Een transistor is een halfgeleiderinrichting gebruikt voor het amplificeren of schakelen elektronische signalen en elektrische stroom. Het bestaat uit halfgeleidermateriaal materiaal met tenminste drie klemmen voor aansluiting op een extern circuit. Een spanning of stroom toegevoerd aan een paar aansluitingen van de transistor verandert de stroom door een ander paar klemmen. Omdat de gecontroleerde (output) vermogen boven de controlerende (input) vermogen kan zijn, kan een transistor versterken signaal. Vandaag de dag zijn enkele transistors individueel verpakt, maar nog veel meer zijn te vinden ingebed in geïntegreerde schakelingen.

De transistor is de fundamentele bouwsteen van moderne elektronische apparaten en is alomtegenwoordig in moderne elektronische systemen. Naar aanleiding van zijn ontwikkeling in 1947 door de Amerikaanse natuurkundigen John Bardeen, Walter Brattain en William Shockley, de transistor een revolutie op het gebied van elektronica, en de weg vrijgemaakt voor kleinere en goedkopere radio’s, rekenmachines en computers, onder andere dingen. De transistor is op de lijst van de IEEE mijlpalen in de elektronica, en de uitvinders werden gezamenlijk bekroond met de 1956 Nobelprijs voor de Natuurkunde voor hun prestatie.

Inhoud

• 1 Geschiedenis
• 2 Belang
• 3 Vereenvoudigde bediening
  • 3,1 transistor als schakelaar
  • 3,2 Transistor als versterker
• 4 Vergelijking met vacuümbuizen
  • 4.1 Voordelen
  • 4.2 Beperkingen
• 5 soorten
  • 5.1 bipolaire transistor (BJT)
  • 5,2 veldeffecttransistor (FET)
  • 5.3 Het gebruik van bipolaire en field-effect transistors
  • 5.4 Andere transistor types
• 6 Deel nummering normen / specificaties
  • 6.1 Japanese Industrial Standard (JIS)
  • 6.2 Europese elektronische onderdelen Manufacturers Association (EECA)
  • 6.3 Joint Electron Devices Engineering Council (JEDEC)
  • 6.4 Proprietary
  • 6.5 Benoemen van problemen
• 7 Bouw
  • 7.1 Semiconductor materiaal
  • 7,2 Verpakking
    • 7.2.1 Flexibele transistors
• 8 Zie ook
• 9 Gids van externe websites met datasheets
• 10 Referenties
• 11 Verder lezen
• 12 Externe links

Geschiedenis

Hoofd artikel: Geschiedenis van de transistor

Een replica van de eerste werkende transistor.

De thermionische triode, een vacuümbuis uitgevonden in 1907, ingeschakeld versterkte radio-technologie en lange afstand telefonie. De triode was echter een fragiel apparaat dat veel stroom verbruikt. Fysicus Julius Edgar Lilienfeld een patent ingediend voor een field-effect transistor (FET) in Canada in 1925, die bedoeld was om zijn solid-state vervanging voor de triode. Lilienfeld ook ingediend identiek patenten in de Verenigde Staten in 1926 en 1928. Echter, Lilienfeld geen onderzoek artikelen over zijn apparaten te publiceren noch zijn patenten noemen geen specifieke voorbeelden van een werkend prototype. Omdat de productie van hoge kwaliteit halfgeleidermaterialen was nog decennia weg, zou Lilienfeld’s solid-state versterker ideeën niet gevonden hebben praktisch gebruik in de jaren 1920 en 1930, ook indien een dergelijk apparaat was gebouwd. In 1934, de Duitse uitvinder Oskar Heil gepatenteerd een soortgelijk apparaat.

John Bardeen, William Shockley en Walter Brattain bij Bell Labs, 1948.

Vanaf november 17, 1947 tot december 23, 1947, John Bardeen en Walter Brattain bij AT & T’s Bell Labs in de Verenigde Staten uitgevoerde experimenten waargenomen dat wanneer twee gouden puntcontacten werden aangebracht op een kristal van germanium, werd een signaal geproduceerd met uitgangsvermogen van meer dan de input. Solid State Physics Group leider William Shockley zag het potentieel in deze en de komende maanden gewerkt aan het sterk uitbreiden van de kennis van halfgeleiders. De term transistor werd bedacht door John R. Pierce als een samentrekking van de term transresistance. Volgens Lillian Hoddeson en Vicki Daitch, auteurs van een biografie van John Bardeen, Shockley had voorgesteld dat Bell Labs ‘ Eerst octrooi voor een transistor dient te worden uitgegaan van het veld-effect en hij wordt genoemd als de uitvinder. Na opgegraven Lilienfeld patenten die eerder ging in de vergetelheid jaar, advocaten bij Bell Labs geadviseerd tegen het voorstel van Shockley, omdat het idee van een veld-effect transistor die een elektrisch veld gebruikt als een “grid” was niet nieuw. In plaats daarvan, wat Bardeen, Brattain en Shockley uitgevonden in 1947 was het eerste punt-contact transistor. In erkenning van deze prestatie, Shockley, Bardeen en Brattain werden gezamenlijk bekroond met de 1956 Nobelprijs voor de Natuurkunde “voor hun onderzoek op halfgeleiders en hun ontdekking van de transistor effect. ^”

In 1948, werd het punt-contact transistor onafhankelijk uitgevonden door de Duitse natuurkundigen Herbert Mataré en Heinrich Welker terwijl het werken bij de Compagnie des Freins et Signaux, een Westinghouse dochteronderneming gevestigd in Parijs. Mataré hadden eerdere ervaring in het ontwikkelen van kristal gelijkrichters uit silicium en germanium in de Duitse radar inspanning tijdens de Tweede Wereldoorlog. Met behulp van deze kennis, begon hij onderzoek naar het fenomeen van de “inmenging” in 1947. In juni 1948 getuige stromen door middel van point-contacten, Mataré consistente resultaten met behulp van monsters van germanium geproduceerd door Welker, vergelijkbaar met wat Bardeen en Brattain eerder in had volbracht december 1947. Hij realiseerde zich dat de wetenschappers Bell Labs ‘al de transistor had uitgevonden voor hen, het bedrijf met spoed naar haar “transistron” in productie voor versterkte gebruik in telefoonnetwerk Frankrijk te krijgen.

