Leistungstransistor – alles, was Sie wissen müssen

Stellen Sie sich ein Stromversorgungssystem vor, das hohe Leistungen liefert. Ein solches Gerät benötigt Leistungsverstärker, um genau die richtige Menge an Strom zu liefern. Hier kommt ein Leistungstransistor ins Spiel.

Bei OurPCB haben wir alle wichtigen Einblicke in jede Art von Transistor. Nichtsdestotrotz liegt der Schwerpunkt in diesem Leitfaden auf den Leistungstransistoren. Darüber hinaus werden neben anderen wichtigen Erkenntnissen das Funktionsprinzip, die Vor- und Nachteile erläutert.

Was ist der Leistungstransistor?

Abb. 1:Ein Elektronikingenieur bei der Arbeit an einer Leiterplatte

Es ist ein Transistortyp, der beim Schalten und Verstärken elektronischer Signale und elektrischer Energie eine Schlüsselrolle spielt. Sie finden diesen Transistor in Stromversorgungssystemen und Hochleistungsverstärkern. In erster Linie ist es ein Sperrschichttransistor, aber Sie können ihn auch als Halbleiter-Feldeffekttransistor betrachten.

Obwohl sich seine Struktur von anderen Transistoren unterscheidet, arbeitet er nach dem gleichen Prinzip.

Nichtsdestotrotz finden Sie für den Leistungstransistor einzigartige kontrollierte Eigenschaften. Beispielsweise schaltet die Zufuhr von Eingangsstrom zum Basisanschluss ihn ein. Andererseits schaltet das Entfernen des Steuersignals den Leistungstransistor aus.

Arten von Leistungstransistoren

Abb. 2:Verschiedene Transistortypen

Im Folgenden sind die verschiedenen Transistoren aufgeführt, die in Leistungssteuerschaltungen üblich sind:

Bipolartransistor (BJTs)

Dieser Transistortyp hat Löcher und Elektronen als Ladungsträger. Daher können wir es als zwei Polaritäten betrachten; daher der Name Bipolartransistoren. Es ist nützlich als Schalter und Verstärker und damit ein wichtiges Stromsteuergerät.

Zu den Merkmalen des Leistungs-BJT gehören:

• Es ist bei hohem Stromverbrauch unerlässlich.
• Er weist einen höheren Spannungsabfall im Durchlasszustand als andere Transistortypen auf.
• Eine höhere Strombelastbarkeit.
• Hat eine hohe Durchbruchspannung.
• Es ist auch größer als der durchschnittliche Transistor. Es ist zwingend erforderlich, den maximalen Strom fließen zu lassen.

Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFETs)

Abb. 3:Elektronischer Transistor DPAK MOSFET

Der MOSFET ist eine Art Feldeffekttransistor mit drei Anschlüssen. Dazu gehören die Basis-, Source- und Drain-Anschlüsse. Der Betrieb eines Leistungs-MOSFET hängt hauptsächlich von der Breite seines Kanals ab. Beispielsweise ist bei einer großen Kanalbreite die Leistung des Transistors optimal.

Zu den Merkmalen von Leistungs-MOSFETs gehören:

• Der Transistor ist nützlich als Spannungsregler
• Im Betrieb benötigt es keinen Eingangsstrom
• Er zeichnet sich auch durch eine hohe Eingangsimpedanz aus

Statischer Induktionstransistor

Abb. 4:Leistungstransistoren

Der Transistor hat drei Anschlüsse. Außerdem hat es eine vertikal ausgerichtete Frequenz und überträgt eine hohe Leistung. Er hat eine höhere Durchbruchspannung als herkömmliche FET-Feldeffekttransistoren.

Zu den Schlüsseleigenschaften gehören:

• Weniger Rauschen als andere FETs
• Niedriger Abschlusswiderstand
• Es schaltet sich innerhalb von Sekunden ein und aus
• Es hat einen relativ kurzen Kanal

Insulated-gate Bipolar Transistor (IGBTs)

Bild 5:Leistungsstarke IGBT-Transistoren

Es ist eine Mischung aus einem FET und einem BJT-Transistor. Die Funktion dieses Transistors hängt von seinem Gate ab, von dem aus Sie ihn ein- oder ausschalten können. Sie finden sie häufig in Geräten der Leistungselektronik wie Stromversorgungssystemen, Wechselrichtern und Konvertern.

Sie sind gekennzeichnet durch:

• Ein relativ hoher Leistungsgewinn,
• Deutlich begrenzte Verluste am Eingang der Schaltung.

Betrieb des Leistungstransistors

Abb. 6:BJT-Transistoren

Jeder typische bipolare Leistungstransistor (BJT) verfügt über vier Betriebszonen. Dazu gehören:

• Aktive Region
• Quasi-Sättigungszone
• Harte Sättigungszone
• Bereich abschneiden

Sie können den Transistor in der Sperrzone haben, wenn Sie ihn unter zwei Bedingungen in Sperrrichtung vorspannen. Dazu gehören:

• Verbinden des Basisanschlusses mit dem Minuspol und des Emitteranschlusses mit dem Pluspol
• Verbinden des Kollektoranschlusses mit dem Minuspol und des Basisanschlusses mit dem Pluspol.

Zweitens befindet sich der Transistor in einem inaktiven Zustand, wenn Sie Folgendes erreichen:

• Eine Vorwärtsvorspannung des Emitter-Basis-Übergangs und eine Sperrvorspannung des Kollektor-Basis-Bereichs.

Als nächstes befindet sich Ihr Transistor im Quasi-Sättigungsstatus, wenn Sie Basis-Emitter und Kollektor-Basis in Vorwärtsrichtung vorspannen. Schließlich befindet es sich in den harten Sättigungsbereichen, wenn Sie Basis-Emitter und Kollektor-Basis in Vorwärtsrichtung vorspannen.

Vor- und Nachteile der Verwendung von Leistungstransistoren

Abb. 7:Verschiedene Transistortypen

Vorteile von Leistungstransistoren

• Hohe Stromdichte
• Niedrige Durchlassspannung
• Hochspannungsverstärkung
• Großer Bandbreitengewinn

Nachteile von Leistungstransistoren

• Rauschender als andere Transistortypen
• Sie sind relativ komplexer zu kontrollieren
• Geringe thermische Stabilität

Anwendungen

Abb. 8:Bedienfeld des Verstärkers

• Sie sind nützlich in Staffeln
• Unverzichtbar in Leistungsverstärkern
• Du findest sie auch in DC-DC-Wandlern
• Nützlich in Leistungssteuerschaltungen
• Schließlich finden sie auch Verwendung in Schaltnetzteilen (SMPS)

Unterschied zwischen einem Transistor und einem Leistungstransistor?

Ein Transistor ist ein elektronisches Gerät mit drei oder vier Anschlüssen in der Struktur. Das Anlegen einer Versorgungsspannung an einen seiner Anschlüsse bewirkt eine Stromänderung an einem anderen Anschluss. Seine Funktionsweise ist somit gleichbedeutend mit der Funktionsweise eines Verstärkers oder Schalters.

Umgekehrt ist ein Leistungstransistor wie ein Kühlkörper. Es ist wichtig, um die Schaltung vor Beschädigung zu schützen. Außerdem ist er relativ größer als der durchschnittliche normale Transistor.

Schlussfolgerung

Wie Sie gesehen haben, müssen fast alle digitalen Systeme einen Leistungstransistor haben. Sie sind besonders wichtig in Schaltkreisen, Stromversorgungssystemen und Audioanwendungen. Wenden Sie sich bei Fragen auch an uns.