Darlingtons, MOSFETs und bipolare Übergänge

Mir ist klar, dass es Dutzende von Arten von Transistoren gibt , die jeweils für bestimmte Zwecke verwendet werden. Manchmal gibt es große Überschneidungen. In einer gegebenen Schaltung können mehrere Arten funktionieren, aber manchmal ist nur ein bestimmter Transistor ideal.

Gibt es eine Art Kurzreferenz oder Leitfaden, die bei der Suche nach dem zu verwendenden Transistortyp hilfreich ist, ohne alle Einzelheiten der jeweiligen Art zu lesen? Zum Beispiel kenne ich einige Arten von Transistoren und verwende sie oft in meinen Projekten. Irgendwann wird jemand das Projekt überprüfen und sagen: "Warum benutzt du dort nicht X statt Y?" An diesem Punkt recherchiere ich bei X und lerne etwas Neues.

Wenn es eine "handliche Infografik mit Transistoren" gegeben hätte, hätte ich möglicherweise nach allen Arten von Transistoren gesucht, die mit "X" zu tun haben.

(Ich habe zum Beispiel versucht, eine Zener-Diode in einem Stromkreis zu verwenden, war mir aber nicht bewusst, dass ich wirklich einen transienten Spannungsunterdrücker wollte. Es könnte nützlich gewesen sein, zu zeigen, wie Zener und TVS zusammenhängen.)

Das Durchsuchen des Internets bringt nicht viel anderes als ein paar Stammbäume von Transistoren und dergleichen:

vom Lernen über Elektronik

Kennt jemand eine nützliche Anleitung zur Auswahl von Transistoren (oder möchte sie erstellen!), Die nicht davon ausgeht, dass Sie mit allen Arten von Transistoren vertraut sind?

Ihre Frage lautet: "Wie soll ich Transistoren verwenden?" und die Antwort füllt ganze Bücher . Händler führen Zehntausende verschiedener Transistoren , um die Anforderungen von Designern zu erfüllen. Daher glaube ich nicht, dass Sie eine Infografik erstellen können, die gleichzeitig vollständig, korrekt und nützlich ist.

Was ich kann Ihnen eine Menge von Heuristiken:

Wählen...

• ... ein BJT, wenn :

  • Sie benötigen einen Stromverstärker¹

  • Sie haben Strom zum Brennen, sodass Sie der erforderliche Basisstrom nicht stört

  • Das "untere Bein" des Transistors kann über das "obere Bein" gezogen werden, und Sie benötigen diesen Pfad, um nicht zu leiten, wenn dies geschieht, wie dies bei einem MOSFET aufgrund der Body-Diode der Fall wäre

  • Sie müssen die CB- oder EB-Diode ² ausnutzen

• ... ein JFET, wenn :

  • Sie benötigen nur eine Kleinsignalverstärkung³

  • Der Basisstrom eines BJT wäre ein Problem in Ihrer Anwendung

  • Sie benötigen einen spannungsgesteuerten Widerstand

  • Sie benötigen eine höhere Transkonduktanz oder ein geringeres Flimmerrauschen als bei einem MOSFET

  • Sie benötigen eine kleine, diskrete Konstantstromquelle mit geringer Komponentenzahl

• ... ein MOSFET, wenn :

  • Du brauchst einen Schalter

  • Sie benötigen eine höhere Eingangsimpedanz als ein BJT und können keinen IGBT finden, der der Rechnung entspricht

  • Sie können einen JFET nicht genau genug finden, um die Leistung zu steuern, die Ihr Schaltkreis benötigt⁶

  • Sie wurden bei JFETs suchen, aber Sie dann benötigte realisiert Anreicherungs- operation⁷

  • Sie möchten die inhärente Body-Diode als Feature nutzen, anstatt sie als Problem zu betrachten

• ... ein IGBT, wenn :

  • Sie benötigen etwas, das sich wie ein BJT mit hoher Eingangsimpedanz verhält

Ich habe die obigen Transistorkombinationen größtenteils ignoriert, denn sobald Sie anfangen, Transistoren zu kombinieren, werden die Möglichkeiten buchstäblich unendlich. Heute gibt es eine Reihe von Darlington-Paaren bis hin zu Milliarden-Transistor- ICs , wobei ständig neue Schaltungsanordnungen entwickelt werden.

Es gibt viele, viele weitere Arten von Transistoren, aber zum größten Teil möchten Sie all das herausfinden, bevor Sie zu ihnen übergehen. Die anderen sind in der Regel Ableitungen der oben genannten Klassen, so dass Sie ohne die anfängliche Erdung keine Basis haben, um einen der Exoten auszuwählen. Beispiele:

• Müssen Sie die Tatsache ausnutzen, dass die Basis eines BJT lichtempfindlich ist, wenn sie nicht eingekapselt ist? Okay, das ist ein Fototransistor .

• Benötigen Sie mehrere Emitter oder Sammler auf Ihrem BJT? Klar, kein Problem, das ist einfach in Silizium zu erstellen. es ist oft nützlich und wird daher oft auf der Ebene des benutzerdefinierten Siliziums gesehen.

• Brauchen Sie ein BJT, aber viel schneller? Okay, wir werden nicht für alles dotiertes Silizium verwenden, wir werden Materialien zu einem Heteroübergangstransistor kombinieren .

• Müssen Transistoren noch enger als normal eingebaut werden, haben aber Probleme mit dem Kurzkanaleffekt ? Okay, wir geben dir einen FinFET .

• Benötigen Sie etwas, das wie eine Diode und wie ein BJT funktioniert? Okay, wir werden die Zeilen für Sie verwischen und Ihnen einen UJT geben .

• Benötigen Sie so etwas wie einen IGBT, jedoch mit geringerem Verlust und höherer Stromverstärkung? Ein SiC-Sperrschichttransistor könnte das sein, wonach Sie suchen.

Fußnoten

1. Natürlich können Sie auch Spannungsverstärker mit Bipolaren herstellen.

2. Kleinsignal-BJTs sind großartige leckagearme Dioden.

3. Es gibt JFET-ähnliche Stromversorgungsgeräte wie Infineons CoolSIC , diese sind jedoch relativ neu und exotisch und daher teuer.

4. Aus diesem Grund gibt es so viele Operationsverstärker mit JFET-Eingang.

5. Alle anderen Transistortypen können auch als Schalter fungieren, MOSFETs zeichnen sich jedoch dadurch aus.

6. Ein Leistungs-MOSFET ist nicht ganz dasselbe wie ein Leistungs-JFET, ³ und es ist nicht die einzige Alternative, aber es ist oft die einfachste und billigste Alternative.

7. JFETs sind von Natur aus nur Depletion-Mode-Geräte.

8. Eine meiner Antworten hier bei EE.SE zeigt eine solche Schaltung.