トランジスタは半導体デバイスであり、1947年にベル研究所でウィリアムショックレー、ジョンバーディーン、ウォルターハウザーブラッテンによって発明されました。これは、あらゆるデジタルコンポーネントの基本的な構成要素です。発明された最初のトランジスタは 点接触トランジスタ 。の主な機能トランジスタ弱い信号を増幅し、それに応じて調整することです。トランジスタは、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム-ヒ素などの半導体材料の妥協点です。 BJTバイポーラ接合トランジスタ（ジャンクショントランジスタ、NPNトランジスタ、PNPトランジスタなどのトランジスタ）とFET電界効果トランジスタ（接合機能トランジスタや金属酸化物トランジスタなどのトランジスタ、NチャネルMOSFET）の構造に基づいて2つのタイプに分類されます。、PチャネルMOSFET）、およびそこの機能（小信号トランジスタ、小スイッチングトランジスタ、パワートランジスタ、高周波トランジスタ、フォトトランジスタ、ユニジャンクショントランジスタなど）。これは、エミッター（E）、ベース（B）、コレクター（C）、またはソース（S）、ドレイン（D）、ゲート（G）の3つの主要部分で構成されています。

パワートランジスタとは？

高電流-電圧定格を制御し、デバイスまたは回路内の多数の電力レベルを処理するように特別に設計された3端子デバイスはパワートランジスタです。ザ・ パワートランジスタの分類 以下のものが含まれます。

バイポーラ接合トランジスタ

BJTは、2つを処理できるバイポーラ接合トランジスタです。極性（正孔と電子）、スイッチまたは増幅器として使用でき、電流制御デバイスとしても知られています。以下は、の特徴です パワーBJT 、彼らです

サイズが大きいので、最大電流が流れます
絶縁破壊電圧が高い
それはより高い通電能力と高出力処理能力を持っています
オン状態の電圧降下が大きくなります
ハイパワーアプリケーション。

MOS-金属酸化物-半導体-電界効果トランジスタ-（MOSFET）-FET

MOSFETはFETトランジスタの下位分類であり、ソース、ベース、およびドレイン端子を含む3端子デバイスです。 MOSFETの機能はチャネルの幅に依存します。つまり、チャネル幅が広い場合、効率的に機能します。以下はMOSFETの特性です。

電圧コントローラーとしても知られています
入力電流は必要ありません
高い入力インピーダンス。

静電誘導トランジスタ

これは、3つの端子を備え、高出力と高周波数を垂直に向けたデバイスです。静電誘導トランジスタの主な利点は、FET電界効果トランジスタと比較して電圧破壊が高いことです。静電誘導トランジスタの特徴は次のとおりです。

静電誘導トランジスタ

チャネルの長さが短い
ノイズが少ない
オンとオフは数秒です
端子抵抗が低い。

絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）

名前が示すように、IGBTはFETとBJTトランジスタの組み合わせであり、その機能はゲートに基づいており、トランジスタはゲートに応じてオンまたはオフにできます。それらは一般に、インバーター、コンバーター、電源などのパワーエレクトロニクスデバイスに適用されます。絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）の特性は次のとおりです。

絶縁ゲートバイポーラトランジスタ-（IGBT）

回路の入力では、損失は少なくなります
より高いパワーゲイン。

パワートランジスタの構造

パワートランジスタBJTは、P型とN型の層が交互に接続された大きな断面積を持つ垂直配向デバイスです。を使用して設計できます P-N-P または N-P-N トランジスタ。

pnp-and-npn-transistor

次の構造は、エミッタ、ベース、コレクタの3つの端子で構成されるP-N-Pタイプを示しています。エミッタ端子が高濃度にドープされたn型層に接続され、その下に1016 cm-3の濃度の中程度にドープされたp層が存在し、1014cm-3の濃度の軽度にドープされたn層が接続されている場合。コレクタードリフト領域は、コレクタードリフト領域がデバイスのブレークオーバー電圧を決定し、下部に、1019cm-3の濃度の高ドープn型層であるn +層があり、コレクターはユーザーインターフェース。

NPN-パワートランジスタ-構造

パワートランジスタの動作

パワートランジスタBJTは、4つの動作領域で動作します。

カットオフ領域
アクティブ領域
準飽和領域
ハード飽和領域。

n-p-nパワートランジスタが逆に接続されている場合、パワートランジスタはカットオフモードであると言われますバイアスどこ

ケース（i）： トランジスタのベース端子は負に接続され、トランジスタのエミッタ端子は正に接続され、

ケース： トランジスタのコレクタ端子は負に接続され、トランジスタのベース端子は正に接続されます。つまり、ベース-エミッタであり、コレクタ-エミッタは逆バイアスになっています。

