Tranzistor

Fizički izgled tranzistora kao diskretnih elementata

Tranzistor je poluvodički elektronički element. Koristi se za pojačavanje, kao sklopka, za stabilizaciju napona, modulaciju signala i mnoge druge primjene. Osnovni je tvorni element mnogih elektroničkih sklopova, integriranih krugova i elektroničkih računala.

Tranzistori se prema načinu rada dijele u dvije glavne grupe: unipolarni (eng. FET - Field Effect Transistor) kod kojih vodljivost ovisi samo o većinskim nositeljima naboja (elektronima u N-kanalnom ili šupljinama u P-kanalnom tipu) i bipolarni (eng. BJT - Bipolar Junction Transistor) kod kojih vodljivost ovisi i o manjinskim nositeljima (elektronima u NPN ili šupljinama u PNP tipu).

Bipolarni tranzistori

Bipolarni su tranzistori građeni tako da dopiranjem čistog poluvodiča, npr. silicija ili germanija, nastaje struktura u kojoj se između dva područja istog tipa vodljivosti (P ili N) nalazi područje suprotnog tipa vodljivosti (N ili P). Ovisno o tome moguća su dva tipa bipolarnih tranzistora koji se označavaju kao:

• PNP
• NPN

Nazivi za ova područja su:

• baza [B]
• emiter [E]
• kolektor [C]

i na njih su spojeni izvodi pomoću kojih se tranzistor spaja u vanjski električni krug.

Baza je uvijek srednja elektroda. Emiter je vanjska elektroda koja s bazom tvori PN-spoj koji je u normalnom aktivnom načinu rada polariziran u propusnom smjeru. Kolektor s bazom tvori PN-spoj koji je u normalnom aktivnom načinu rada nepropusno polariziran.

Princip rada tranzistora se zasniva na injekciji manjinskih nosilaca iz emitera u bazu i njihovom transportu do kolektora. Kako je napon na spoju baza-emiter manji od napona na spoju kolektor-baza, a također je i struja koja teče u bazu manja od struja emitera i kolektora znači da tranzistor omogućuje upravljanje potrošnjom u krugu veće snage pomoću kruga u kojem se troši manja snaga. Ovisno o tome koja je elektroda za oba kruga zajednička tranzistor se može koristiti u tri različita spoja.

U spoju sa zajedničkom bazom ostvaruje se samo pojačanje napona, u spoju sa zajedničkim kolektorom samo pojačanje struje, a spoju sa zajedničkim emiterom pojačava se i napon i struja, pa je pojačanje snage najveće.

Za učinkovit je rad tranzistora bitno da struja koja teče u bazu bude što manja. Dva faktora koja na to utječu su faktor injekcije i transportni faktor. Faktor injekcije ovisi o odnosu broja nosilaca koji se injektiraju iz emitera u bazu prema broju nosilaca koji se injektiraju iz baze u emiter. Povoljan se odnos postiže kada je emiter znatno više dopiran od baze.

Transportni faktor ovisi o broju injektiranih nosilaca koji se rekombiniraju u bazi, a za njega je bitno da baza bude dovoljno tanka kako bi nosioci stigli do kolektorskog spoja prije nego što se rekombiniraju.

Bilo da se radi o PNP ili NPN tipu tranzistora oba obavljaju istu funkciju. Razlika je u polaritetima vanjskih napona i struja, te u vrsti nosilaca električne struje. U PNP tipu tranzistora glavni su nosioci električne struje šupljine, a u NPN tipu tranzistora su to elektroni.

Fototranzistor

Znatno veću osjetljivost na svjetlost u usporedbi s fotodiodama imaju fototranzistori.Međutim, brzina rada im je znatno manja od brzine rada fotodiode. Vrijeme uključenja, a posebno isključenja, znatno je duže, reda veličine nekoliko mikrosekundi (10 na -6 sekundi), dok kod fotodiode može biti manje od nanosekunde (10 na -9 sekundi). Djelovanje fototranzistora slično je djelovanju običnih bipolarnih tranzistora s tim da se struja baze stvara osvjetljenjem PN spoja baza-kolektor. Fototranzistor se može predočiti s pomoću spoja bipolarnog tranzistora i fotodiode spojene između kolektora i baze. Kad je tranzistor neosvjetljen njime teče samo vrlo mala tamna struja koju čini preostala struja kolektora reda veličine od nekoliko nA(10 na -9 ampera) do nekoliko desetaka nA(10 na -9 ampera).

Nedovršeni članak Tranzistor koji govori o elektrotehnici treba dopuniti. Dopunite ga prema pravilima Wikipedije.