Transistorer

Transistorer kan delas upp i tre huvudtyper: bipolära, unipolära (MOSFET) och insulated gate-bipolära (IGBT).
 

Bipolära transistorer

Den bipolär transistorn, som kallas Bipolar Junction Transistor (BJT) har tre terminaler anslutna till tre dopade halvledarområden. I en NPN-transistor används en lätt dopad P-ledare mellan en kraftigt N-dopad emitter och en annan N-dopad kollektor. I en PNP-transistor används en lätt dopad N-ledare mellan en kraftigt P-dopad emitter och en P-dopad kollektor. Bipolära transistorer är strömstyrda. Detta innebär att den ström som går in i basen förstärks med en faktor och tillåter en ström att flöda från kollektorn till emittern. Bipolära transistorer är billiga och används till exempel i förstärkare och oscillatorer. De switchar inte lika snabbt som MOSFET transistorer.

MOSFET

Metal-Oxide Semiconductor-Field-Effect-transistorer, så kallade MOSFET’ar, är mycket vanliga i modern elektronik. För att driva en borstlös DC-motor krävs sex MOSFET-transistorer. För att slå till och från en enkel last krävs däremot bara en transistor. MOSFET som switch är vanligast förekommande upp till 300 V. Om spänningen blir högre kan man överväga IGBT-transistorer. I fordon med 12 eller 24 V matning är MOSFET-transistorn vanligt förekommande. Där används den för att slå till och från exempelvis lampor, motorer och ställdon. Om till- och frånslag måste ske snabbt, använder man sig av drivkretsar som kan lämna hög ström i switch-ögonblicket. Vid långsammare switching kan man driva transistorn från nästan vad som helst om bara utspänningen är rätt.
 
MOSFET’ar utnyttjar egenskaperna i halvledarmaterial för att styra en ström med hjälp av en spänning. Transistorns tre anslutningar heter ”Gate”, ”Drain” och ”Source”. Strömkanalen går mellan Drain och Source, medan Gate styr kanalen. Den ledande kanalen kan vara av två olika typer: N-kanal och P-kanal. Transistorer av typen N-kanal är vanligast eftersom de har bättre egenskaper. En positiv spänning på den oxidisolerade grindelektroden på en N-kanal MOSFET gör att elektroner injiceras i kanalen. En MOSFET har extremt hög resistans på gate-ingången och kan skadas av statisk elektricitet, om den inte skyddads. De vanligast förekommande MOSFET’arna idag är av typen ”enhancement mode” vilket innebär att laddning tillförs för att transistorn ska börja leda ström. I en transistor av typen ”depletion mode” leder transistorn ström i normalläget, men kan fås att strypa strömmen om laddning tas bort. ”Depletion mode” MOSFET’ar används exempelvis i övervakningskretsar och i larm.

IGBT

IGBT, integrated gate bipolar transistor, är en högeffekttransistor med isolerat MOS-styre som funnits sedan 80-talet. IGBT:n styrs av mycket svagare strömmar än tyristorn men kan inte hantera lika stora strömmar och effekter. En N-kanal IGBT är i grund och botten en N-kanal MOSFET konstruerad på ett substrat av P-typ. En positiv spänning över emitter och grind medför att elektroner dras mot grinden. När grind-emitterspänningen uppnår tröskelspänningen dras tillräckligt elektroner mot grinden så att en ledande kanal bildas vilket tillåter ström att strömma från kollektor till emitter. När transistorn leder, finns laddningar i form av rörliga hål och elektroner i kanalen. Vid frånslag behöver dessa laddningar transporteras bort innan transistorn slås av. Det bildas därför en så kallad tail-ström som gör IGBT’n långsammare att switcha än en MOSFET.

 

Comptronic AB       Telefon: 08-564 706 70       E-post: mailbox@comptronic.se       Adress: Stormbyvägen 2-4, 163 55 Spånga       Öppettider: må–fr: 08.30–17.00