పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ అంటే ఏమిటి: రకాలు మరియు దాని పని

ట్రాన్సిస్టర్ ఒక సెమీకండక్టర్ పరికరం, దీనిని 1947 లో బెల్ ల్యాబ్‌లో విలియం షాక్లీ, జాన్ బార్డిన్ మరియు వాల్టర్ హౌసర్ బ్రాటైన్ కనుగొన్నారు. ఇది ఏదైనా డిజిటల్ భాగాల యొక్క ప్రాథమిక బిల్డింగ్ బ్లాక్. కనిపెట్టిన మొట్టమొదటి ట్రాన్సిస్టర్ a పాయింట్ కాంటాక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ . A యొక్క ప్రధాన విధి ట్రాన్సిస్టర్ బలహీనమైన సంకేతాలను విస్తరించడం మరియు తదనుగుణంగా వాటిని నియంత్రించడం. సిలికాన్ లేదా జెర్మేనియం లేదా గాలియం - ఆర్సెనైడ్ వంటి సెమీకండక్టర్ పదార్థాల ట్రాన్సిస్టర్ రాజీ. వాటి నిర్మాణం ఆధారంగా రెండు రకాలుగా వర్గీకరించబడ్డాయి, బిజెటి-బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ (జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్, ఎన్‌పిఎన్ ట్రాన్సిస్టర్, పిఎన్‌పి ట్రాన్సిస్టర్ వంటి ట్రాన్సిస్టర్‌లు) మరియు ఎఫ్‌ఇటి-ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (జంక్షన్ ఫంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ మరియు మెటల్ ఆక్సైడ్ ట్రాన్సిస్టర్, ట్రాన్సిస్టర్‌లు, ఎన్-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్ , పి-ఛానల్ మోస్‌ఫెట్), మరియు అక్కడ కార్యాచరణ (స్మాల్-సిగ్నల్ ట్రాన్సిస్టర్, స్మాల్ స్విచింగ్ ట్రాన్సిస్టర్, పవర్ ట్రాన్సిస్టర్, హై-ఫ్రీక్వెన్సీ ట్రాన్సిస్టర్, ఫోటోట్రాన్సిస్టర్, యునిజంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు వంటివి). ఇది ఎమిటర్ (ఇ), బేస్ (బి), మరియు కలెక్టర్ (సి), లేదా ఒక మూలం (ఎస్), కాలువ (డి) మరియు గేట్ (జి) అనే మూడు ప్రధాన భాగాలను కలిగి ఉంటుంది.

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ అంటే ఏమిటి?

అధిక కరెంట్ - వోల్టేజ్ రేటింగ్‌ను నియంత్రించడానికి మరియు పరికరం లేదా సర్క్యూట్లో అధిక సంఖ్యలో విద్యుత్ స్థాయిలను నిర్వహించడానికి ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన మూడు-టెర్మినల్ పరికరం పవర్ ట్రాన్సిస్టర్. ది పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క వర్గీకరణ కింది వాటిని చేర్చండి.

• బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ (BJT లు)
• మెటల్ ఆక్సైడ్ సెమీకండక్టర్ ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్ (MOSFET లు)
• స్టాటిక్ ఇండక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ (SIT లు)
• ఇన్సులేటెడ్-గేట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ (IGBT లు).

బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్

BJT అనేది బైపోలార్ జంక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్, ఇది రెండు నిర్వహణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది ధ్రువణతలు (రంధ్రాలు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు), దీనిని స్విచ్ లేదా యాంప్లిఫైయర్‌గా ఉపయోగించవచ్చు మరియు ప్రస్తుత నియంత్రణ పరికరం అని కూడా పిలుస్తారు. కిందివి a యొక్క లక్షణాలు పవర్ బిజెటి , వారు

• ఇది పెద్ద పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంది, తద్వారా గరిష్ట ప్రవాహం దాని ద్వారా ప్రవహిస్తుంది
• బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ ఎక్కువ
• ఇది అధిక కరెంట్ మోసుకెళ్ళే మరియు అధిక-శక్తి నిర్వహణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది
• ఇది ఆన్-స్టేట్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ ఎక్కువ
• అధిక శక్తి అనువర్తనం.