Philco oppervlakte-barrière transistor ontwikkeld en geproduceerd in 1953

De eerste hoge-frequentie transistor was de oppervlakte-barrière germanium transistor ontwikkeld door Philco in 1953, geschikt om te werken tot 60 MHz. Deze werden gemaakt door etsen depressies in een N-type germanium basis van beide kanten met jets van Indium (III) sulfaat totdat het was een paar tien duizendsten van een inch dik. Indium gegalvaniseerd in de depressies vormden de collector en emitter. De eerste all-transistor autoradio, die in 1955 werd geproduceerd door Chrysler en Philco, gebruikte deze transistoren in de schakeling en ook zij de eerste geschikt voor snelle computers.

De eerste werken silicium transistor werd ontwikkeld bij Bell Labs op 26 januari 1954 door Morris Tanenbaum. De eerste commerciële silicium transistor werd geproduceerd door Texas Instruments in 1954. Dit was het werk van Gordon Teal, een expert in het kweken van kristallen van hoge zuiverheid, die eerder werkte bij Bell Labs. De eerste MOS transistor eigenlijk gebouwd werd door Kahng en Atalla bij Bell Labs in 1960.

Belang

Een darlingtontransistor opende zodat de werkelijke transistor chip (het kleine plein) in te zien. Een darlingtontransistor is in feite twee transistors op dezelfde chip. Een transi
stor is veel groter dan de andere, maar beide zijn groot in vergelijking met transistoren in grootschalige integratie omdat dit specifieke voorbeeld is bedoeld voor vermogenstoepassingen.

De transistor is het belangrijkste werkzame bestanddeel in vrijwel alle moderne elektronica. Velen beschouwen het als een van de grootste uitvindingen van de 20e eeuw. Het belang in de huidige maatschappij berust op zijn vermogen om zijn massa geproduceerd met behulp van een sterk geautomatiseerd proces (halfgeleider fabricage), die verrassend lage per-transistor kosten behaalt. De uitvinding van de eerste transistor bij Bell Labs werd genoemd een IEEE Milestone in 2009.

Hoewel verschillende ondernemingen elk meer dan een miljard afzonderlijk verpakt (zogenaamde discrete) transistoren per jaar, de meeste transistors worden nu geproduceerd in geïntegreerde schakelingen (vaak afgekort tot IC, microchips of eenvoudig chips), samen met diodes, weerstanden, condensatoren en andere elektronische componenten, complete elektronische schakelingen veroorzaken. Een logische poort bestaat uit maximaal twintig transistors terwijl een geavanceerde microprocessor, vanaf 2009, kan gebruik maken van maar liefst 3 miljard transistors (MOSFET’s). “Ongeveer 60 miljoen transistors werden gebouwd in 2002… voor [elke] man, vrouw en kind op aarde. ^”

De transistor low cost, flexibiliteit en betrouwbaarheid is een alomtegenwoordige apparaat gemaakt. Transistorized mechatronische circuits hebben vervangen elektromechanische apparaten in het controleren van apparaten en machines. Het is vaak gemakkelijker en goedkoper om een standaard te gebruiken microcontroller en schrijven computerprogramma een besturingsfunctie dan een gelijkwaardige mechanische besturingsfunctie ontwerp uit te voeren.

Vereenvoudigde bediening

Deze sectie is niet citeren enige bronnen. Gelieve te helpen verbeteren van deze sectie door het toevoegen van citaten aan betrouwbare bronnen. Unsourced materiaal kan worden aangevochten en verwijderd. (November 2010)

Een eenvoudige schakeling schema om de labels van een p-n-bipolaire transistor tonen.

De essentiële nut van een transistor komt van zijn vermogen om een klein signaal aangebracht tussen een paar van de terminals een veel groter stuursignaal aan een ander paar klemmen. Deze eigenschap wordt genoemd gewin. Het kan een sterkere uitgangssignaal een spanning of stroom, die evenredig is met een zwakker signaal te produceren; dat wil zeggen dat zij fungeren als een versterker. Alternatief kan de transistor gebruikt stroom aan of uit te zetten in een circuit als elektrisch gestuurde schakelaar, waarbij de hoeveelheid stroom wordt bepaald door andere circuitelementen.

Er zijn twee soorten transistoren, die kleine verschillen in hoe ze worden gebruikt in een circuit. Een bipolaire transistor heeft terminals gelabeld basis, collector en emitter. Een kleine stroom aan de basisaansluiting (dat wil zeggen, die tussen de basis en de emitter) kan bedieningsinstrument een veel grotere stroom tussen de collector en emitter terminals. Voor een veldeffect transistor, worden de terminals gelabeld gate, source en drain, en een spanning op de gate controle een stroom tussen source en drain.

De afbeelding rechts is een typische bipolaire transistor in een circuit. Charge zal tussen emitter en collector aansluitingen stromen afhankelijk van de huidige in de basis. Omdat intern de basis en emitter verbindingen gedragen als een halfgeleiderdiode, een spanningsval ontstaat tussen basis en emitter terwijl de basisstroom bestaat. De hoeveelheid van deze spanning afhankelijk van het materiaal wordt de transistor uit en wordt aangeduid als _VBE.

