Peringkat dan Paket Transistor (BJT)

Seperti semua komponen listrik dan elektronik, transistor dibatasi dalam jumlah tegangan dan arus yang dapat ditangani masing-masing tanpa mengalami kerusakan. Karena transistor lebih kompleks daripada beberapa komponen lain yang biasa Anda lihat pada saat ini, ini cenderung memiliki lebih banyak jenis peringkat. Berikut ini adalah deskripsi terperinci dari beberapa peringkat transistor tipikal.

Disipasi daya

Ketika transistor menghantarkan arus antara kolektor dan emitor, transistor juga menurunkan tegangan di antara kedua titik tersebut. Pada waktu tertentu, daya yang dihamburkan oleh transistor sama dengan hasil kali arus kolektor dan tegangan kolektor-emitor. Sama seperti resistor, transistor dinilai untuk berapa watt yang masing-masing dapat hilangkan dengan aman tanpa mengalami kerusakan.

Suhu tinggi adalah musuh bebuyutan semua perangkat semikonduktor, dan transistor bipolar cenderung lebih rentan terhadap kerusakan termal daripada kebanyakan. Peringkat daya selalu mengacu pada suhu udara ambien (sekitar). Ketika transistor akan digunakan di lingkungan yang lebih panas>25 ^o , peringkat kekuatannya harus diturunkan untuk menghindari masa pakai yang lebih pendek.

Tegangan terbalik

Seperti halnya dioda, transistor bipolar dinilai untuk tegangan bias balik maksimum yang diizinkan melintasi sambungan PN mereka. Ini termasuk peringkat tegangan untuk sambungan basis emitor V_EB , sambungan kolektor-basis V_CB , dan juga dari kolektor ke emitor V_CE .

V_EB , tegangan balik maksimum dari emitor ke basis kira-kira 7 V untuk beberapa transistor sinyal kecil. Beberapa perancang rangkaian menggunakan BJT diskrit sebagai dioda Zener 7 V dengan resistor pembatas arus seri. Input transistor ke sirkuit terintegrasi analog juga memiliki V_EB rating, yang jika terlampaui akan menyebabkan kerusakan, input tidak boleh di-zenering.

Peringkat tegangan kolektor-emitor maksimum V_CE dapat dianggap sebagai tegangan maksimum yang dapat ditahannya saat dalam mode cutoff (tidak ada arus basis). Peringkat ini sangat penting ketika menggunakan transistor bipolar sebagai sakelar. Nilai tipikal untuk transistor sinyal kecil adalah 60 hingga 80 V. Dalam transistor daya, nilai ini dapat berkisar hingga 1000 V, misalnya, transistor defleksi horizontal dalam tampilan tabung sinar katoda.

Kolektor saat ini

Nilai maksimum untuk arus kolektor IC akan diberikan oleh pabrikan dalam ampere. Nilai tipikal untuk transistor sinyal kecil adalah 10s hingga 100s mA, 10s A untuk transistor daya. Pahami bahwa angka maksimum ini mengasumsikan keadaan jenuh (drop tegangan kolektor-emitor minimum). Jika transistor tidak jenuh dan menjatuhkan tegangan substansial antara kolektor dan emitor, peringkat disipasi daya maksimum mungkin akan terlampaui sebelum peringkat arus kolektor maksimum. Hanya sesuatu yang perlu diingat saat merancang rangkaian transistor

Tegangan saturasi

Idealnya, transistor jenuh bertindak sebagai kontak saklar tertutup antara kolektor dan emitor, menjatuhkan tegangan nol pada arus kolektor penuh. Kenyataannya, ini tidak pernah benar. Pabrikan akan menentukan jatuh tegangan maksimum transistor pada saturasi, baik antara kolektor dan emitor dan juga antara basis dan emitor (jatuh tegangan maju dari sambungan PN itu). Penurunan tegangan kolektor-emitor pada saturasi umumnya diharapkan 0,3 volt atau kurang, tetapi angka ini, tentu saja, tergantung pada jenis transistor tertentu. Transistor tegangan rendah, V_CE rendah , menunjukkan tegangan saturasi yang lebih rendah. Tegangan saturasi juga lebih rendah untuk arus penggerak basis yang lebih tinggi.

Penurunan tegangan maju basis-emitor, V_BE , mirip dengan dioda ekivalen, 0,7 V, yang seharusnya tidak mengejutkan.

