Différents types de transistors et leurs fonctions

Le transistor est un composant actif et qui s'établit partout dans les circuits électroniques. Ils sont utilisés comme amplificateurs et appareils de commutation. En tant qu'amplificateurs, ils sont utilisés dans les niveaux haut et bas, les étages de fréquence, les oscillateurs, les modulateurs, les détecteurs et dans tout circuit qui doit remplir une fonction. Dans les circuits numériques, ils sont utilisés comme interrupteurs. Il existe un grand nombre de fabricants à peu près dans le monde qui produisent des semi-conducteurs (les transistors font partie de cette famille d'appareils), il existe donc exactement des milliers de types différents. Il existe des transistors de faible, moyenne et haute puissance, pour fonctionner avec des fréquences hautes et basses, pour fonctionner avec des courants très élevés et / ou des tensions élevées. Cet article donne un aperçu de ce qu'est un transistor, des différents types de transistors et de leurs applications.

Qu'est-ce qu'un transistor

Le transistor est un équipement électronique. Il est réalisé à travers un semi-conducteur de type p et n. Lorsqu'un semi-conducteur est placé au centre entre le même type de semi-conducteurs, l'agencement est appelé transistors. On peut dire qu'un transistor est la combinaison de deux diodes c'est une connexion dos à dos. Un transistor est un dispositif qui régule le flux de courant ou de tension et agit comme un bouton ou une porte pour les signaux électroniques.

Types de transistors

Les transistors se composent de trois couches d'un dispositif semi-conducteur , chacun capable de déplacer un courant. Un semi-conducteur est un matériau tel que le germanium et le silicium qui conduit l'électricité de manière «semi-enthousiaste». Il se situe n'importe où entre un conducteur authentique tel qu'un cuivre et un isolant (semblable aux fils grossièrement enveloppés de plastique).

Symbole de transistor

Une forme schématique de transistor n-p-n et p-n-p est exposée. In-circuit est une forme de connexion dessinée est utilisée. Le symbole de la flèche définissait le courant de l'émetteur. Dans la connexion n-p-n, nous identifions le flux d'électrons dans l'émetteur. Cela signifie que le courant conservateur sort de l'émetteur comme indiqué par la flèche de sortie. De même, on peut voir que pour la connexion p-n-p, le courant conservateur circule dans l'émetteur comme exposé par la flèche vers l'intérieur sur la figure.

Transistors PNP et NPN

Il y a tellement de types de transistors et ils varient chacun dans leurs caractéristiques et chacun a ses avantages et ses inconvénients. Certains types de transistors sont principalement utilisés pour les applications de commutation. D'autres peuvent être utilisés à la fois pour la commutation et l'amplification. Pourtant, d'autres transistors font partie d'un groupe de spécialités qui leur est propre, tel que phototransistors , qui réagissent à la quantité de lumière qui brille dessus pour produire du courant le traversant. Vous trouverez ci-dessous une liste des différents types de transistors, nous allons passer en revue les caractéristiques qui les créent chacun

Quels sont les deux principaux types de transistors?

Les transistors sont classés en deux types comme les BJT et les FET.

Transistor à jonction bipolaire (BJT)

Transistors à jonction bipolaire sont des transistors constitués de 3 régions, la base, le collecteur et l'émetteur. Les transistors à jonction bipolaire, différents transistors FET, sont des dispositifs contrôlés en courant. Un petit courant entrant dans la région de base du transistor provoque un flux de courant beaucoup plus important de l'émetteur vers la région du collecteur. Les transistors à jonction bipolaire sont de deux types principaux, NPN et PNP. Un transistor NPN est un transistor dans lequel la majorité des porteurs de courant sont des électrons.

Les électrons circulant de l'émetteur au collecteur forment la base de la majorité du courant circulant à travers le transistor. Les autres types de charge, les trous, sont minoritaires. Les transistors PNP sont le contraire. Dans les transistors PNP, la majorité des trous porteurs actuels. Les transistors BJT sont disponibles en deux types, à savoir PNP et NPN

Broches de transistor à jonction bipolaire

Transistor PNP

Ce transistor est un autre type de BJT - Transistors à jonction bipolaire et il contient deux matériaux semi-conducteurs de type p. Ces matériaux sont divisés à travers une fine couche semi-conductrice de type n. Dans ces transistors, les porteurs de charge majoritaires sont des trous tandis que les porteurs de charge minoritaires sont des électrons.