MOS- మెటల్-ఆక్సైడ్-సెమీకండక్టర్-ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్-ట్రాన్సిస్టర్- (MOSFET లు) -FET లు

MOSFET అనేది FET ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉప-వర్గీకరణ, ఇది మూలం, బేస్ మరియు కాలువ టెర్మినల్స్ కలిగిన మూడు-టెర్మినల్ పరికరం. MOSFET కార్యాచరణ ఛానెల్ యొక్క వెడల్పుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అంటే ఛానెల్ వెడల్పు విస్తృతంగా ఉంటే, అది సమర్థవంతంగా పనిచేస్తుంది. కిందివి MOSFET యొక్క లక్షణాలు,

• దీనిని వోల్టేజ్ కంట్రోలర్ అని కూడా అంటారు
• ఇన్పుట్ కరెంట్ అవసరం లేదు
• అధిక ఇన్పుట్ ఇంపెడెన్స్.

స్టాటిక్ ఇండక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్

ఇది మూడు టెర్మినల్స్ కలిగి ఉన్న పరికరం, అధిక శక్తి మరియు పౌన frequency పున్యం నిలువుగా ఆధారితమైనది. స్టాటిక్ ఇండక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఏమిటంటే, ఇది FET- ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌తో పోల్చితే అధిక వోల్టేజ్ విచ్ఛిన్నం. కిందివి స్టాటిక్ ఇండక్షన్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క లక్షణాలు,

స్టాటిక్-ఇండక్షన్-ట్రాన్సిస్టర్

• ఛానెల్ యొక్క పొడవు చిన్నది
• శబ్దం తక్కువ
• టర్న్-ఆన్ మరియు ఆఫ్ కొన్ని సెకన్లు
• టెర్మినల్ నిరోధకత తక్కువగా ఉంటుంది.

ఇన్సులేటెడ్-గేట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ (IGBT లు)

పేరు సూచించినట్లుగా, IGBT అనేది FET మరియు BJT ట్రాన్సిస్టర్‌ల కలయిక, దీని పనితీరు దాని గేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ఇక్కడ గేట్‌ను బట్టి ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేయవచ్చు. ఇన్వర్టర్లు, కన్వర్టర్లు మరియు విద్యుత్ సరఫరా వంటి విద్యుత్ ఎలక్ట్రానిక్స్ పరికరాల్లో ఇవి సాధారణంగా వర్తించబడతాయి. ఇన్సులేటెడ్-గేట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్ (IGBT లు) యొక్క లక్షణాలు క్రిందివి,

ఇన్సులేటెడ్-గేట్-బైపోలార్-ట్రాన్సిస్టర్- (IGBT లు)

• సర్క్యూట్ యొక్క ఇన్పుట్ వద్ద, నష్టాలు తక్కువగా ఉంటాయి
• అధిక శక్తి లాభం.

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క నిర్మాణం

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ BJT అనేది నిలువుగా ఆధారిత పరికరం, ఇది ప్రత్యామ్నాయ P మరియు N- రకం పొరలతో క్రాస్-సెక్షనల్ యొక్క పెద్ద ప్రాంతాన్ని కలిగి ఉంటుంది. దీనిని ఉపయోగించి రూపొందించవచ్చు పి-ఎన్-పి లేదా ఒక ఎన్-పి-ఎన్ ట్రాన్సిస్టర్.

