Tranzistory jsou zesilovací polovodičové prvky. Je možno je dělit na bipolární a unipolární tranzistory podle toho, zda se na zesilování podílí oba typy nosičů nábojů (vodivostní elektrony a díry), nebo jen jeden typ nosičů.
Konstrukce bipolárního (NPN) tranzistoru
- skládá se ze tří na sobě ležících vrstev polovodičového materiálu
- podle sledu vrstev se dělí bipolární tranzistory na NPN a PNP
- oba typy tranzistorů (NPN, PNP) se chovají navzájem komplementárně
Konstrukce bipolárního tranzistoru
Konstrukce unipolárního tranzistoru
Silně dotované zóny hradla (P+) odpuzují kolem procházející nosiče nábojů a vyklánějí jejich dráhy do středu mezi plošky hradla. Při zapojení napětí mezi G a S v závěrném směru se rozšíří kolem plošek hradla (G) zóny bez volných nosičů nábojů a zúží se tím vodivý kanál pro nosiče nábojů. Mimořádně malý hradlový (Gate) proud lze úplně potlačit, odděluje-li kovové elektrody hradla od křemíkového krystalu (vodivého kanálu) izolační vrstva (oxidu křemičitého). Mluvíme pak o FET tranzistorech s izolační vrstvou (IG-FET). Tyto tranzistory se pro svou technologii nazývají Metal-Oxid-Semiconductors (MOSFET).
- Izolací hradla se dosáhne extrémně vysokého vstupního odporu (1012 – 1015 Ω)
- Přes hradlo teče nepatrně malý proud – několik femtoampér (1 fA = 10-15 A)
Konstrukce unipolárního tranzistoru
Základní zapojení tranzistorů
Zapojení „dvojbranu“ má čtyři vývody, tranzistor má vývody 3 a proto je nutné připojit jeden vývod společný pro vstup i výstup. Rozlišujeme 3 základní zapojení SB (společná báze), SE (společný emitor) a SC (společný kolektor). Každé z těchto zapojení má své výhody i nevýhody.
Nejpoužívanější zapojení je se společným emitorem (SE), protože má největší zesílení Vu, Vi, i Vp
Výstupní VA charakteristika
Po připojení napětí mezi kolektor a emitor (IB = 0) nebude protékat tranzistorem žádný proud – závěrná oblast. Jakmile se na bázi přivede napětí, začne jí procházet malý proud (řádově mA), který způsobí otevření tranzistoru (proud ICE).
U tranzistoru zapojeného jako zesilovač leží napětí kolektor-emitor UCE v budícím rozsahu mezi UCEsat (oblast přebuzení) a napájecím napětím Ub. V praxi je pracovní bod ve třídě A nastavován na UCE = Ub/2, tj. v polovině pracovní oblasti. Používají se jako zesilovače nf i vf signálů. Spojité zesilovače regulačních odchylek apod.
U tranzistoru zapojeného jako spínač existují pouze dva stavy. Nevodivý tranzistor (stav rozepnuto) pracuje v závěrné oblasti (IB=0). Vodivý tranzistor (stav sepnuto) pracuje v oblasti saturace (přebuzení; IB = k*IBmin). Pracovní bod se volí na kraji oblasti saturace. Spínací časy jsou závislé na typu tranzistoru a na zapojení. K udržení krátkých časů jsou tranzistory buzeny proudem báze k-krát větším než je nejmenší potřebný proud k otevření IBmin.
Používají se jako bezkontaktní spínače SSR (Solid-State Relay), spínače ve spínaných zdrojích, apod.