Dans ce transistor, le symbole de la flèche indique le flux de courant conventionnel. Le sens de circulation du courant dans ce transistor va de la borne d'émetteur à la borne de collecteur. Ce transistor sera activé une fois que la borne de base est tirée vers LOW par rapport à la borne d'émetteur. Le transistor PNP avec un symbole est illustré ci-dessous.

Transistor NPN

Le NPN est également un type de BJT (transistors à jonction bipolaire) et il comprend deux matériaux semi-conducteurs de type n qui sont divisés à travers une mince couche semi-conductrice de type p. Dans le transistor NPN, les porteurs de charge majoritaires sont des électrons tandis que les porteurs de charges minoritaires sont des trous. Le flux d'électrons de la borne d'émetteur à la borne de collecteur formera le flux de courant dans la borne de base du transistor.

Dans le transistor, moins la quantité de courant fournie à la borne de base peut entraîner une fourniture énorme de courant de la borne d'émetteur au collecteur. À l'heure actuelle, les BJT couramment utilisés sont des transistors NPN, car la mobilité des électrons est plus élevée par rapport à la mobilité des trous. Le transistor NPN avec un symbole est illustré ci-dessous.

Transistor à effet de champ

Transistors à effet de champ sont constitués de 3 régions, une porte, une source et un drain. Différents transistors bipolaires, les FET sont des dispositifs contrôlés en tension. Une tension placée à la grille contrôle le flux de courant de la source vers le drain du transistor. Les transistors à effet de champ ont une impédance d'entrée très élevée, allant de plusieurs mégohms (MΩ) de résistance à des valeurs beaucoup plus grandes.

Cette impédance d'entrée élevée les fait passer par très peu de courant. (Selon la loi d'Ohm, le courant est inversement affecté par la valeur de l'impédance du circuit. Si l'impédance est élevée, le courant est très faible.) Ainsi, les FET tirent tous les deux très peu de courant de la source d'alimentation d'un circuit.

Transistors à effet de champ

Ceci est donc idéal car ils ne perturbent pas les éléments de puissance du circuit d'origine auxquels ils sont connectés. Ils n'entraîneront pas la charge de la source d'alimentation. L'inconvénient des FET est qu'ils ne fourniront pas la même amplification que celle qui pourrait être obtenue à partir de transistors bipolaires.

Les transistors bipolaires sont supérieurs dans le fait qu'ils fournissent une plus grande amplification, même si les FET sont meilleurs en ce qu'ils causent moins de charge, sont moins chers et plus faciles à fabriquer. Les transistors à effet de champ sont de 2 types principaux: les JFET et les MOSFET. Les JFET et les MOSFET sont très similaires, mais les MOSFET ont des valeurs d'impédance d'entrée encore plus élevées que les JFET. Cela entraîne encore moins de charge dans un circuit. Les transistors FET sont classés en deux types, à savoir JFET et MOSFET.

JFET

Le JFET signifie transistor à effet de champ de jonction. C’est simple ainsi qu’un type initial de transistors FET qui sont utilisés comme des résistances, des amplificateurs, des commutateurs, etc. Il s’agit d’un dispositif commandé en tension et n’utilise aucun courant de polarisation. Une fois que la tension est appliquée entre les bornes de grille et de source, elle contrôle le flux de courant entre la source et le drain du transistor JFET.

Le Transistor à effet de champ de jonction (JUGFET ou JFET) n'a pas de jonctions PN mais à sa place a une partie étroite de matériau semi-conducteur à résistivité élevée formant un «canal» de silicium de type N ou de type P pour que les porteurs majoritaires puissent circuler avec deux connexions électriques ohmiques à chaque extrémité, normalement appelé le drain et la source respectivement.