pnp-and-npn-transistor

కింది నిర్మాణం P-N-P రకాన్ని చూపిస్తుంది, దీనిలో మూడు టెర్మినల్స్ ఉద్గారిణి, బేస్ మరియు కలెక్టర్ ఉంటాయి. ఉద్గారిణి టెర్మినల్ అధిక డోప్డ్ ఎన్-టైప్ లేయర్‌తో అనుసంధానించబడిన చోట, దాని క్రింద 1016 సెం.మీ -3 గా ration త యొక్క మధ్యస్తంగా డోప్ చేయబడిన పి-లేయర్ ఉంటుంది మరియు 1014 సెం.మీ -3 గా ration తతో తేలికగా డోప్ చేయబడిన ఎన్-లేయర్ ఉంటుంది, దీనికి కూడా పేరు పెట్టారు కలెక్టర్ డ్రిఫ్ట్ ప్రాంతం, ఇక్కడ కలెక్టర్ డ్రిఫ్ట్ ప్రాంతం పరికరం యొక్క బ్రేక్-ఓవర్ వోల్టేజ్‌ను నిర్ణయిస్తుంది మరియు దిగువన, ఇది ఒక n + పొరను కలిగి ఉంటుంది, ఇది 1019 సెం.మీ -3 గా ration త యొక్క అధిక-డోప్డ్ n- రకం పొరను కలిగి ఉంటుంది, ఇక్కడ కలెక్టర్ దూరంగా ఉంచబడుతుంది వినియోగ మార్గము.

NPN- పవర్-ట్రాన్సిస్టర్-నిర్మాణం

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఆపరేషన్

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ BJT అవి పనిచేసే నాలుగు ప్రాంతాలలో పనిచేస్తాయి

• కట్ ఆఫ్ ప్రాంతం
• క్రియాశీల ప్రాంతం
• పాక్షిక సంతృప్త ప్రాంతం
• హార్డ్ సంతృప్త ప్రాంతం.

రివర్స్‌లో n-p-n పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ అనుసంధానించబడి ఉంటే పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ కట్ ఆఫ్ మోడ్‌లో ఉంటుందని చెబుతారు పక్షపాతం ఎక్కడ

కేసు (i): ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ టెర్మినల్ ప్రతికూలంగా అనుసంధానించబడింది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణి టెర్మినల్స్ సానుకూలంగా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి మరియు

కేసు (లు): ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క కలెక్టర్ టెర్మినల్ ప్రతికూలానికి అనుసంధానించబడి ఉంది మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ టెర్మినల్ పాజిటివ్‌తో అనుసంధానించబడి ఉంటుంది, అది బేస్-ఉద్గారిణి మరియు కలెక్టర్-ఉద్గారిణి రివర్స్ బయాస్‌లో ఉంటుంది.

కటాఫ్-రీజియన్-ఆఫ్-పవర్-ట్రాన్సిస్టర్

అందువల్ల IBE = 0 ఉన్న ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క స్థావరానికి అవుట్పుట్ కరెంట్ ప్రవాహం ఉండదు, మరియు IC = IB = 0 నుండి కలెక్టర్ ద్వారా ఉద్గారిణికి ప్రవహించే అవుట్పుట్ కరెంట్ ఉండదు, ఇది ట్రాన్సిస్టర్ ఆఫ్ స్థితిలో ఉందని సూచిస్తుంది కత్తిరించిన ప్రాంతం. లీకేజ్ కరెంట్ ప్రవాహాలలో ఒక చిన్న భాగం ట్రాన్సిస్టర్‌ను కలెక్టర్ నుండి ఉద్గారిణికి, అంటే ICEO కి విసిరివేస్తుంది.

బేస్-ఉద్గారిణి ప్రాంతం ఫార్వర్డ్ బయాస్ మరియు కలెక్టర్-బేస్ రీజియన్ రివర్స్ బయాస్ అయినప్పుడు మాత్రమే ట్రాన్సిస్టర్ నిష్క్రియాత్మక స్థితిగా చెప్పబడుతుంది. అందువల్ల ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క బేస్ లో ప్రస్తుత ఐబి ప్రవాహం మరియు ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఉద్గారిణికి కలెక్టర్ ద్వారా ప్రస్తుత ఐసి ప్రవాహం ఉంటుంది. ఐబి పెరిగినప్పుడు ఐసి కూడా పెరుగుతుంది.

