Что такое силовой транзистор?

Что такое силовой транзистор?

Силовой транзистор — это транзистор с допустимой рабочей мощностью 1 Вт или более. Они используются в электрических устройствах, которые работают от больших токов.

Основные функции силовых транзисторов — усиление тока, переключение и выпрямление переменного тока.

Из-за больших токов, с которыми они работают, они генерируют много тепла во время работы, поэтому изделия имеют термостойкие металлические корпуса или ребра для рассеивания тепла.

Существует несколько типов силовых транзисторов, наиболее распространенными из которых являются биполярные силовые транзисторы, полевые МОП-транзисторы и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).

Применение силовых транзисторов

Мощные транзисторы используются для таких приложений, как переключение и усиление тока в электрооборудовании, требующем большого тока для работы. Типичные приложения включают бытовую технику, такую ​​как кондиционеры, холодильники и стиральные машины, солнечную энергетику и электромобили.

В зависимости от области применения необходимо учитывать допустимый ток, напряжение, тепло, выделяемое во время работы, размер и другие факторы. Если целью является продукт, который должен работать с высокой точностью, следует также учитывать скорость переключения и другие факторы для переключения тока, протекающего через цепь, и усиления тока.

Принцип работы силового транзистора

Принцип работы силовых транзисторов различается в зависимости от типа.

1. Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — это транзистор со структурой, состоящей из трех слоев полупроводников N-типа и P-типа, соединенных вместе.

Полупроводники, из которых состоит биполярный транзистор, имеют выводы, выходящие из каждого полупроводника, которые называются базой, эмиттером и коллектором. При подаче напряжения на эмиттер и коллектор большой ток протекает между эмиттером и коллектором, когда ток течет в базе.

2. МОП-транзистор

МОП-транзистор — это транзистор со структурой, похожей на биполярный транзистор. Выводы называются истоком, стоком и затвором. При подаче напряжения на затвор ток течет между истоком и стоком.

Благодаря своей высокоскоростной коммутационной способности этот транзистор используется в изделиях, требующих быстрого управления.

3. IGBT

IGBT — это транзистор с такой же структурой, как и два предыдущих транзистора. Выводы называются затвором, эмиттером и коллектором. Структура представляет собой комбинацию эмиттера и коллектора биполярного транзистора и затвора, взятого из MOSFET.

Этот тип транзистора обладает преимуществами двух предыдущих транзисторов и имеет широкий спектр применения.

Типы силовых транзисторов

Существует два основных типа силовых транзисторов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы.

1. Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — это устройство управления током. Существуют типы NPN и PNP в зависимости от того, как уложены полупроводники. Обычно они имеют три вывода, два пути для выходного тока и один вход, который управляет выходным током.

Обычно используется схема с заземленным эмиттером, при этом входной сигнал находится на базе (B), + питания на коллекторе (C) и эмиттер (E) заземлен. Коэффициент усиления постоянного тока биполярного транзистора выражается как β или hFE и находится в диапазоне от десятков до 200.

Мощные транзисторы с конфигурацией Дарлингтона также могут зарабатывать β (β составляет от сотен до тысяч).

2. Полевой транзистор

Полевые транзисторы, с другой стороны, являются устройствами, управляемыми напряжением, и поставляются в структурах с N- или P-каналом.

Обычно они имеют три клеммы, два пути для выходного напряжения и один вход, который управляет выходным напряжением. Обычно используется схема источник-земля с входным сигналом на затворе (G), + питания на стоке (D) и заземленным источником (S).

Коэффициент усиления постоянного напряжения транзистора с электролитическим эффектом выражается через взаимную проводимость (gm). Они имеют лучшие характеристики переключения, чем силовые транзисторы, и часто используются в импульсных источниках питания.

Другая информация о силовых транзисторах

Идентификация транзисторов NPN и PNP

Если транзистор, который часто используется в выходных и силовых секциях, выходит из строя, выход схемы может быть потерян или стать нестабильным. Поэтому важно проверить транзистор на предмет неисправности.

1. Транзистор NPN
Для транзисторов NPN (2SC или 2SD) проверьте следующее:

• База (B) положительная, непрерывность к коллектору (C) и отсутствие непрерывности в обратном направлении
• База (B) положительная, непрерывность к эмиттеру (E), не перевернута
• Коллектор (C)-эмиттер (E) отключен в любом направлении

Если все три пункта верны, транзистор в порядке.

2. PNP-транзистор
В случае PNP-транзистора (2SA или 2SB) верно обратное направление.

• Коллектор (C) положительный, проводит к базе (B), а не в противоположном направлении
• Эмиттер (E) положительный, проводит к базе (B), а не в обратном
• Коллектор (C)-эмиттер (E) проводит в любом направлении, непроводящий в обратном направлении

Если все три условия выполнены, транзистор в порядке.

Примечание: этот тест нельзя использовать для транзисторов Дарлингтона.

Когда тестер используется в диапазоне непрерывности, красная сторона отрицательная, а черная сторона положительная. Обратите внимание на полярность испытательного напряжения на выводах тестера. Также обязательно отключите источник питания, входные провода, выходные провода и т. д. нетестируемого объекта перед тестированием.