Transistor als een schakelaar

BJT als een elektronische schakelaar, in geaarde emitter-configuratie.

Transistors worden vaak gebruikt in digitale schakelingen als elektronische schakelaars die kunnen worden ofwel in een “aan” of “uit” staat, zowel voor high-power toepassingen zoals geschakelde voedingen en voor low-power toepassingen zoals logische poorten. Belangrijke parameters voor deze toepassing zijn de geschakelde stroom, de spanning behandeld, en de schakelsnelheid, gekenmerkt door de stijging en daling keer.

In een geaarde-emitter transistor circuit, zoals de licht-schakelcircuit weergegeven, de basisspanning stijgt, de emitter en collector stroom exponentieel stijgen. De collector spanning daalt als gevolg van verminderde weerstand van de collector naar emitter. Als het spanningsverschil tussen de collector en emitter zijn nul (of bijna nul), zal de collectorstroom alleen beperkt door de belastingsweerstand (gloeilamp) en de voedingsspanning. Dit is de zogenaamde verzadiging omdat stroom vloeit van de collector vrij emitter. Indien verzadigd, wordt de schakelaar gezegd te branden.

Voldoende base station stroom is een belangrijk probleem in het gebruik van bipolaire transistoren als schakelaars. De transistor biedt actuele versterking, waardoor een relatief grote stroom in de collector te schakelen door een veel kleinere stroom in the base terminal. De verhouding van deze stromen varieert afhankelijk van het type transistor, en zelfs voor een bepaald type, is afhankelijk van de collectorstroom. In het voorbeeld licht-circuit weergegeven, wordt de weerstand gekozen om voldoende basisstroom leveren aan het waarborgen transistor verzadigd.

In een schakelcircuit, het idee is om te simuleren, zo dicht mogelijk, de ideale switch met de eigenschappen van open circuit als off, kortsluiting bij op, en een onmiddellijke overgang tussen de twee staten. Parameters worden zodanig gekozen dat de “off” output beperkt tot lekstromen te klein om verbonden schakeling beïnvloeden; de weerstand van de transistor in de “aan” toestand is te klein om invloed schakelingen; en de overgang tussen de twee toestanden is snel genoeg om geen nadelig effect hebben.

Transistor als versterker

Versterkerschakeling, common-emitter configuratie met een voltage-divider bias circuit.

De common-emitter versterker is ontworpen dat een kleine verandering in spanning _(V) verandert de kleine stroom door de basis van de transistor; stroomversterkingsfactor van de transistor gecombineerd met de eigenschappen van de schakeling dat kleine schommelingen in _Vin produceren grote veranderingen in _Vuit.

Verschillende configuraties van enkele transistor versterker zijn mogelijk, met wat het verstrekken van de huidige winst, wat spanning krijgen, en sommige beide.

Van mobiele telefoons tot televisies, grote aantallen producten omvatten versterkers voor de geluidsweergave, radiotransmissie, en signaalverwerking. De eerste discrete-transistor audio versterkers nauwelijks geleverd een paar honderd milliwatt, maar de macht en geluidskwaliteit geleidelijk verhoogd als beter transistors beschikbaar kwam en versterker architectuur ontwikkeld.

Modern transistor audioversterkers tot enkele honderden watts gemeenschappelijk zijn en relatief goedkoop.

Vergelijking met vacuümbuizen

Voorafgaand aan de ontwikkeling van transistors, vacuüm (elektron) buizen (of in het Verenigd Koninkrijk “thermionische kleppen” of gewoon “kleppe
n”) werden de actieve componenten in elektronische apparatuur.

Voordelen

De belangrijkste voordelen die zijn toegestaan transistoren vacuümbuizen vervangen in de meeste toepassingen

• geen kathodeverhittingselement (die de kenmerkende oranje gloed van de buizen produceert), het verminderen van het energieverbruik, waardoor vertraging als buis kachels warm-up, en het immuunsysteem van de kathode vergiftiging en uitputting;
• zeer kleine omvang en gewicht, het verminderen apparatuurgrootte;
• grote aantallen zeer kleine transistors kunnen worden vervaardigd als een enkele geïntegreerde schakeling;
• lage bedrijfskosten spanningen compatibel met accu’s van slechts enkele cellen;
• circuits met een grotere energie-efficiëntie zijn meestal mogelijk. Voor low-power toepassingen (bv voltage versterking) in het bijzonder, kan het energieverbruik veel lager dan voor de buizen zijn;
• inherente betrouwbaarheid en een zeer lange levensduur; buizen altijd degraderen en fail-over tijd. Sommige transistors apparaten zijn in dienst voor meer dan 50 jaar;
• complementaire apparaten beschikbaar, het verstrekken van ontwerp flexibiliteit, waaronder complementaire-symmetrie circuits, niet mogelijk met vacuümbuizen;
• zeer lage gevoeligheid voor mechanische schokken en trillingen, die fysieke robuustheid en vrijwel elimineren-shock geïnduceerde stoorsignalen (bijv microfonie in audio-toepassingen);
• niet gevoelig voor breken van een glazen omhulling, lekkage, ontgassing en andere fysieke schade.

Beperkingen

Transistors hebben de volgende beperkingen:

• silicium transistors kunnen verouderen en falen;
• high-power, high-frequency, zoals die wordt gebruikt in over-the-air televisie-uitzendingen, is beter in vacuümbuizen gevolg van verbeterde bereikt elektron mobiliteit in een vacuüm;
• solid-state apparaten zijn gevoelig voor beschadiging door zeer korte elektrische en thermische evenementen, waaronder elektrostatische ontlading in behandeling; vacuümbuizen zijn elektrisch veel meer robuust;
• gevoeligheid voor straling en kosmische straling (speciale stralingsgeharde chips worden gebruikt voor ruimtevaartuigen toestellen);
• vacuümbuizen in audio toepassingen aanzienlijk lagere harmonische vervorming, de zogenaamde tube sound, die sommige mensen de voorkeur.