Transistors à effet de champ de jonction

Il existe deux configurations de base d'un transistor à effet de champ à jonction, le JFET à canal N et le JFET à canal P. Le canal du JFET à canal N est dopé avec des impuretés donneuses, ce qui signifie que le flux de courant à travers le canal est négatif (d'où le terme canal N) sous la forme d'électrons. Ces transistors sont accessibles à la fois dans les types à canal P et à canal N.

MOSFET

Le transistor à effet de champ MOSFET ou métal-oxyde-semi-conducteur est le plus fréquemment utilisé parmi tous les types de transistors. Comme son nom l'indique, il comprend la borne de la grille métallique. Ce transistor comprend quatre bornes telles que la source, le drain, la grille et le substrat ou le corps.

MOSFET

Par rapport aux BJT et JFET, les MOSFET présentent plusieurs avantages car ils fournissent une impédance i / p élevée ainsi qu'une faible impédance o / p. Les MOSFET sont principalement utilisés dans les circuits à faible puissance, en particulier lors de la conception de puces. Ces transistors sont disponibles en deux types tels que l'épuisement et l'amélioration. En outre, ces types sont classés en types de canaux P et N-canaux.

Le principal caractéristiques de FET inclure les éléments suivants.

• Il est unipolaire car les porteurs de charge comme les électrons ou les trous sont responsables de la transmission.
• Dans FET, le courant d'entrée circulera en raison de la polarisation inverse. Par conséquent, l'impédance d'entrée de ce transistor est élevée.
• Lorsque la tension o / p du transistor à effet de champ est contrôlée par la tension d'entrée de la grille, alors ce transistor est appelé le dispositif commandé en tension.
• Dans la voie de conduction, aucune jonction n'est présente. Ainsi, les FET ont moins de bruit que les BJT.
• La caractérisation du gain peut être faite avec la transconductance car c'est le rapport du courant de changement o / p et du changement de tension d'entrée
• L'impédance o / p du FET est faible.

Avantages du FET

Les avantages du FET par rapport au BJT sont les suivants.

• Le FET est un appareil unipolaire alors que le BJT est un appareil bipolaire
• Le FET est un appareil commandé par tension alors que le BJT est un appareil commandé par le courant
• L'impédance i / p du FET est élevée alors que BJT a une faible
• Le niveau de bruit du FET est faible par rapport au BJT
• En FET, la stabilité thermique est élevée alors que BJT a une faible.
• La caractérisation du gain du FET peut se faire par transconductance alors qu'en BJT avec un gain de tension

Applications du FET

Les applications du FET sont les suivantes.

• Ces transistors sont utilisés dans différents circuits pour diminuer l'effet de charge.
• Ceux-ci sont utilisés dans plusieurs circuits tels que les oscillateurs à décalage de phase, les voltmètres et les amplificateurs de tampon.

Terminaux FET

Le FET a trois bornes telles que la source, la porte et le drain qui ne sont pas similaires aux bornes de BJT. Dans FET, le terminal source est similaire au terminal émetteur de BJT, tandis que le terminal porte est similaire au terminal de base et au terminal de vidange du terminal collecteur.

Terminal source

• Dans FET, le terminal source est celui par lequel les porteurs de charge entrent dans le canal.
• Ceci est similaire au terminal émetteur de BJT
• Le terminal source peut être représenté par «S».
• Le flux de courant à travers le canal sur le terminal source peut être spécifié comme IS.
  Terminal de porte
• Dans un FET, le terminal Gate joue un rôle essentiel pour contrôler le flux de courant dans le canal.
• Le flux de courant peut être contrôlé à travers la borne de grille en lui fournissant une tension externe.
• Le terminal de porte est un mélange de deux terminaux qui sont connectés en interne et sont fortement dopés. La conductivité du canal peut être modulée via la borne Gate.
• Ceci est similaire au terminal de base de BJT
• La borne de porte peut être représentée par «G».
• Le flux de courant à travers le canal à la borne Gate peut être spécifié comme IG.

Terminal de vidange

• En FET, le terminal de drain est celui par lequel les porteurs quittent le canal.
• Ceci est analogue à la borne de collecteur dans un transistor à jonction bipolaire.
• La tension Drain to Source est désignée VDS.
• Le terminal de vidange peut être désigné comme D.
• Le flux de courant s'éloignant du canal à la borne Drain peut être spécifié comme ID.