యాక్టివ్-రీజియన్-ఆఫ్-పవర్-ట్రాన్సిస్టర్

ఫార్వార్డింగ్ బయాస్‌లో బేస్-ఉద్గారిణి మరియు కలెక్టర్-బేస్ అనుసంధానించబడి ఉంటే ట్రాన్సిస్టర్ పాక్షిక సంతృప్త దశలో ఉంటుందని చెబుతారు. ఫార్వార్డింగ్ బయాస్‌లో బేస్-ఉద్గారిణి మరియు కలెక్టర్-బేస్ అనుసంధానించబడి ఉంటే ట్రాన్సిస్టర్ హార్డ్ సంతృప్తిలో ఉంటుందని చెబుతారు.

శక్తి-ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క సంతృప్త-ప్రాంతం

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క V-I అవుట్పుట్ లక్షణాలు

క్రింద చూపిన విధంగా అవుట్పుట్ లక్షణాలను గ్రాఫికల్‌గా క్రమాంకనం చేయవచ్చు, ఇక్కడ x- అక్షం VCE ని సూచిస్తుంది మరియు y- అక్షం IC ని సూచిస్తుంది.

అవుట్పుట్-లక్షణాలు

• కింది గ్రాఫ్ కట్-ఆఫ్ ప్రాంతం, క్రియాశీల ప్రాంతం, హార్డ్ సంతృప్త ప్రాంతం, పాక్షిక సంతృప్త ప్రాంతం వంటి వివిధ ప్రాంతాలను సూచిస్తుంది.
• VBE యొక్క విభిన్న విలువల కోసం, IB0, IB1, IB2, IB3, IB4, IB5, IB6 వేర్వేరు ప్రస్తుత విలువలు ఉన్నాయి.
• ప్రస్తుత ప్రవాహం లేనప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ ఆపివేయబడిందని అర్థం. ICEO అయిన కొన్ని ప్రస్తుత ప్రవాహాలు.
• IB = 0, 1,2, 3, 4, 5 యొక్క పెరిగిన విలువ కోసం. ఇక్కడ IB0 కనీస విలువ మరియు IB6 గరిష్ట విలువ. VCE పెరిగినప్పుడు ICE కూడా కొద్దిగా పెరుగుతుంది. ఇక్కడ IC = ßIB, అందువల్ల పరికరాన్ని ప్రస్తుత నియంత్రణ పరికరం అంటారు. అంటే పరికరం క్రియాశీల ప్రాంతంలో ఉంది, ఇది ఒక నిర్దిష్ట కాలానికి ఉనికిలో ఉంది.
• ఐసి గరిష్టంగా చేరుకున్న తర్వాత ట్రాన్సిస్టర్ సంతృప్త ప్రాంతానికి మారుతుంది.
• ఇక్కడ రెండు సంతృప్త ప్రాంతాలు పాక్షిక సంతృప్త ప్రాంతం మరియు హార్డ్ సంతృప్త ప్రాంతం ఉన్నాయి.
• ఒక ట్రాన్సిస్టర్ పాక్షిక సంతృప్త ప్రాంతంలో ఉంటుందని మరియు ఒకవేళ స్విచ్ వేగం ఆన్ నుండి ఆఫ్ లేదా ఆఫ్ వేగం వేగంగా ఉంటే మాత్రమే. మీడియం-ఫ్రీక్వెన్సీ అనువర్తనంలో ఈ రకమైన సంతృప్తిని గమనించవచ్చు.
• హార్డ్ సంతృప్త ప్రాంతంలో ట్రాన్సిస్టర్‌కు ఆన్ నుండి ఆఫ్ లేదా ఆఫ్ స్థితికి మారడానికి కొంత సమయం అవసరం. తక్కువ-పౌన frequency పున్య అనువర్తనాలలో ఈ రకమైన సంతృప్తిని గమనించవచ్చు.

ప్రయోజనాలు

శక్తి BJT యొక్క ప్రయోజనాలు,

• వోల్టేజ్ లాభం ఎక్కువ
• కరెంట్ యొక్క సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది
• ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ తక్కువగా ఉంటుంది
• బ్యాండ్విడ్త్ యొక్క లాభం పెద్దది.

ప్రతికూలతలు

శక్తి BJT యొక్క ప్రతికూలతలు,

• ఉష్ణ స్థిరత్వం తక్కువగా ఉంటుంది
• ఇది శబ్దం
• నియంత్రించడం కొంచెం క్లిష్టంగా ఉంటుంది.