PNP

P-kanaal

NPN

N-kanaal

BJT
JFET

BJT en JFET symbolen

P-kanaal

N-kanaal

JFET
MOSFET Enh
MOSFET dep

JFET en MOSFET symbolen

Transistors worden gecategoriseerd

• halfgeleidermateriaal (datum eerst gebruikt): de metalloïden germanium (1947) en silicium (1954) -in amorf, polykristallijn en monokristallijn vorm-, de verbindingen gallium arsenide (1966) en siliciumcarbide (1997), de legering silicium-germanium (1989 ), de allotroop koolstof grafeen (onderzoek lopende sinds 2004), enz. (zie Semiconductor materiaal);
• structuur: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), Insulated-Gate Bipolar Transistor, “andere soorten”;
• elektrische polariteit (positief en negatief): n-p-n, p-n-p (BJT’s), n-kanaal p-kanaal (FET);
• maximale vermogen: laag, gemiddeld, hoog;
• maximumwerkfrequentie: laag, middel, hoog, radio (RF), microgolf frequentie (het maximale frequentie van een transistor in gemeenschappelijke emitter of gemeenschappelijke bron circuit wordt aangeduid met de term f _T, een afkorting voor overgangsfrequentie -de frequentie van overgang de frequentie waarmee de transistor oplevert eenheid spanningsversterking)
• toepassing: schakelaar, algemeen doel, audio, hoogspanning, super-beta, matched pair;
• fysieke verpakking: through-hole metal, through-hole plastic, surface mount, bal grid array, power modules (zie verpakking);
• versterkingsfactor h _FE, β _{F (transistor} beta) of g _m (transconductance).

Daarom kan een specifieke transistor worden beschreven silicium, oppervlakte-mount, BJT, n-p-n, low-power, hoogfrequente schakelaar.

Bipolaire transistor (BJT)

Hoofdartikel: bipolaire transistor

Bipolaire transistoren worden zo genoemd omdat ze uit te voeren door het gebruik van zowel de meerderheid en minderheid vervoerders. De bipolaire transistor, de eerste type transistor massa geproduceerd worden, is een combinatie van twee junctiediodes en is gevormd van ofwel een dunne laag van p-type halfgeleider tussen twee n-type halfgeleiders (een n-p- n transistor), of een dunne laag van n-type halfgeleider tussen twee p-type halfgeleiders (ap-n-p-transistor). Deze constructie produceert twee p-n overgangen: een basis-emitter junctie en een basis-collector overgang, gescheiden door een dun gebied van halfgeleider zogenaamde basisgebied (twee junctiediodes elkaar zijn verbonden zonder dat delen van een tussenliggende halfgeleidend gebied zal transistor niet te ).

BJTs drie terminals, overeenkomend met de drie lagen van halfgeleider een emitter, een basis en een collector. Ze zijn nuttig versterkers omdat de stromen aan de emitter en de collector bestuurbaar zijn door een relatief kleine basisstroom. In een n-p-n-transistor die in het actieve gebied, de emitter-basis junctie doorlaatrichting (elektronen en gaten recombineren op de kruising), en elektronen worden geïnjecteerd in het basisgebied. Omdat de basis smal is, de meeste van deze elektronen diffunderen in de sperrichting (elektronen en gaten worden gevormd bij en verder weg van de kruising) basis-collectorovergang en worden geveegd in de opvangbak; misschien een honderdste van de elektronen recombineren in de basis, die het dominante mechanisme de basisstroom. Door het regelen van het aantal elektronen dat de basis kan ve
rlaten, kan het aantal elektronen die in de collector worden gecontroleerd. collectorstroom ongeveer β (common-emitter stroom gain) maal de basisstroom. Het is typisch groter dan 100 voor kleine signaal transistors maar kleiner transistors ontworpen voor hoog vermogen toepassingen.

In tegenstelling tot de veldeffecttransistor (zie hierna), de BJT is een low-input-impedantie-inrichting. Ook, als de basis-emitterspanning _(VBE) wordt verhoogd de basis-emitter stroom en dus de collector-emitter stroom (I _CE) exponentieel volgens Shockley diode model en Ebers-Moll model. Hierdoor exponentiële relatie, de BJT een hogere transconductance dan de FET.

Bipolaire transistoren kunnen worden gemaakt uit door blootstelling aan licht, omdat de absorptie van fotonen in het basisgebied genereert een fotostroom die als basisstroom; de collectorstroom ongeveer β maal de fotostroom. Toestellen die zijn ontworpen voor dit doel een transparant venster in het pakket en worden genoemd fototransistoren.

Field-effect transistor (FET)

Hoofd artikelen: field-effect transistor, MOSFET en JFET

De veldeffect transistor, ook wel een unipolaire transistor gebruikt ofwel elektronen (in n-channel FET) of gaten (in p-kanaal FET) voor geleiding. De vier terminals van de FET worden genoemd bron, poort, afvoer en body (substraat). Op de meeste FETs, is het lichaam verbonden met de bron binnenin de verpakking, en dit zal worden uitgegaan van de volgende beschrijving.