Différents types de transistors

Il existe différents types de transistors disponibles en fonction de la fonction, comme le petit signal, la petite commutation, la puissance, la haute fréquence, le phototransistor, l'UJT. Certains types de transistors sont principalement utilisés pour l'amplification, sinon à des fins de commutation.

Petits types de signaux de transistors

Les petits transistors de signal sont principalement utilisés pour amplifier les signaux de bas niveau, mais peuvent également fonctionner comme des commutateurs. Ces transistors sont disponibles via une valeur hFE, qui spécifie comment un transistor amplifie les signaux d'entrée. La plage de valeurs typiques de hFE va de 10 à 500, y compris la valeur nominale du courant de collecteur (Ic) la plus élevée allant de 80 mA à 600 mA.

Ces transistors sont disponibles sous deux formes comme PNP et NPN. Les fréquences de fonctionnement les plus élevées de ce transistor vont de 1 à 300 MHz. Ces transistors sont utilisés lors de l'amplification de petits signaux comme quelques volts et simplement lorsqu'un millampère de courant est utilisé. Un transistor de puissance est applicable une fois qu'une tension énorme, ainsi qu'un courant, sont utilisés.

Petits types de transistors à commutation

Les petits transistors de commutation sont utilisés comme des commutateurs ainsi que des amplificateurs. Les valeurs typiques de hFE pour ces transistors vont de 10 à 200, y compris les valeurs de courant de collecteur les plus faibles qui vont de 10 mA à 1000 mA. Ces transistors sont disponibles sous deux formes comme PNP et NPN

Ces transistors ne sont pas capables d'amplifier les petits signaux des transistors, qui peuvent inclure jusqu'à 500 amplifications. Cela rendra donc les transistors plus utiles pour la commutation, bien qu'ils puissent être utilisés comme amplificateurs pour fournir du gain. Une fois que vous avez besoin d'un gain supplémentaire, ces transistors fonctionneront mieux comme des amplificateurs.

Transistors de puissance

Ces transistors sont applicables là où une grande quantité d'énergie est utilisée. La borne de collecteur de ce transistor est alliée à la borne de base en métal de sorte qu'elle fonctionne comme un dissipateur thermique pour dissoudre le surplus de puissance. La gamme des puissances nominales typiques va principalement d'environ 10 W à 300 W, y compris les fréquences nominales qui vont de 1 MHz à 100 MHz.

Transistor de puissance

Les valeurs du courant de collecteur le plus élevé seront comprises entre 1A et 100 A. Les transistors de puissance sont disponibles sous les formes PNP et NPN, tandis que le transistor Darlington se présente sous les formes PNP ou NPN.

Types de transistors haute fréquence

Les transistors haute fréquence sont utilisés en particulier pour les petits signaux qui fonctionnent à des fréquences élevées et utilisés dans les applications de commutation à haute vitesse. Ces transistors sont applicables dans les signaux haute fréquence et devraient être capables de s'activer / se désactiver à des vitesses extrêmement élevées.

Les applications des transistors haute fréquence comprennent principalement les amplificateurs HF, UHF, VHF, MATV et CATV ainsi que les applications d'oscillateurs. La plage de fréquence nominale maximale est d'environ 2000 MHz et les courants de collecteur les plus élevés vont de 10 mA à 600 mA. Ceux-ci sont disponibles sous les formes PNP et NPN.

Phototransistor

Ces transistors sont sensibles à la lumière et un type courant de ce transistor ressemble à un transistor bipolaire où le conducteur de base de ce transistor est retiré et changé à travers une région sensible à la lumière. C'est donc la raison pour laquelle un phototransistor comprend simplement deux bornes à la place des trois bornes. Une fois que la région extérieure est ombragée, l'appareil s'éteint.

Phototransistor

Fondamentalement, il n'y a pas de flux de courant des régions du collecteur vers l'émetteur. Mais, chaque fois que la région sensible à la lumière est exposée à la lumière du jour, alors une petite quantité de courant de base peut être produite pour contrôler un courant de collecteur à émetteur beaucoup plus élevé.