Beta

Rasio arus kolektor terhadap arus basis, β adalah parameter fundamental yang mencirikan kemampuan penguatan transistor bipolar . biasanya diasumsikan sebagai angka konstan dalam perhitungan rangkaian, tetapi sayangnya, ini jauh dari kenyataan dalam praktiknya. Dengan demikian, produsen menyediakan satu set (atau “h_fe ”) angka untuk transistor yang diberikan pada berbagai kondisi operasi, biasanya dalam bentuk peringkat maksimum/minimum/tipikal. Anda mungkin terkejut melihat seberapa luas dapat diharapkan untuk bervariasi dalam batas operasi normal. Salah satu transistor sinyal kecil yang populer, 2N3903, diiklankan memiliki mulai dari 15 hingga 150 tergantung pada jumlah arus kolektor. Umumnya, paling tinggi untuk arus kolektor sedang, menurun untuk arus kolektor yang sangat rendah dan sangat tinggi. h_fe adalah penguatan AC sinyal kecil; Penguatan sinyal AC atau penguatan DC hFE yang besar.

Alfa

Rasio arus kolektor terhadap arus emitor, =I_C /I_E . dapat diturunkan dari , menjadi =β/(β+1). Transistor bipolar datang dalam berbagai paket fisik. Jenis paket terutama tergantung pada disipasi daya yang diperlukan dari transistor, seperti resistor:semakin besar disipasi daya maksimum, semakin besar perangkat harus tetap dingin. Gambar di bawah menunjukkan beberapa jenis paket standar untuk perangkat semikonduktor tiga terminal, yang mana pun dapat digunakan untuk menampung transistor bipolar. Ada banyak perangkat semikonduktor lain selain transistor bipolar yang memiliki tiga titik koneksi. Perhatikan bahwa pin-out transistor plastik dapat bervariasi dalam satu jenis paket, mis. TO-92 pada Gambar di bawah ini. Itu tidak mungkin untuk secara positif mengidentifikasi perangkat semikonduktor tiga terminal tanpa merujuk nomor komponen yang tercetak di atasnya, atau melakukan serangkaian tes listrik.

Paket transistor, dimensi dalam mm.

Paket transistor plastik kecil seperti TO-92 dapat menghilang beberapa ratus miliwatt. Kaleng logam, TO-18 dan TO-39, dapat mengeluarkan lebih banyak daya, beberapa ratus miliwatt. Paket transistor daya plastik seperti TO-220 dan TO-247 menghilang lebih dari 100 watt, mendekati disipasi semua logam TO-3. Peringkat disipasi yang tercantum pada Gambar di atas adalah maksimum yang pernah ditemui oleh penulis untuk perangkat bertenaga tinggi. Kebanyakan transistor daya dinilai setengah atau kurang dari watt yang terdaftar. Konsultasikan lembar data perangkat tertentu untuk peringkat sebenarnya. Mati semikonduktor dalam kemasan plastik TO-220 dan TO-247 dipasang ke slug logam konduktif panas yang memindahkan panas dari bagian belakang kemasan ke heatsink logam , tidak ditampilkan. Lapisan tipis gemuk konduktif termal diterapkan pada logam sebelum memasang transistor ke unit pendingin. Karena slug TO-220 dan TO-247, dan casing TO-3 terhubung ke kolektor, kadang-kadang perlu untuk mengisolasinya secara elektrik dari heatsink yang diarde dengan mika atau mesin cuci polimer yang disisipkan. Peringkat lembar data untuk paket daya hanya valid saat dipasang ke unit pendingin. Tanpa heatsink, TO-220 menghilang sekitar 1 watt dengan aman di udara bebas.

Peringkat disipasi daya maksimum lembar data sulit dicapai dalam praktiknya. Disipasi daya maksimum didasarkan pada heatsink yang menjaga casing transistor tidak lebih dari 25°C. Ini sulit dilakukan dengan heatsink berpendingin udara. Disipasi daya yang diijinkan berkurang dengan meningkatnya suhu. Ini dikenal sebagai penurunan. Banyak lembar data perangkat daya menyertakan grafik disipasi versus suhu casing.

TINJAUAN:

• Disipasi daya :disipasi daya maksimum yang diizinkan secara berkelanjutan.
• Tegangan terbalik :VCE maksimum yang diizinkan, V_CB , V_EB .
• Kolektor saat ini :arus kolektor maksimum yang diizinkan.
• Tegangan saturasi adalah V_CE penurunan tegangan pada transistor jenuh (konduktor penuh).
• Beta :=I_C /I_B
• Alfa :=I_C /I_E , =/(β+1)
• Transistor Paket merupakan faktor utama dalam disipasi daya. Paket yang lebih besar menghabiskan lebih banyak daya.

LEMBAR KERJA TERKAIT

• Lembar kerja teori Bipolar Junction Transistor (BJT)