パワートランジスタのカットオフ領域

したがって、IBE = 0の場合、トランジスタのベースに出力電流が流れることはありません。また、IC = IB = 0であるため、コレクタからエミッタに出力電流が流れることもありません。これは、トランジスタがオフ状態であることを示します。カットオフ領域。しかし、リーク電流のごく一部がトランジスタをコレクタからエミッタ、つまりICEOに流します。

トランジスタは、ベース-エミッタ領域が順方向バイアスであり、コレクタ-ベース領域が逆方向バイアスである場合にのみ非アクティブ状態であると言われます。したがって、トランジスタのベースに電流ＩＢが流れ、トランジスタのコレクタからエミッタに電流ＩＣが流れる。 IBが増加するとICも増加します。

パワートランジスタのアクティブ領域

ベース-エミッタとコレクタ-ベースが転送バイアスで接続されている場合、トランジスタは準飽和段階にあると言われます。ベース-エミッタとコレクタ-ベースが転送バイアスで接続されている場合、トランジスタはハード飽和状態にあると言われます。

パワートランジスタの飽和領域

パワートランジスタのV-I出力特性

出力特性は、以下に示すようにグラフィカルに較正できます。ここで、x軸はVCEを表し、y軸はICを表します。

出力特性

以下のグラフは、カットオフ領域、アクティブ領域、ハード飽和領域、準飽和領域などのさまざまな領域を表しています。
VBEの値が異なると、電流値IB0、IB1、IB2、IB3、IB4、IB5、IB6も異なります。
電流が流れないときはいつでも、それはトランジスタがオフであることを意味します。しかし、ICEOである現在の流れはほとんどありません。
IB = 0、1、2、3、4、5の値を増やした場合。ここで、IB0は最小値、IB6は最大値です。 VCEが増加すると、ICEもわずかに増加します。 IC =ßIBの場合、このデバイスは電流制御デバイスとして知られています。これは、デバイスが特定の期間存在するアクティブ領域にあることを意味します。
ICが最大に達すると、トランジスタは飽和領域に切り替わります。
準飽和領域とハード飽和領域の2つの飽和領域がある場合。
オンからオフへ、またはオフからオンへのスイッチング速度が速い場合にのみ、トランジスタは準飽和領域にあると言われます。このタイプの飽和は、中周波数アプリケーションで観察されます。
一方、ハード飽和領域では、トランジスタはオンからオフ、またはオフからオンの状態に切り替わるのに一定の時間が必要です。このタイプの飽和は、低周波アプリケーションで観察されます。

利点

パワーBJTの利点は次のとおりです。

電圧利得が高い
電流密度が高い
順方向電圧が低い
帯域幅のゲインは大きいです。

短所

パワーBJTの欠点は、

熱安定性が低い
うるさい
制御は少し複雑です。

アプリケーション

パワーBJTの用途は、

スイッチモード電源（ SMPS ）
リレー
パワーアンプ
DCからACへのコンバーター
電力制御回路。

よくある質問

1）。トランジスタとパワートランジスタの違いは？

トランジスタは3端子または4端子の電子デバイスであり、トランジスタの1対の端子に入力電流を流すと、そのトランジスタの別の端子の電流の変化を観察できます。トランジスタはスイッチや増幅器のように機能します。

一方、パワートランジスタはヒートシンクのように機能し、回路を損傷から保護します。通常のトランジスタよりもサイズが大きくなっています。

2）。トランジスタのどの領域で、オンからオフへ、またはオフからオンへの切り替えが速くなりますか？

準飽和状態のパワートランジスタは、オンからオフ、またはオフからオンへの切り替えが速くなります。

3）。 NPNまたはPNPトランジスタのNはどういう意味ですか？

NPNおよびPNPタイプのトランジスタのNは、使用される電荷キャリアのタイプを表します。Nタイプでは、大部分の電荷キャリアは電子です。したがって、NPNでは2つのN型電荷キャリアがP型で挟まれ、PNPでは単一のN型電荷キャリアが2つのP型電荷キャリアの間に挟まれます。

4）。トランジスタの単位は何ですか？

電気測定用のトランジスタの標準単位は、それぞれアンペア（A）、ボルト（V）、オーム（Ω）です。

5）。トランジスタはACまたはDCで動作しますか？

トランジスタは、ACとDCの両方で動作できるが、ACからDCまたはDCからACに変換できない可変抵抗です。

トランジスタの基本コンポーネントデジタルシステム、構造と機能に基づいて2つのタイプがあります。大電圧と大電流を制御するために使用されるトランジスタはパワーBJT（バイポーラトランジスタ）はパワートランジスタです。これは、トランジスタに与えられた電源に基づいて、カットオフ、アクティブ、準飽和、およびハード飽和の4つの領域で動作する電圧-電流制御デバイスとしても知られています。パワートランジスタの主な利点は、電流制御デバイスとして機能することです。