Semblables aux transistors normaux, ceux-ci peuvent être à la fois des FET et des BJT. Les FET sont des transistors photosensibles, contrairement aux transistors photo bipolaires, les photo FET utilisent la lumière pour produire une tension de grille qui est principalement utilisée pour contrôler un courant drain-source. Ceux-ci sont très sensibles aux changements dans la lumière et sont plus délicats que les phototransistors bipolaires.

Types de transistors à unijonction

Les transistors à unijonction (UJT) comprennent trois fils qui fonctionnent complètement comme des commutateurs électriques, de sorte qu'ils ne sont pas utilisés comme des amplificateurs. Généralement, les transistors fonctionnent aussi bien comme un interrupteur qu'un amplificateur. Cependant, un UJT ne donne aucune sorte d'amplification en raison de sa conception. Il n'est donc pas conçu pour fournir suffisamment de tension sinon de courant.

Les conducteurs de ces transistors sont B1, B2 et un conducteur d'émetteur. Le fonctionnement de ce transistor est simple. Lorsqu'une tension existe entre son émetteur ou sa borne de base, il y aura alors un petit flux de courant de B2 à B1.

Transistor unijonction

Les fils de commande dans d'autres types de transistors fourniront un petit courant supplémentaire alors que, en UJT, il est tout à fait opposé. La source principale du transistor est son courant d'émetteur. Le flux de courant de B2 à B1 est simplement une petite quantité de tout le courant combiné, ce qui signifie que les UJT ne sont pas appropriés pour l'amplification mais qu'ils sont adaptés à la commutation.

Transistor bipolaire à hétérojonction (LGBT)

Les transistors bipolaires à hétérojonction AlgaAs / GaAs (HBT) sont utilisés pour les applications micro-ondes numériques et analogiques avec des fréquences aussi élevées que la bande Ku. Les HBT peuvent fournir des vitesses de commutation plus rapides que les transistors bipolaires en silicium, principalement en raison de la réduction de la résistance de base et de la capacité collecteur-substrat. Le traitement HBT nécessite une lithographie moins exigeante que les FET au GaAs, par conséquent, les HBT peuvent inestimables à fabriquer et peuvent fournir un meilleur rendement lithographique.

Cette technologie peut également fournir des tensions de claquage plus élevées et une adaptation d'impédance à large bande plus facile que les FET GaAs. Lors de l'évaluation des transistors à jonction bipolaire (BJT) Si, les HBT présentent une meilleure présentation en termes d'efficacité d'injection d'émetteur, de résistance de base, de capacité base-émetteur et de fréquence de coupure. Ils présentent également une bonne linéarité, un faible bruit de phase et un rendement élevé en puissance ajoutée. Les HBT sont utilisés dans des applications à la fois rentables et à haute fiabilité, telles que les amplificateurs de puissance dans les téléphones mobiles et les pilotes laser.

Transistor Darlington

Un transistor Darlington parfois appelé «paire Darlington» est un circuit à transistors constitué de deux transistors. Sidney Darlington l'a inventé. C'est comme un transistor, mais il a une capacité beaucoup plus élevée à gagner du courant. Le circuit peut être constitué de deux transistors discrets ou il peut être à l'intérieur d'un circuit intégré.

Le paramètre hfe avec un Transistor Darlington est chaque transistor hfe multiplié mutuellement. Le circuit est utile dans les amplificateurs audio ou dans une sonde qui mesure un très petit courant qui traverse l'eau. Il est si sensible qu'il peut capter le courant dans la peau. Si vous le connectez à un morceau de métal, vous pouvez créer un bouton tactile.

Transistor Darlington

Transistor Schottky

Un transistor Schottky est une combinaison d'un transistor et une diode Schottky qui empêche le transistor de saturer en détournant le courant d'entrée extrême. Il est également appelé transistor à serrage Schottky.

Transistor à plusieurs émetteurs

Un transistor à émetteurs multiples est un transistor bipolaire spécialisé fréquemment utilisé comme entrées de logique de transistor (TTL) NAND des portes logiques . Les signaux d'entrée sont appliqués aux émetteurs. Le courant du collecteur cesse de circuler simplement si tous les émetteurs sont commandés par la haute tension logique, exécutant ainsi un processus logique NAND en utilisant un seul transistor. Les transistors multi-émetteurs remplacent les diodes de DTL et permettent une réduction du temps de commutation et de la dissipation de puissance.