In een FET, de drain-naar-source stroom via een geleidend kanaal dat het brongebied verbindt met het afvoergebied. De geleidbaarheid wordt gevarieerd door het elektrische veld dat wordt geproduceerd wanneer een spanning wordt aangelegd tussen de gate en source aansluitingen; vandaar de stroom tussen de drain en de bron wordt bestuurd door de spanning tussen de gate en de source. Aangezien de gate-source spanning (V _GS) wordt verhoogd, de drain-source stroom (I _DS) exponentieel toeneemt voor _VGS onder de drempel, en vervolgens bij ongeveer kwadratisch rate (I _GS α _(VGS – _VT) ²⁾ (waar de V _T is de drempel spanning op die afwateren huidige begint) in de “ruimte-heffing beperkt” regio boven de drempel. Een kwadratische gedrag wordt niet waargenomen in moderne inrichtingen, bijvoorbeeld bij de 65 nm technologie node.

Voor een laag geluidsniveau in smalle bandbreedte van de hogere input weerstand van de FET is voordelig.

FET’s zijn verdeeld in twee families: junction FET (JFET) en geïsoleerde poort FET (IGFET). De IGFET is meer algemeen bekend als een metal-oxide semiconductor-FET (MOSFET), als gevolg van de oorspronkelijke constructie uit lagen van metaal (de gate) oxide (de isolatie), en halfgeleiders. Anders IGFETs, JFET poort vormt een p-n diode met het kanaal dat tussen de bron en afvoer. Functioneel, maakt het n-kanaal JFET het vaste equivalent van de vacuümbuis triode die op soortgelijke wijze vormt een diode tussen het rooster en de kathode. Ook hebben beide apparaten werken in de depletie-modus, ze hebben allebei een hoge ingangsimpedantie, en beiden stroom geleiden onder besturing van een ingangsspanning.

Metaal-halfgeleider FETs (MESFETs) zijn JFETs waarbij de sperrichting p-n overgang wordt vervangen door een metaal-halfgeleiderovergang. Deze en de HEMT (high-electron-transistoren of HFETs), waarbij een tweedimensionaal electron gas mobiliteit zeer hoge drager voor ladingstransport, zijn bijzonder geschikt voor gebruik bij zeer hoge frequenties (microgolffrequenties; verscheidene GHz).

FETs zijn verder onderverdeeld in depletie-modus en enhancement-mode types, afhankelijk van of de zender is ingeschakeld of uitgeschakeld met nul gate-naar-source spanning. Voor versterkingsmodus, het kanaal uit bij nul voorspanning, en een gate potentiaal “versterken” de geleiding. Voor depletie-modus, het kanaal is op nul voorspanning, en een gate potentiaal (van tegengestelde polariteit) kunnen “afbreken” van het kanaal, waardoor geleiding. Voor elke modus een positieve gate spanning overeenkomt met een hogere stroom van n-kanaalinrichtingen en een lagere stroom voor p-kanaalinrichtingen. Bijna alle JFETs zijn uitputting-modus omdat de diode kruispunten vooringenomenheid zou sturen en gedrag als ze enhancement-mode apparaten; meeste IGFETs zijn types enhancement-mode.

Het gebruik van bipolaire en field-effect transistors

De bipolaire transistor (BJT) was de meest gebruikte transistor in de jaren 1960 en ’70. Zelfs na MOSFETs schaal beschikbaar werd, bleef de BJT transistor waarde voor talrijke analoge schakelingen zoals versterkers vanwege hun grotere lineariteit en fabricagegemak. In geïntegreerde circuits, de gewenste eigenschappen van MOSFET’s konden ze bijna alle marktaandeel veroveren voor digitale circuits. Discrete MOSFET’s kunnen worden toegepast in transistor toepassingen, waaronder analoge schakelingen, spanningsregelaars, versterkers, power zenders en motorrijders.

Andere transistor types

Transistor symbool gemaakt op Portugese stoep in de universiteit van Aveiro.

Voor de vroege bipolaire transistoren, zie bipolaire transistor # bipolaire transistoren.

• Bipolaire transistor (BJT):
  • heterojunctie bipolaire transistor, tot enkele honderden GHz, gebruikelijk in moderne ultrasnelle en RF-circuits;
  • Schottky transistor;
  • lawine transistor:
  • Darlington transistoren twee BJTs elkaar verbonden met een hoge stroomversterking gelijk aan het product van de huidige voordelen van beide transistoren verschaffen;
  • geïsoleerde gate bipolaire transistors (IGBT’s) gebruik van een medium-power IGFET, eveneens aangesloten op een BJT, een hoge ingangsimpedantie geven. Vermogensdiodes vaak verbonden tussen bepaalde terminals afhankelijk van het specifieke gebruik. IGBT’s zijn bijzonder geschikt voor zware industriële toepassingen. De Asea Brown Boveri (ABB) 5SNA2400E170100 illustreert hoe ver de macht halfgeleidertechnologie heeft gevorderd. Bestemd voor drie-fase stroomvoorziening, dit apparaat huizen drie n-p-n IGBT’s in een doosje van 38 bij 140 bij 190 mm en gewicht van 1,5 kg. Elke IGBT heeft een vermogen van 1700 volt en kan overweg met 2400 ampère;
  • fototransistor;
  • multiple-emitter transistor, die in transistor-transistor logica en geïntegreerde huidige spiegels;
  • multiple-base transistor, wordt gebruikt om zeer lage niveau signalen in rumoerige omgevingen te versterken, zoals de pick-up van een platenspeler of uiteinden radio voorzijde. Effectief is een zeer groot aantal transistoren parallel plaatsvinden, aan de uitgang het signaal constructief toegevoegd, maar ruis wordt alleen toegevoegd stochastisch.
• Veldeffecttransistor (FET):
  • koolstof nanobuis veldeffecttransistor (CNFET), waarbij het kanaal materiaal wordt vervangen door een koolstof nanobuis;
  • junctiepoort veldeffect transistor (JFET), waarbij het hek is geïsoleerd door een omgekeerd voorgespannen p-n junctie;
  • metaal-halfgeleider-veldeffecttransistor (MESFET), vergelijkbaar met JFET met een Schottky overgang plaats van AP-overgang;
    • hoge elektron-mobiliteit transistor (HEMT);
  • metaal-oxide-halfgeleider veldeffecttransistor (MOSFET), waarbij het hek is geïsoleerd door een dun laagje isolator;
  • omgekeerde T veldeffecttransistor (ITFET);
  • fin veldeffecttransistor (FinFET), bron / afvoergebied vormen vinnen op het silicium oppervlak;
  • snel achteruit epitaxiale diode-field-effect transistor (FREDFET);
  • thin-film transistor, in LCD’s;
  • organische veldeffect transistor (OFET), waarbij de halfgeleider een organische verbinding;
  • ballistische transistor;
  • zwevende-gat
    e-transistor, voor niet-vluchtige geheugens;

