесных компонентов и минимизирует необходимую площадь монтажа. RET транзисторы применяются для непосредственного подключения к выходам микросхем без использования токоограничивающих резисторов.

Применение гетеропереходов позволяет создавать высокоскоростные и высокочастотные полевые транзисторы, такие как, например, HEMT.

Схемы включения транзистора

Для включения в схему транзистор должен иметь четыре вывода — два входных и два выходных. Но транзисторы почти всех разновидностей имеют только три вывода. Для включения трёхвыводного прибора необходимо один из выводов назначить общим, и, поскольку таких комбинаций может быть только три, то существуют три основные схемы включения транзистора.

Схемы включения биполярного транзистора

• с общим эмиттером (ОЭ) — осуществляет усиление как по току, так и по напряжению — наиболее часто применяемая схема;
• с общим коллектором (ОК) — осуществляет усиление только по току — применяется для согласования высокоимпедансных источников сигнала с низкоомными сопротивлениями нагрузок;
• с общей базой (ОБ) — усиление только по напряжению, в силу своих недостатков в однотранзисторных каскадах усиления применяется редко (в основном в усилителях СВЧ), обычно в составных схемах (например, каскодных).

Схемы включения полевого транзистора

Полевые транзисторы как с p-n переходом (канальные), так и МОП (МДП) имеют следующие схемы включения:

• с общим истоком (ОИ) — аналог ОЭ биполярного транзистора;
• с общим стоком (ОС) — аналог ОК биполярного транзистора;
• с общим затвором (ОЗ) — аналог ОБ биполярного транзистора.

Схемы с открытым коллектором (стоком)

«Открытым коллектором (стоком)» называют включение транзистора по схеме с общим эмиттером (истоком) в составе электронного модуля или микросхемы, когда коллекторный (стоковый) вывод не соединяется с другими элементами модуля (микросхемы), а непосредственно выводится наружу, на разъём модуля или вывод микросхемы.

Выбор нагрузки транзистора и тока коллектора (стока) при этом оставляется за разработчиком конечной схемы, в составе которой применяются модуль или микросхема. В частности, нагрузка такого транзистора может быть подключена к источнику питания с более высоким или низким напряжением, чем напряжение питания модуля/микросхемы.

Такой подход значительно расширяет рамки применимости модуля или микросхемы за счёт небольшого усложнения конечной схемы. Транзисторы с открытым коллектором (стоком) применяются в логических элементах ТТЛ, микросхемах с мощными ключевыми выходными каскадами, преобразователях уровней, шинных формирователях (драйверах) и т. п.

Реже применяется обратное включение — с открытым эмиттером (истоком). Оно также позволяет выбирать нагрузку транзистора изменением внешних компонентов, подавать на эмиттер/сток напряжение полярности, противоположной напряжению питания основной схемы (например, отрицательное напряжение для схем с биполярными транзисторами n-p-n или N-канальными полевыми) и т. п.

Принцип действия транзистора

В активном режиме работы, транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении. Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку.

В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере проходят через открытый переход эмиттер-база в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками), часть диффундирует обратно в эмиттер.

Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и очень слабо легированной, большая часть электронов, инжектированная из эмиттера диффундирует в область коллектора. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны (напомним, что они неосновные носители в базе, поэтому для них переход открыт), и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (Iэ=Iб+Iк).

Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (Iк=α Iэ) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999, чем больше коэффициент, тем лучше транзистор. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер.

В широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β=α/(1-α)=(10-1000). Т.о. изменяя малый ток базы можно управлять значительно большим током коллектора.

Биполярный транзистор – электропреобразовательный полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, предназначенный для усиления, преобразования и генерации электрических сигналов. Вся конструкция выполняется на пластине кремния, либо германия, либо другого полупроводника, в которой созданы три области с различными типами электропроводности.

Будет интересно Как работает диод с барьером Шоттки

Средняя область называется базой, одна из крайних областей – эмиттером, другая – коллектором. Соответственно в транзисторе два p-n-перехода: эмиттерный – между базой и эмиттером и коллекторный – между базой и коллектором.

Область базы должна быть очень тонкой, гораздо тоньше эмиттерной и коллекторной областей (на рисунке это показано непропорционально). От этого зависит условие хорошей работы транзистора. Транзистор работает в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах.

При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, на коллекторном – обратное. В режиме отсечки на оба перехода подано обратное напряжение. Если на эти переходы подать прямое напряжение, то транзистор будет работать в режиме насыщения.

Типы биполярных транзисторов.

Виды транзисторов

По принципу действия и строению различают полупроводниковые триоды:

• полевые;
• биполярные;
• комбинированные.

Эти транзисторы выполняют одинаковые функции, однако существуют различия в принципе их работы.

Полевые

Данный вид триодов ещё называют униполярным, из-за электрических свойств – у них протекает ток только одной полярности. По строению и типу управления эти устройства подразделяются на 3 вида:

1. Транзисторы с управляющим p-n переходом (рис. 6).
2. С изолированным затвором (бывают со встроенным либо с индуцированным каналом).
3. МДП, со структурой: металл-диэлектрик-проводник.

