Power Transistor - Alles wat u moet weten

Denk aan een voedingssysteem dat een hoog vermogen levert. Zo'n apparaat heeft eindversterkers nodig om precies de juiste hoeveelheid stroom te leveren. Hier komt een vermogenstransistor van pas.

Bij OurPCB hebben we alle belangrijke inzichten over elk type transistor. Desalniettemin zal de nadruk liggen op de vermogenstransistors voor deze handleiding. Daarnaast worden het operationele principe, de voor- en nadelen uitgelegd, naast andere belangrijke inzichten.

Wat is de vermogenstransistor?

Fig 1:Een elektronica-ingenieur die aan een printplaat werkt

Het is een transistortype dat essentieel is bij het schakelen en versterken van elektronische signalen en elektrisch vermogen. Je vindt deze transistor in voedingssystemen en krachtige versterkers. In de eerste plaats is het een junctietransistor, maar je kunt het beschouwen als een halfgeleider-veldeffecttransistor.

Hoewel de structuur verschilt van die van andere transistors, werkt het volgens hetzelfde principe.

Desalniettemin vindt u voor de vermogenstransistor unieke gecontroleerde kenmerken. De toevoer van ingangsstroom naar de basisterminal schakelt deze bijvoorbeeld in. Aan de andere kant zal het verwijderen van het stuursignaal de vermogenstransistor uitschakelen.

Soorten vermogenstransistoren

Fig 2:Verschillende transistortypes

Hieronder volgen de verschillende transistors die veel voorkomen in vermogensregelcircuits:

Bipolaire junctietransistor (BJT's)

Dit type transistor heeft gaten en elektronen als ladingsdragers. We kunnen het dus beschouwen als twee polariteiten; vandaar de naam bipolaire transistoren. Het is handig als schakelaar en versterker, waardoor het een belangrijk stroomregelapparaat is.

Kenmerken van de kracht BJT zijn onder meer:​​

• Het is essentieel bij hoog stroomverbruik.
• Het heeft een hogere on-state spanningsval dan andere transistortypes.
• Een hogere stroombelastbaarheid.
• Heeft een hoge doorslagspanning.
• Het is ook groter dan de gemiddelde transistor. Het is absoluut noodzakelijk om maximale stroom te laten stromen.

Metaaloxide halfgeleider veldeffecttransistor (MOSFET's)

Fig 3:DPAK MOSFET elektronische transistor

De MOSFET is een type veldeffecttransistor met drie klemmen. Ze omvatten de basis-, bron- en afvoerterminals. De werking van een power-MOSFET is voornamelijk afhankelijk van de breedte van het kanaal. Bij een brede kanaalbreedte zal de prestatie van de transistor bijvoorbeeld optimaal zijn.

De kenmerken van vermogens-MOSFET's zijn onder meer:​​

• De transistor is handig als spanningsregelaar
• Tijdens gebruik heeft het geen ingangsstroom nodig
• Het wordt ook gekenmerkt door een hoge ingangsimpedantie

Statische inductietransistor

Fig 4:Vermogenstransistoren

De transistor heeft drie klemmen. Bovendien heeft het een verticaal georiënteerde frequentie en zendt het een hoog vermogen uit. Het heeft een hogere spanningsdoorslag dan conventionele FET-veldeffecttransistoren.

De belangrijkste eigenschappen zijn:

• Minder ruis dan andere FET's
• Lage aansluitweerstand
• Het gaat binnen enkele seconden uit en weer aan
• Het heeft een relatief kort kanaal

Bipolaire transistor met geïsoleerde poort (IGBT's)

Fig 5:Krachtige IGBT-transistoren

Het is een amalgaam van een FET en een BJT-transistor. De functie van deze transistor is afhankelijk van de poort van waaruit u hem kunt in- of uitschakelen. Je vindt ze vaak in gadgets voor vermogenselektronica, zoals voedingssystemen, omvormers en converters.

Ze worden gekenmerkt door:

• Een relatief hoge vermogenswinst,
• Aanzienlijk beperkte verliezen aan de ingang van het circuit.

Werking van vermogenstransistor

Fig 6:BJT-transistoren

Elke typische bipolaire vermogenstransistor (BJT) heeft vier werkzones. Ze omvatten:

• Actieve regio
• Quasi verzadigingszone
• Harde verzadigingszone
• Gebied afsnijden

U kunt de transistor in de afsnijzone hebben als u deze onder twee voorwaarden omkeert. Ze omvatten:

• De basisterminal verbinden met de negatieve pool en de emitterterminal met de positieve pool,
• De collectorterminal verbinden met de negatieve pool en de basisterminal met de positieve pool.

Ten tweede is de transistor in een inactieve toestand als u het volgende bereikt:

• Een voorwaartse bias van de emitter-basisovergang en een omgekeerde bias van het collector-basisgebied.

Vervolgens bevindt uw transistor zich in de quasi-verzadigingsstatus wanneer u de basis-emitter en collector-basis doorstuurt. Ten slotte bevindt het zich in de harde verzadigingsgebieden wanneer u de basis-emitter en collector-basis doorstuurt.

Voor- en nadelen van het gebruik van Power Transistor

Fig 7:verschillende transistortypes

Voordelen van vermogenstransistors

• Hoge stroomdichtheid
• Lage voorwaartse spanning
• Hoogspanningsversterking
• Grote bandbreedtewinst

Nadelen van vermogenstransistors

• Luidruchtiger dan andere soorten transistors
• Ze zijn relatief complexer om te besturen
• Lage thermische stabiliteit

Toepassingen

Afb 8:Bedieningspaneel versterker

• Ze zijn handig in relais
• Essentieel in eindversterkers
• Je vindt ze ook in DC-DC-converters
• Nuttig in stroomregelingscircuits
• Ten slotte vinden ze ook toepassing in schakelende voedingen (SMPS)

Verschil tussen een transistor en een vermogenstransistor?

Een transistor is een elektronisch apparaat met drie of vier terminals in structuur. Het toepassen van een voedingsspanning op een van de klemmen veroorzaakt een stroomverandering in een andere klem. De werking ervan is dus synoniem met de werking van een versterker of schakelaar.

Omgekeerd is een vermogenstransistor als een koellichaam. Het is belangrijk bij het beschermen van het circuit tegen schade. Ook is hij relatief groter dan de gemiddelde normale transistor.

Conclusie

Zoals je hebt gezien, moeten bijna alle digitale systemen een vermogenstransistor hebben. Ze zijn vooral belangrijk in schakelcircuits, voedingssystemen en audiotoepassingen. Ook voor vragen kunt u bij ons terecht.