  • FET’s gebruikt om milieu te voelen;
    • ion-gevoelige veldeffecttransistor (IFSET), ionen- concentratie in oplossing te meten,
    • elektroliet-oxide-halfgeleider veldeffecttransistor (eosfet), neurochip,
    • deoxyribonucleïnezuur veldeffecttransistor (DNAFET).
• Tunnel veldeffecttransistor, waarin schakelt door het moduleren quantum tunneling door een barrière.
• Diffusion transistor gevormd door diffunderen doteermiddelen in halfgeleidersubstraat; kan zowel BJT en FET.
• Unijunctiontransistor, kan worden gebruikt als eenvoudig pulsgeneratoren. Het bestaat uit een hoofdgedeelte van zowel P-type of N-type halfgeleider met ohmse contacten aan elk uiteinde (klem Base1 en Base2). Een kruising met de tegengestelde halfgeleider wordt gevormd op een punt langs de lengte van het lichaam voor de derde terminal (zender).
• Single-electron transistors (SET), bestaan uit een poort eiland tussen twee tunneljuncties. De tunnelstroom wordt gestuurd door een spanning op de gate via een condensator.
• Nanofluidic transistor, regelt de beweging van ionen door sub-microscopische, met water gevulde kanalen.
• Multigate inrichtingen:
  • Tetrode transistor;
  • pentode transistor;
  • trigate transistor (prototype van Intel);
  • dual-poort veldeffect transistoren een enkel kanaal met twee poorten in cascode; een configuratie geoptimaliseerd voor hoogfrequente versterkers, mixers en oscillatoren.
• Junctionless nanodraad transistor (JNT), maakt gebruik van een eenvoudige nanodraad silicium omgeven door een elektrisch geïsoleerde “trouwring” dat werkt aan de poort van de stroom van elektronen door de draad.
• Vacuüm-kanaal transistor, toen in 2012, NASA en de National Nanofab Center in Zuid-Korea werden gerapporteerd een prototype vacuüm-kanaal transistor in slechts 150 nanometer in omvang te hebben opgebouwd, kunnen worden goedkoop vervaardigd met behulp van standaard silicium halfgeleider-verwerking, kan werken bij hoge versnelt zelfs in vijandige omgevingen, en kon net zo veel energie verbruiken als een standaard transistor.
• Organische elektrochemische transistor.

Deel nummering normen / specificaties

De typen aantal transistoren kunnen worden ontleed uit het onderdeelnummer.Er zijn drie belangrijke halfgeleiders naamgeving normen; Iedere het alfanumerieke prefix geeft aanwijzingen voor type apparaat.

Japanese Industrial Standard (JIS)

JIS Transistor voorvoegsel Table

Voorvoegsel
Type transistor

2SA
hoogfrequent p-n-p BJTs

2SB
audiofrequentie p-n-p BJTs

2SC
hoogfrequent n-p-n BJTs

2SD
audiofrequentie n-p-n BJTs

2SJ
P-kanaal FET’s (zowel JFET’s en MOSFET’s)

2SK
N-kanaal FET’s (zowel JFET’s en MOSFET’s)

De JIS-C-7012-specificatie voor transistor onderdeelnummers begint met “2S”, bijv 2SD965, maar soms is het “2S” prefix wordt niet op de verpakking aangegeven – een 2SD965 kan alleen worden gemarkeerd “D965”; een 2SC1815 kan worden opgenomen door een leverancier als gewoon “C1815”. Deze serie soms achtervoegsels (bijvoorbeeld “R”, “O”, “BL” staat voor “rode”, “orange”, “blue”, etc.) varianten, bijvoorbeeld strakkere duiden h _FE (gain) groeperingen.

Europese elektronische onderdelen Manufacturers Association (EECA)

De Pro Electron norm, de Europese elektronische onderdelen Manufacturers Association deel nummering, begint met twee letters: de eerste geeft de halfgeleider type (A voor germanium, B voor silicium, en C voor materialen zoals GaAs); de tweede letter geeft het beoogde gebruik (A diode, C voor algemene doeleinden transistor, etc.). Een 3-cijferig volgnummer (of één letter dan 2 cijfers, voor industriële soorten) volgt. Met vroege apparaten dit aangegeven het type zaak. Achtervoegsels kunnen worden gebruikt, met een brief (bijvoorbeeld “C” betekent vaak hoge h _{FE, zoals in: BC549C} ) of andere codes kunnen volgen om winst te laten zien (bijv BC327-25) of de spanning (bijv BUK854-800A ). De meest voorkomende voorvoegsels zijn:

Pro Electron / EECA Transistor voorvoegsel Table

Prefix klasse
Soort en gebruik
Voorbeeld
Equivalent
Referentie

AC
Germanium kleine-signaal AF transistor
AC126
NTE102A
Data papier

ADVERTENTIE
Germanium AF power transistor
AD133
NTE179
Data papier

AF
Germanium kleine-signaal RF transistor
AF117
NTE160
Data papier

AL
Germanium RF power transistor
ALZ10
NTE100
Data papier

ALS
Germanium schakeltransistor
ASY28
NTE101
Data papier

AU
Germanium macht schakeltransistor
AU103
NTE127
Data papier

BC
Silicium, kleine signaal transistor (“general purpose”)
BC548
2N3904
Data papier

BD
Silicium, de macht transistor
BD139
NTE375
Data papier

BF
Silicium, HF (hoge frequentie) BJT of FET
BF245
NTE133
Data papier

BS
Silicium, switching transistor (BJT of MOSFET)
BS170
2N7000
Data papier

BL
Silicium, hoge frequentie, hoog vermogen (voor zenders)
BLW60
NTE325
Data papier

BU
Silicium, hoge spanning (voor CRT horizontale afbuigschakelingen)
BU2520A
NTE2354
Data papier

CF
Galliumarsenide kleine-signaal Magnetron transistor (MESFET)
CF739
–
Data papier

CL
Galliumarsenide Magnetron macht transistor (FET)
CLY10
–
Data papier

Joint Electron Devices Engineering Council (JEDEC)

De JEDEC EIA370 nummers transistor apparaat meestal met “2N”, hetgeen een drie-eindinrichting (dual-gate field-effect transistors vier-eindapparatuur, dus beginnen met 3 N), dan een 2, 3 of 4-cijferig volgnummer zonder betekenis als naar eigenschappen van het apparaat (hoewel vroege apparaten met lage aantallen de neiging om germanium zijn). Bijvoorbeeld, 2N3055 is een silicium n-p-n power transistor, 2N1301 is ap-n-p germanium schakeltransistor. Een brief suffix (bijvoorbeeld “A”) wordt soms gebruikt om een nieuwe variant duiden, maar zelden winnen groepen.

Proprietary

De fabrikanten van inrichtingen kunnen hun eigen proprietary nummering, bijvoorbeeld CK722. Aangezien apparaten zijn tweede-sourced, prefix van een fabrikant (zoals “MPF” in MPF102, wat zou oorspronkelijk een duiden Motorola FET) is nu een onbetrouwbare indicator van wie het toestel gemaakt. Sommige farmaceutische naamgeving vast deel bestaat naamgeving, bijvoorbeeld een PN2222A een (eventueel Fairchild Semiconductor) 2N2222A in een plastic behuizing (maar PN108 een kunststof uitvoering van een BC108, geen 2N108, terwijl de PN100 geen verband houdt met andere xx100 apparaten).

Militaire deel nummers soms worden toegewezen hun eigen codes, zoals de Britse militaire CV Naming System.

Fabrikanten kopen van grote aantallen van soortgelijke onderdelen zijn ze voorzien van ‘huisnummers’, het identificeren van een bepaalde inkoop specificatie en niet per se een apparaat met een gestandaardiseerd geregistreerde nummer. Bijvoorbeeld een HP onderdeel 1854,0053 een (JEDEC) 2N2218 transistor die eveneens CV nummer toegekend: CV7763

Benoemen van problemen

Met zo veel onafhankelijke naamgeving regelingen, en de afkorting van onderdeelnummers wanneer ze worden afgedrukt op de apparaten, dubbelzinnigheid soms optreedt. Bijvoorbeeld kunnen twee inrichtingen worden gemerkt “J176” (een van de J176 spaarstand JFET, anderzijds de hogere aangedreven MOSFET 2SJ176).

Oudere “through-gat” transistors worden gegeven oppervlakte-mount verpakte tegenhangers, hebben ze de neiging om te worden toegewezen verschillende onderdeelnummers omdat de fabrikanten hebben hun eigen systemen om te gaan met de variatie in pinout arrangementen en mogelijkheden voor dual of geëvenaard n-p-n + p-n-p apparaten in één verpakking. Dus zelfs als het oorspronkelijke apparaat (zoals een 2N
3904) kan zijn toegewezen door een standaarden autoriteit bekendste door ingenieurs over de jaren, de nieuwe versies verre van gestandaardiseerd in hun naamgeving.

Halfgeleidermateriaal

Halfgeleidermateriaal kenmerken

Halfgeleider
materiaal
Junction forward
Spanning
V @ 25 ° C
Elektronenmobiliteit
m ² / (V • s) @ 25 ° C
Gatenmobiliteit
m ² / (V • s) @ 25 ° C
Max.
knooppunt temp.
° C

Ge
0.27
0.39
0.19
70-100

Si
0.71
0.14
0.05
150-200

GaAs
1.03
0.85
0.05
150-200

Al-Si junction
0.3
–
–
150-200

De eerste BJTs werden gemaakt van germanium (Ge). Silicium (Si), die op dit moment de overhand, maar bepaalde geavanceerde magnetron en een high-performance-versies nu in dienst van de samengestelde halfgeleider materiaal galliumarsenide (GaAs) en de halfgeleider legering van silicium germanium (SiGe). Single element halfgeleidermateriaal (Ge en Si) wordt beschreven als elementair.

Ruwe parameters voor de meest voorkomende halfgeleidermaterialen gebruikt om transistoren zijn vermeld in de tabel rechts; Deze parameters zullen variëren met de stijging van de temperatuur, elektrisch veld, onzuiverheden, stam, en diverse andere factoren.