Отличительная черта изолированного затвора – наличие диэлектрика между ним и каналом.

Детали очень чувствительны к статическому электричеству.

Схемы полевых триодов показано на рисунке 5.

Рис. 5. Полевые транзисторыРис. 6. Фото реального полевого триода

Обратите внимание на название электродов: сток, исток и затвор. Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии

Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п

Полевые транзисторы потребляют очень мало энергии. Они могут работать больше года от небольшой батарейки или аккумулятора. Поэтому они нашли широкое применение в современных электронных устройствах, таких как пульты дистанционного управления, мобильные гаджеты и т.п.

Биполярные

Об этом виде транзисторов много сказано в подразделе «Базовый принцип работы». Отметим лишь, что название «Биполярный» устройство получило из-за способности пропускать заряды противоположных знаков через один канал. Их особенностью является низкое выходное сопротивление.

Транзисторы усиливают сигналы, работают как коммутационные устройства. В цепь коллектора можно включать достаточно мощную нагрузку. Благодаря большому току коллектора можно понизить сопротивление нагрузки.

Более детально о строении и принципе работы рассмотрим ниже.

Комбинированные

С целью достижения определённых электрических параметров от применения одного дискретного элемента разработчики транзисторов изобретают комбинированные конструкции. Среди них можно выделить:

• биполярные транзисторы с внедрёнными и их схему резисторами;
• комбинации из двух триодов (одинаковых или разных структур) в одном корпусе;
• лямбда-диоды – сочетание двух полевых триодов, образующих участок с отрицательным сопротивлением;
• конструкции, в которых полевой триод с изолированным затвором управляет биполярным триодом (применяются для управления электромоторами).

Комбинированные транзисторы – это, по сути, элементарная микросхема в одном корпусе.

Это интересно: Вихревые токи Фуко — причины возникновения и применение

Аналоги

Тип	Pc	Ucb	Uce	Ueb	Ic	Tj	Ft	Hfe	Корпус
2N3055	117 W	100 V	70 V	7 V	15 A	200 °C	0,2 MHz	20	TO3
2N5630	200 W	120 V	120 V	7 V	20 A	200 °C	1 MHz	20	TO3
2N5671	140 W	120 V	90 V	7 V	30 A	200 °C	50 MHz	20	TO3
2N6678	175 W	650 V	400 V	8 V	15 A		3 MHz	от 8	TO3
2N6254	150 W	100 V	90 V	7 V	15 A	200 °C	0,8 MHz	20	TO3
2N6322	200 W	300 V	200 V		30 A	200 °C		40	TO3
2SC6011	160 W	200 V	200 V		15 A		20 MHz	50	TO3P
BDY58	175 W	160 V	125 V	10 V	25 A	200 °C	10 MHz	20	TO3
BDY77	150 W	150 V	120 V	7 V	16 A	200 °C	0,8 MHz	40	TO3
BD130	100 W	100 V	60 V		15 A		1 MHz	20…70	TO3
BUR52	350 W	350 V	250 V	10 V	60 A	200 °C	10 MHz	20	TO3
BUS13	175 W	850 V	400 V	9 V	15 A	200 °C		30	TO3
BUS14	250 W	850 V	400 V	9 V	30 A	200 °C		30	TO3
BUS52	350 W	350 V	200 V		40 A	200 °C		20	TO3
BUV12	150 W	300 V	250 V	7 V	20 A	200 °C	8 MHz	20	TO3
BUV21	150 W	250 V	200 V	7 V	40 A	200 °C	8 MHz	20	TO3
BUX10	150 W	160 V	125 V	7 V	25 A	200 °C	8 MHz	20	TO3
BUX48	175 W	800 V	400 V	7 V	15 A			от 8	TO3
BUX48A	175 W	1000 V	450 V	7 V	15 A	200 °C		30	TO3
BUX92	300 W	500 V	500 V		60 A	200 °C	5 MHz	30	TO3
MJ10005	175 W	500 V	400 V	8 V	20 A	200 °C		40	TO3
MJ10016	250 W	700 V	500 V	8 V	60 A	200 °C		25	TO3
MJ10022	250 W	450 V	350 V	8 V	40 A	200 °C		50	TO3
MJ10023	250 W	600 V	400 V	8 V	40 A	200 °C		50	TO3
MJ15026	250 W	200 V	250 V	7 V	16 A	200 °C	4 MHz	25	TO3
MJL21194	200 W		250 V		16 A		4 MHz	25	TO3PBL TO264
MJL21196	200 W		250 V		16 A		4 MHz	25	TO3PBL TO264
MJL3281A	200 W		260 V		15 A		30 MHz	75	TO3PBL TO264
MJL4281A	230 W		350 V		15 A		35 MHz	80	TO3PBL TO264
MJ15015	180 W	200 V	120 V	7 V	15 A		1 MHz	20…70	TO3
MJ15015G	180 W	200 V	120 V	7 V	15 A		1 MHz	20…70	TO3
MJ12022	175 W	850 V	450 V	6 V	15 A		15 MHz	от 5	TO3
NJW0302	150 W		250 V		15 A		30 MHz	75	TO3P
NJW1302	200 W		250 V		15 A		30 MHz	75	TO3P
NJW21194	200 W		250 V		15 A		4 MHz	20	TO3P
SK3260	150 W	160 V	140 V	7 V	30 A	200 °C	0,8 MHz	75	TO3
SM1258	250 W		400 V		50 A	200 °C	20 MHz	20	TO3