MOSFET à double porte

Une forme de MOSFET qui est particulièrement populaire dans plusieurs applications RF est le MOSFET à double grille. Le MOSFET à double grille est utilisé dans de nombreuses applications RF et dans d'autres applications où deux portes de commande sont nécessaires en série. Le MOSFET à double grille est fondamentalement une forme de MOSFET où deux portes sont constituées l'une après l'autre sur la longueur du canal.

De cette manière, les deux portes influencent le niveau de courant circulant entre la source et le drain. En effet, le fonctionnement du MOSFET à double grille peut être considéré comme le même que deux dispositifs MOSFET en série. Les deux portes affectent le fonctionnement général du MOSFET et donc la sortie. Le MOSFET à double grille peut être utilisé dans de nombreuses applications, y compris les mélangeurs / multiplicateurs RF, les amplificateurs RF, les amplificateurs avec commande de gain, etc.

Transistor d'avalanche

Un transistor à avalanche est un transistor à jonction bipolaire conçu pour être traité dans la région de ses caractéristiques de tension collecteur-courant / collecteur-émetteur au-delà de la tension de claquage collecteur-émetteur, appelée région de claquage en avalanche. Cette région est caractérisée par la rupture d'avalanche, un événement similaire à la décharge de Townsend pour les gaz, et une résistance différentielle négative. Le fonctionnement dans la région de rupture par avalanche est appelé fonctionnement en mode avalanche: il donne aux transistors à avalanche la capacité de commuter des courants très élevés avec des temps de montée et de descente inférieurs à une nanoseconde (temps de transition).

Les transistors non spécialement conçus à cet effet peuvent avoir des propriétés d'avalanche raisonnablement cohérentes.Par exemple, 82% des échantillons du commutateur haute vitesse 15V 2N2369, fabriqué sur une période de 12 ans, étaient capables de générer des impulsions de rupture d'avalanche avec un temps de montée de 350 ps ou moins, en utilisant une alimentation 90V comme l'écrit Jim Williams.

Diffusion Transistor

Un transistor de diffusion est un transistor à jonction bipolaire (BJT) formé en diffusant des dopants dans un substrat semi-conducteur. Le processus de diffusion a été mis en œuvre plus tard que les processus de jonction d'alliage et de jonction développée pour fabriquer des BJT. Bell Labs a développé le premier prototype de transistors de diffusion en 1954. Les transistors de diffusion originaux étaient des transistors à base diffusée.

Ces transistors avaient encore des émetteurs en alliage et parfois des collecteurs en alliage comme les transistors à jonction d'alliage antérieurs. Seule la base a été diffusée dans le substrat. Parfois, le substrat produisait le collecteur, mais dans les transistors comme les transistors diffusés en micro-alliage de Philco, le substrat constituait la majeure partie de la base.

Applications des types de transistors

L'application appropriée des semi-conducteurs de puissance nécessite une compréhension de leurs valeurs nominales maximales et de leurs caractéristiques électriques, informations présentées dans la fiche technique de l'appareil. Les bonnes pratiques de conception utilisent les limites de la fiche technique et non les informations obtenues à partir de petits lots d'échantillons. Une note est une valeur maximale ou minimale qui définit une limite sur la capacité de l'appareil. Toute action dépassant une valeur nominale peut entraîner une dégradation irréversible ou une panne de l'appareil. Les cotes maximales indiquent les capacités extrêmes d'un appareil. Ils ne doivent pas être utilisés comme circonstances de conception.

Une caractéristique est une mesure des performances de l'appareil dans des conditions de fonctionnement individuelles exprimées par des valeurs minimales, caractéristiques et / ou maximales, ou révélées graphiquement.

Ainsi, il s'agit de qu'est-ce qu'un transistor et les différents types de transistors et leurs applications. Nous espérons que vous avez une meilleure compréhension de ce concept ou pour mettre en œuvre des projets électriques et électroniques , veuillez donner vos précieuses suggestions en commentant dans la section des commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quelle est la fonction principale d'un transistor?