అప్లికేషన్స్

శక్తి BJT యొక్క అనువర్తనాలు,

• స్విచ్-మోడ్ విద్యుత్ సరఫరా ( SMPS )
• రిలేస్
• పవర్ యాంప్లిఫైయర్లు
• DC నుండి AC కన్వర్టర్లు
• పవర్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్లు.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

1). ట్రాన్సిస్టర్ మరియు పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ మధ్య వ్యత్యాసం?

ట్రాన్సిస్టర్ అనేది మూడు లేదా నాలుగు-టెర్మినల్ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరం, ఇక్కడ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క టెర్మినల్స్ యొక్క జతకి ఇన్‌పుట్ కరెంట్‌ను వర్తింపజేస్తే, ఆ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క మరొక టెర్మినల్‌లో కరెంట్‌లో మార్పును గమనించవచ్చు. ట్రాన్సిస్టర్ స్విచ్ లేదా యాంప్లిఫైయర్ లాగా పనిచేస్తుంది.

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ హీట్ సింక్ లాగా పనిచేస్తుంది, ఇది సర్క్యూట్ దెబ్బతినకుండా కాపాడుతుంది. ఇది సాధారణ ట్రాన్సిస్టర్ కంటే పరిమాణంలో పెద్దది.

2). ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ఏ ప్రాంతం ఆన్ నుండి ఆఫ్ లేదా ఆఫ్‌కు వేగంగా మారుతుంది?

పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ పాక్షిక సంతృప్తిలో ఉన్నప్పుడు ఆన్ నుండి ఆఫ్ లేదా ఆఫ్‌కు వేగంగా మారుతుంది.

3). NPN లేదా PNP ట్రాన్సిస్టర్‌లో N అంటే ఏమిటి?

NPN లోని N మరియు PNP రకం ట్రాన్సిస్టర్ ఉపయోగించిన ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల రకాన్ని సూచిస్తుంది, ఇది N- రకంలో మెజారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్లు ఎలక్ట్రాన్లు. అందువల్ల NPN లో రెండు N- రకం ఛార్జ్ క్యారియర్‌లు P- రకంతో శాండ్‌విచ్ చేయబడతాయి మరియు PNP లో సింగిల్ N- రకం ఛార్జ్ క్యారియర్ రెండు P- రకం ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల మధ్య శాండ్‌విచ్ చేయబడుతుంది.

4). ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క యూనిట్ ఏమిటి?

విద్యుత్ కొలత కోసం ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రామాణిక యూనిట్లు వరుసగా ఆంపియర్ (ఎ), వోల్ట్ (వి) మరియు ఓం (Ω).

5). ట్రాన్సిస్టర్ AC లేదా dc లో పనిచేస్తుందా?

ట్రాన్సిస్టర్ అనేది వేరియబుల్ రెసిస్టర్, ఇది AC మరియు DC రెండింటిలోనూ పనిచేయగలదు కాని AC నుండి DC కి లేదా DC కి AC కి మార్చలేము.

ట్రాన్సిస్టర్ a యొక్క ప్రాథమిక భాగం డిజిటల్ వ్యవస్థ , అవి వాటి నిర్మాణం ఆధారంగా మరియు వాటి కార్యాచరణ ఆధారంగా రెండు రకాలు. పెద్ద వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్‌ను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించే ట్రాన్సిస్టర్ ఒక శక్తి BJT (బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్) ఒక పవర్ ట్రాన్సిస్టర్. ఇది వోల్టేజ్-కరెంట్ కంట్రోల్ పరికరం అని కూడా పిలువబడుతుంది, ఇది 4 ప్రాంతాలలో కట్-ఆఫ్, యాక్టివ్, క్వాసి సంతృప్తత మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌కు ఇచ్చిన సరఫరా ఆధారంగా హార్డ్ సంతృప్తతను కలిగి ఉంటుంది. పవర్ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం ఇది ప్రస్తుత నియంత్రణ పరికరంగా పనిచేస్తుంది.