De junctie voorwaartse spanning is de spanning op de emitter-basisovergang van een BJT om ervoor basis voeren een specifieke stroom. De stroom neemt exponentieel toe als het knooppunt voorwaartse spanning wordt verhoogd. De waarden in de tabel zijn typisch voor een stroom van 1 mA (dezelfde waarden gelden voor semiconductor diodes). Hoe lager de kruising voorwaartse spanning hoe beter, aangezien dit betekent dat minder vermogen nodig is om “drive” transistor. Het knooppunt voorwaartse spanning voor een bepaalde stroom afneemt met toename van de temperatuur. Voor een typische silicium knooppunt de wijziging -2,1 mV / ° C. In sommige circuits speciale ventielen (sensistors) worden gebruikt om te compenseren voor zulke veranderingen.

De dichtheid van mobiele providers in het kanaal van een MOSFET is een functie van het elektrische veld die het kanaal en diverse andere verschijnselen zoals het gehalte aan onzuiverheden in het kanaal. Sommige onzuiverheden, genaamd doteermiddelen, opzettelijk geïntroduceerd in het maken van een MOSFET, de MOSFET elektrisch gedrag regelen.

De elektronenmobiliteit en gatenmobiliteit kolommen de gemiddelde snelheid die elektronen en gaten diffunderen door het halfgeleidermateriaal van een elektrisch veld van 1 volt per meter aangelegd over het materiaal. In het algemeen, de hogere mobiliteit van elektronen sneller de transistor kan werken. De tabel geeft aan dat GE beter materiaal dan Si in dit opzicht. Echter, Ge heeft vier belangrijke tekortkomingen in vergelijking met silicium en galliumarsenide:

• De maximum temperatuur is beperkt;
• het heeft een relatief hoge lekstroom;
• het kan niet hoge spanningen te weerstaan;
• Het is minder geschikt voor het vervaardigen van geïntegreerde schakelingen.

Omdat de elektronenmobiliteit hoger is dan het gat mobiliteit van alle halfgeleidermaterialen een bepaalde bipolaire n-p-n-transistor neigt sneller dan een gelijkwaardig p-n-p-transistor. GaAs heeft de hoogste elektronenmobiliteit van de drie halfgeleiders. Het is om deze reden dat GaAs wordt gebruikt bij hoogfrequente toepassingen. Een relatief recente ontwikkeling FET, de high-elektronen mobiliteit transistor (HEMT), een heterostructuur (verbinding tussen verschillende halfgeleidermaterialen) aluminium galliumarsenide (AlGaAs) -gallium arsenide (GaAs) tweemaal de elektronenmobiliteit van een GaAs- heeft metalen barrière kruising. Vanwege hun hoge snelheid en een laag geluidsniveau, worden HEMT gebruikt in satellietontvangers werken op frequenties rond 12 GHz. HEMT gebaseerd op gallium nitride en aluminium (AlGaN / GaN HEMT) een nog hogere elektronenmobiliteit en worden voor diverse toepassingen.

Max. junctietemperatuur waarden een dwarsdoorsnede van data sheets verschillende fabrikanten. Deze temperatuur mag niet worden overschreden en de transistor beschadigd raken.

Al-Si kruising verwijst naar de hoge snelheid (aluminium-silicium) metal-halfgeleider barrière diode, algemeen bekend als een Schottky diode. Deze is opgenomen in de tabel omdat sommige silicon macht IGFETs een parasitaire omgekeerde Schottky diode gevormd tussen de source en de drain als deel van het fabricageproces. Deze diode kan vervelend zijn, maar soms wordt toegepast in het circuit.

Verpakking

Zie ook: Semiconductor pakket en Chip carrier

Geassorteerde discrete transistors

Discrete transistors zijn individueel verpakt transistors. Transistors zijn er in vele verschillende halfgeleider pakketten (zie afbeelding). De twee belangrijkste categorieën zijn doorgaande opening (of lood), en oppervlakte-mount, ook bekend als oppervlakte-mount apparaat (SMD). De bal grid array (BGA) is de laatste oppervlakte-mount pakket (momenteel alleen voor grote geïntegreerde schakelingen). Het heeft solderen “ballen” aan de onderzijde in plaats leads. Omdat ze kleiner en hebben kortere interconnecties, SMD betere hoogfrequente eigenschappen maar lager vermogen.

Transistor verpakkingen zijn gemaakt van glas, metaal, keramiek of plastic. Het pakket dicteert vaak het vermogen en de frequentie kenmerken. Vermogenstransistoren hebben grotere pakketten die kunnen worden geklemd putten verwarmen voor verbeterde koeling. Bovendien, de meeste macht transistors hebben de collector of afvoer fysiek verbonden met de metalen behuizing. Aan de andere kant, wat oppervlakte-mount microgolf transistors zo klein zandkorrels.

Vaak is een bepaald type transistor is verkrijgbaar in verschillende pakketten. Transistor pakketten zijn voornamelijk gestandaardiseerd, maar de toewijzing van de functies van een transistor naar de terminals is niet: andere soorten transistor kunnen andere functies toewijzen aan terminals van het pakket. Zelfs voor hetzelfde soort transistor de terminal opdracht kan variëren (meestal aangeduid door een suffix brief aan het onderdeelnummer, QE BC212L en BC212K).

Tegenwoordig zijn de meeste transistors komen in een breed scala van SMT pakketten, in vergelijking met de lijst die beschikbaar zijn via-gat pakketten is relatief klein, hier is een korte lijst van de meest voorkomende doorgaande opening transistoren pakketten in alfabetische volgorde: ATV, E-lijn, MRT, HRT, SC-43, SC-72, TO-3, TO-18, TO-39, TO-92, TO-126, TO220, TO247, TO251, TO262, ZTX851

Flexibele transistoren

Onderzoekers hebben verschillende soorten flexibele transistors, waaronder gemaakt organische veldeffect transistoren. Flexibele transistoren zijn bruikbaar bij sommige soorten flexibele displays en andere flexibele elektronica.