Tranzystory

Tranzystory są urządzeniami półprzewodnikowymi, które działają jak przełączniki elektroniczne lub wzmacniacze, kontrolując przepływ prądu w jednym rodzaju materiału (zwykle krzemie) poprzez podanie prądu lub napięcia na drugi rodzaj. Pod względem konstrukcyjnym, tranzystory są komponentami z trzema zaciskami, zwykle w konfiguracji emiter-baza-kolektor (w bipolarnych tranzystorach złączowych, BJT) lub źródło-bramka-dren (w tranzystorach polowych, FET). Od czasu wynalezienia, tranzystory stały się fundamentalnym komponentem wszystkich obwodów elektronicznych, od cyfrowych układów logicznych, aż po przetwarzanie sygnałów analogowych. W przeciwieństwie do wcześniejszych lamp próżniowych, tranzystory są kompaktowe, niezawodne i energowydajne. Działają one na zasadzie sterowania ruchem elektronów lub dziur na złączach P-N lub izolowanych bramkach. Zrozumienie różnic pomiędzy poszczególnymi typami tranzystorów - BJT, MOSFET, IGBT, JFET oraz PUT - pomaga w doborze najlepszych komponentów na podstawie funkcji, wymagań dotyczących mocy oraz charakterystyk sygnałowych.

Typy tyrystorów

• Bipolarne tranzystory złączowe (BJT), występujące w konfiguracjach NPN oraz PNP, są urządzeniami sterowanymi prądem, w których prąd bazy moduluje większy prąd kolektor-emiter. Znane z wysokiego wzmocnienia prądowego i liniowej charakterystyki wzmocnienia tranzystory BJT idealnie sprawdzają się w zastosowaniach analogowych, takich jak wzmacniacze audio oraz kondycjonowanie sygnałów niskiej częstotliwości. Jednak ich stosunkowo niska impedancja wejściowa skutkuje wyższym poborem mocy w porównaniu z urządzeniami polowymi.


• Tranzystory polowe (FET), a w szczególności tranzystory MOSFET (tranzystory FET typu metal-tlenek-półprzewodnik), są sterowane napięciem i charakteryzują się bardzo wysoką impedancją wejściową. Regulują one prąd za pomocą pola elektrycznego na izolowanej bramce, co zapewnia wysoką sprawność w cyfrowych zastosowaniach przełączających. Tranzystory MOSFET z kanałem N generalnie oferują lepszą przewodność i szybkość przełączania w porównaniu z urządzeniami z kanałem P, dlatego są preferowane w energoelektronice oraz obwodach logicznych.


• Tranzystory bipolarne z izolowaną bramką (IGBT) łączą w sobie sterowanie bramką charakterystyczne dla tranzystorów MOSFET z parametrami wyjściowymi bipolarnych tranzystorów złączowych (BJT), tworząc urządzenia idealne do wysokoprądowych zastosowań wysokiego napięcia. Są one szeroko używane w przemiennikach mocy, napędach silnikowych oraz układach konwersji energii, gdzie sprawność przełączania i odporność mają znaczenie krytyczne.


• Tranzystory polowe złączowe (JFET) zapewniają znakomite parametry w niskoszumowych obwodach analogowych o wysokiej impedancji. Wprawdzie w wielu zastosowaniach tranzystory JFET są w dużej mierze zastępowane przez tranzystory MOSFET, jednak nadal używane są we wzmacniaczach na częstotliwości radiowe (RF) oraz w precyzyjnym kondycjonowaniu sygnałów ze względu na prostotę i stabilność charakterystyk.


• Programowane tranzystory jednozłączowe (PUT) zostały zaprojektowane do użycia w obwodach czasowych, generatorach przebiegów oraz sterowaniu wyzwalaniem. Urządzenia te działają na zasadzie ustanowienia napięcia progowego, przy którym następuje szybkie przełączenie, dzięki czemu są one użyteczne w oscylatorach i systemach sterowania.