В качестве отечественного производителя могут подойти транзисторы 2Т808А, КТ819ГМ.

Примечание: данные в таблицах взяты из даташип компаний-производителей.

Замена импортных транзисторов отечественными

Аналоги и возможные замены
Тип	Аналог	Возможная замена	Примечания
MJEF34		КТ816	Любой мощный рпр-транзистор с максимальным током коллектора большим 3 А
TIP42		КТ816
2SK58		КПС315А, Б
2N5911		Обычные ПТ
U441		КП303Д, Е; КП307Г, Д;КПЗ12; КП323;КП329; КП341;КП364Д, Е
U444		КП303Д, Е; КП307Г, Д;КП312; КП323,КП329; КП341;КП364Д, Е
MPF102		КП303Д, Е	В этой схеме можно применить любой высокочастотный полевой транзистор с каналом ri-типа и изоляцией рп-переходом. При наладке схемы может понадобиться подобрать резисторы в цепях затворов и/или истоков. Предпочтение следует отдавать транзисторам с наибольшим и начальными токами стока, малым пороговым напряжением и уровнем шума на ВЧ
MPS3866		КТ368	В этой схеме можно применить любой высокочастотный биполярный прп-транзистор. Предпочтение следует отдавать транзисторам с малым уровнем шума на ВЧ
25139	КП327А,В	КП346А-9; КП382А
1N754		КС162
1N757A		КС182
2N3563		КТ6113; КТ375;КТ345; КТ315;КТ3142; КТ3102Г,Е
2N3565		КТ6113; КТ375;КТ345; КТ315;КТ3142; КТ3102Г,Е
2N3569		КТ6113; КТ375;КТ345; КТ315;КТ3142; КТ3102Г,Е
BFR90	КТ3198А	КТ371А, КТ3190А
MPS3866	КТ939А
MRF557		КТ948; КТ996Б-2;КТ9141; КТ9143;КТ919; КТ938
MRF837		КТ634; КТ640; КТ657Б-2
MV2101		KB102; KB107А,В
2N4401	КТ6103	КТ504
2N4403	КТ6102, КТ6116	КТ505
ВС547В	КТ3102
ВС549С	КТ3102
ВС557В	KТ3107
BD139	КТ815
BD140	КТ814
2N5771	КТ363АМ
ВС548	КТ3102
ВС557	КТ3107
TIP111	КТ716
TIP116	КТ852
TIP33B	КТ865
TIP34B	КТ864
2SC2092		КТ981, КТ955А,КТ9166А, КТ9120
MRF475		КТ981, КТ955А,КТ9166А, КТ9120
40673		КП350, КП306,КП327, КП347,КП382
2N4124	КТ3102Д
J309		КП303Д, Е; КП307Г, Д;КПЗ12, КП323;КП329; КП341;КП364Д, Е
MPS2907	КТ313
2N3414		КТ645
2N4403	КТ6102, КТ6116	КТ505
3055Т	КТ8150А
ВС517		КТ972
IRF9Z30		КП944
TIP125	КТ853, КТ8115
BS250P		КП944
2N3391A		КТ3102	Любые маломощные с большим h2fe
BC184L		КТ3102	Любые маломощные с большим h2fe
ВС547В		КТ3102
BUZ11		КП150
IRFL9110		КП944
2N4401	КТ6103, КТ6117	КТ504
2N4403	КТ6102, КТ6116	КТ505
ВС109С		КТ342
ВС237		КТ3102
ВС547		КТЗ102, КТ645А
2N4401	КТ6103, КТ6117	КТ504
2N4403	КТ6102, КТ6116	КТ505
MPS А18		КТ342Б, Д
2N3704		КТ685
2N4393		КП302ГМ
2N5401		КТ6116А
ВС487		КТ342Б, Д; КТ630Е
IRFZ44	КП723А
MPS2907	КТ313	КТ3107
MPSА14		КТ685
MPSA64		КТ973
2N2222	КТ3117Б	КТ315
2N3904	КТ6137А	КТ815
2N3906	КТ6136А
ECG-187	ГТ906А
FPT-100			фототранзистор
HRF-511	КП904
TIL 414			фототранзистор

Нужно заменить диод или стабилитрон? — аналоги и замены диодов и полупроводников.