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Ein Leistungstransistor ist ein Transistor, der für eine höhere Spannung und einen höheren Strom als Transistoren mit geringer Leistung ausgelegt ist . Bipolare Leistungstransistoren haben normalerweise eine geringere Stromverstärkung als Transistoren mit geringerer Leistung, daher benötigen sie eine Treiberschaltung.
Ich habe kein endgültiges Maß für die Definition eines Leistungstransistors, aber es geht mehr darum, wie es ist In einigen Fällen kann jedoch jeder Transistor, der Ströme über 1A verarbeiten kann, als Leistungstransistor verwendet werden. Einige Leistungstransistoren können jedoch viel größere Ströme verarbeiten.
MOSFETs (beachten Sie das T. ist für Transistoren) sind jedoch außergewöhnliche Geräte. Sie können Hunderte von Ampere bei sehr hoher Spannung mit sehr geringen Verlusten schalten oder Sie können Milliarden von ihnen in einen kleinen Chip packen, um sehr leistungsstarke Mikroprozessoren mit geringem Stromverbrauch zu erzeugen, die auf Milliarden von Smartphones laufen. FETs Verwenden Sie Spannung, um den Widerstand zu modulieren. Sie können zur Signalverstärkung oder Leistungsumschaltung verwendet werden.
Leistungs-MOSFETs werden am häufigsten beim Schalten und insbesondere bei Schaltnetzteilen verwendet, da diese Arten von Schaltungen sehr effizient sind. Während MOSFETs kann haben Bei sehr geringem Widerstand hängen die Kosten für das Schalten mit dem Ziehen und Drücken der Ladung in das Gate zusammen. Je höher die Leistung des Transistors ist, desto höher ist die Gatekapazität und damit desto mehr Arbeit ist zum Schalten des Transistors erforderlich. Im Allgemeinen arbeiten Leistungstransistoren jedoch nach den gleichen Prinzipien wie ihre Gegenstücke ohne Leistung, dem Design Probleme bestehen jedoch darin, wie Leistungstransistoren angesteuert werden, da Leistungsgeräte mehr Energie benötigen, um sie zu modulieren, und daher mehr Wärme erzeugen, die ebenfalls verwaltet werden muss.
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Ein Transistor ist wirklich einfach – und wirklich komplex. Beginnen wir mit dem einfachen Teil. Ein Transistor ist eine elektronische Miniaturkomponente, die zwei verschiedene Aufgaben ausführen kann. Er kann entweder als -Verstärker oder als Schalter arbeiten:
- Wenn es als Verstärker arbeitet, nimmt es einen winzigen elektrischen Strom an einem Ende (einen Eingangsstrom) auf und erzeugt ein viel größerer elektrischer Strom (ein Ausgangsstrom) am anderen. Mit anderen Worten, es ist eine Art Stromverstärker. Das ist sehr nützlich bei Dingen wie Hörgeräten , einem der ersten Dinge, für die Menschen Transistoren verwendeten. In einem Hörgerät befindet sich ein winziges Mikrofon , das Geräusche aus der Welt um Sie herum aufnimmt und wandelt sie in schwankende elektrische Ströme um. Diese werden in einen Transistor eingespeist, der sie verstärkt und einen winzigen Lautsprecher mit Strom versorgt, sodass Sie eine viel lautere Version der Geräusche um Sie herum hören. William Shockley, einer der Erfinder des Transistors, erklärte einem Studenten einmal auf humorvollere Weise die Transistorverstärker: „Wenn Sie einen Heuballen nehmen und ihn an den Schwanz eines Maultiers binden und dann ein Streichholz schlagen und das einstellen.“ Heuballen in Flammen, und wenn Sie dann die Energie, die das Maultier kurz darauf verbraucht, mit der Energie vergleichen, die Sie beim Schlagen des Spiels verbraucht haben, werden Sie das Konzept der Verstärkung verstehen. „
- Transistoren können arbeiten auch als Schalter. Ein winziger elektrischer Strom, der durch einen Teil eines Transistors fließt, kann einen viel größeren Strom durch einen anderen Teil davon fließen lassen. Mit anderen Worten, der kleine Strom schaltet den größeren ein. So funktionieren im Wesentlichen alle Computerchips. Beispielsweise enthält ein Speicherchip Hunderte Millionen oder sogar Milliarden von Transistoren, von denen jeder einzeln ein- oder ausgeschaltet werden kann. Da sich jeder Transistor in zwei verschiedenen Zuständen befinden kann, kann er zwei verschiedene Zahlen speichern, Null und Eins. Mit Milliarden von Transistoren kann ein Chip Milliarden von Nullen und Einsen und fast so viele gewöhnliche Zahlen und Buchstaben (oder Zeichen, wie wir sie nennen) speichern. Mehr dazu gleich.
Das Tolle an Maschinen alten Stils war, dass man sie auseinander nehmen konnte, um herauszufinden, wie sie funktionierten. Es war nie zu schwer, mit ein wenig Schieben und Stöbern herauszufinden, welches Stück was tat und wie eins zum anderen führte. Aber die Elektronik ist ganz anders. Es geht darum, Elektronen zur Steuerung der Elektrizität zu verwenden. Ein Elektron ist ein winziges Teilchen in einem Atom . Es ist so klein, dass es knapp 0,00000000000000000000000000000001 kg wiegt! Die fortschrittlichsten Transistoren steuern die Bewegungen einzelner Elektronen, sodass Sie sich vorstellen können, wie klein sie sind. In einem modernen Computerchip von der Größe eines Fingernagels werden Sie wahrscheinlich zwischen 500 Millionen und zwei Milliarden separate Transistoren finden. Es gibt keine Chance, einen Transistor auseinanderzunehmen, um herauszufinden, wie er funktioniert, also müssen wir ihn verstehen Theorie und Vorstellungskraft stattdessen.