Darlingtons, MOSFETS y uniones bipolares.

Question

Me doy cuenta de que hay docenas y docenas de tipos de transistores, cada uno utilizado para propósitos específicos. A veces hay una gran superposición; varios tipos pueden funcionar en un circuito determinado, pero a veces solo un transistor específico es ideal.

¿Sin leer todos los detalles de cada tipo, hay alguna especie de referencia rápida o guía que sea útil al investigar el tipo de transistor a utilizar? Por ejemplo, conozco algunos tipos de transistor y a menudo los uso en mis proyectos. Eventualmente alguien revisará el proyecto y dirá "¿Por qué no usas X en vez de Y allí?" Es en ese momento cuando investigo X y aprendo algo nuevo.

Si hubiera una "infografía práctica de transistores" me habría ayudado a investigar todos los tipos relacionados con "X" para que hubiera sabido que debía leer sobre ellos.

(Por ejemplo, estaba intentando usar un diodo Zener en un circuito pero no sabía que lo que realmente quería era un supresor de voltaje transitorio. Algo que muestre cómo están relacionados los Zeners y los TVS podría haber sido útil.)

Buscar en internet no da mucho resultado aparte de algunos árboles genealógicos de familias de transistores y cosas por el estilo:

de Aprendiendo sobre Electrónica

¿Alguien sabe de (¡o desea crear!) una guía útil para la selección de transistores que no asuma que estás familiarizado con todas las especies de transistores?

Answer 1

Su pregunta se reduce a "¿cómo debo usar transistores?" y la respuesta llena libros completos. Los distribuidores tienen decenas de miles de transistores diferentes para satisfacer las necesidades de los diseñadores. Como resultado, no creo que puedas crear una infografía que sea completa, correcta y útil al mismo tiempo.

Lo que puedo darte es un conjunto de heurísticas:

Elige...

• ...un BJT cuando:

  • necesitas un amplificador de corriente¹

  • tienes energía para gastar, por lo que la corriente base requerida no te molesta

  • la "pata inferior" del transistor puede ser tirada por encima de la "pata superior" y necesitas que este camino no conduzca cuando eso sucede, como sucede en un MOSFET debido a la diodo de cuerpo

  • necesitas explotar el diodo C-B o E-B²

• ...un JFET cuando:

  • solo necesitas amplificación de pequeña señal³

  • la corriente base de un BJT sería un problema en tu aplicación⁴

  • necesitas una resistencia controlada por voltaje

  • necesitas una transconductancia más alta o ruido de parpadeo más bajo de lo que obtendrías con un MOSFET

  • necesitas una fuente de corriente constante pequeña, discreta y con bajo conteo de componentes

• ...un MOSFET cuando:

  • necesitas un interruptor⁵

  • necesitas una impedancia de entrada más alta que un BJT y no puedes encontrar un IGBT que se ajuste a tus necesidades

  • no puedes encontrar un JFET lo suficientemente bueno como para controlar la potencia que tu circuito necesita⁶

  • estabas mirando JFETs, pero luego te diste cuenta de que necesitabas operación de modo de enriquecimiento⁷

  • quieres aprovechar el diodo de cuerpo inherente como una característica, en lugar de considerarlo un problema con el que lidiar⁸

• ...un IGBT cuando:

  • necesitas algo que se comporte como un BJT de alta impedancia de entrada

He ignorado en gran medida las combinaciones de transistores anteriormente, porque una vez que comiences a combinar transistores, las posibilidades literalmente se vuelven infinitas. Hoy en día tienes un rango desde pares Darlington hasta circuitos integrados de mil millones de transistores, con nuevos arreglos de circuitos diseñados todo el tiempo.

Hay muchos más tipos de transistores, pero en su mayor parte, querrás resolver todo lo anterior antes de pasar a ellos. Los otros son generalmente derivados de las clases anteriores, por lo que sin los fundamentos iniciales, no tendrás una base para seleccionar uno de los elementos exóticos. Ejemplos:

• ¿Necesitas aprovechar el hecho de que la base de un BJT es sensible a la luz cuando no está encapsulado? De acuerdo, eso es un fototransistor.

• ¿Necesitas múltiples emisores o colectores en tu BJT? Claro, no hay problema, eso es fácil de crear en silicio; a menudo es útil y, por lo tanto, se ve con frecuencia a nivel de silicio personalizado.

• ¿Necesitas un BJT, pero mucho más rápido? De acuerdo, simplemente no usaremos silicio dopado para todo, combinaremos materiales en un transistor de heterounión.

• ¿Necesitas empacar transistores aún más apretados de lo normal, pero te encuentras con problemas con el efecto de canal corto? De acuerdo, te daremos un FinFET.

• ¿Necesitas algo que funcione un poco como un diodo y un poco como un BJT? De acuerdo, difuminaremos las líneas para ti y te daremos un UJT.

• ¿Necesitas algo como un IGBT pero con pérdidas inferiores y mayor ganancia de corriente? Un transistor de juntura de SiC podría ser lo que estás buscando.

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Notas al pie

1. También puedes hacer amplificadores de voltaje con bipolares, por supuesto.

2. Los BJT de pequeña señal hacen excelentes diodos de baja fuga.

3. Existen dispositivos de poder similares a JFET, tales como CoolSIC de Infineon, pero son relativamente nuevos y exóticos, por lo tanto, costosos.

4. Por eso existen tantos amplificadores operacionales de entrada JFET.

5. Todos los otros tipos de transistores también pueden actuar como interruptores, pero los MOSFET destacan en esto.

6. Un MOSFET de potencia no es exactamente lo mismo que un JFET de potencia,³ y no es la única alternativa, pero a menudo es la alternativa más simple y económica.

7. Los JFET son dispositivos de modo de agotamiento inherentemente, solamente.

8. Una de mis respuestas aquí en EE.SE muestra tal circuito.