Tranzistor

Tranzistor

Tranzistor je základným stavebným prvkom skoro každého dnešného elektronického zariadenia. Základom tranzistora je kryštál polovodiča s dvoma priechodmi PN. Polovodičové priechody tranzistora vytvárajú štruktúru zodpovedajúcej spojenie dvoch polovodičových diód v jednej súčiastke. Avšak väčšinu vlastností tranzistorov sa nedá nahradiť touto dvojicou diód.

Pri zhotovovaní tranzistorov sa používajú rôzne technológie. Ich cieľom je utvoriť v kremíku, príp. v germániu s určitým typom vodivosti dve oblasti s opačným typom vodivosti. Podľa princípu činnosti sa tranzistory delia na bipolárne a unipolárne. Rozlišujú sa schematickou značkou.

Schématická značka

schématická značka tranzistor JFET MOSFET PNP NPN bipolárny unipolárny

Typy tranzistorov

Každý tranzistor má (najmenej) tri elektródy, ktoré sa u bipolárnych tranzistorov označujú ako kolektor (C alebo K), báza (B) a emitor (E), u unipolárnych ako drain (D), gate (G) a source (S).

Tranzistory môžeme rozlišovať na základe niekoľkých kategórií napr.:

Základné typy tranzistorov podľa vnútornej štruktúry

  • Bipolárne - (BJT - Bipolar Junction Transistor) sú riadené prúdom tečúcim do bázy.
  • Unipolárne - (FET - Field Effect Transistor) sú riadené napätím (elektrostatickým poľom) na riadiacej elektróde (gate).
    - JFET - (Junction FET) riadiaca elektróda je tvorená záverne polarizovaným priechodom PN.
    - MESFET - (Metal Semiconductor FET) riadiaca elektróda je tvorená záverne polarizovaným priechodom kov-polokov.
    - MOSFET - (Metal Oxide Semiconductor FET) riadiaca elektróda je izolovaná od zvyšku tranzistora oxidom. Ich výkonnostné varianty majú medzi Drain a Source takzvanú Body diódu, ktorá im pomáha zvládať napäťové špičky opačného napätia spôsobené rýchlym odpájaním induktora (napr. motora - kde sa MOSFET na riadenie často používa).
    - MISFET - (Metal Insulated Semiconductor FET) obecný názov pre tranzistor s izolovanou riadiacou elektródou. Izolantom nemusí byť len oxid (napr. nitrid …).

Rozdelenie tranzistorov podľa výkonu

  • bežné tranzistory: slúžia pre spracovanie signálu (či už ako jednotlivé “diskrétne” súčiastky alebo ako súčiastky v integrovaných obvodov) a sú dnes základným prvkom spotrebnej elektroniky (televízory, rádiá, počítače, mobilné telefóny …). Bežné tranzistory zvyčajne spracúvajú signál v jednotkách voltov, prúd pritom býva najviac v rádoch mA. Snahou od počiatku je minimalizácia oboch elektrických veličín, taktiež aj strát energie v súčiastke a z toho vyplývajúca efektivita spracovania informácie.
  • výkonové tranzistory: sú kľúčovým prvkom používaným vo výkonovej elektronike, napríklad v oblasti spínaných zdrojov alebo frekvenčných meničov. Výkonová elektronika je taktiež kľúčová pri realizácii moderných zdrojov svetla (úsporná žiarovka, LED dióda), moderných trakčných vozidiel s asynchrónnymi motormi, hybridných automobilov a elektromobilov, fotovoltaických a veterných elektrární. Súčasné výkonové tranzistory (IGBT) sú schopné v spínacom režime pracovať s napätím až niekoľko kilovoltov a s prúdmi v ráde stoviek alebo tisícok ampér.
  • stredne výkonné tranzistory: sú niekde medzi bežnými a výkonovými tranzistormi (často ako parametrami, tak aj fyzickou funkciou). Prevádzkované sú v lineárnom režime a používajú sa napríklad pre lineárne regulátory napätia alebo pre výkonové stupne zvukového zosilňovača.

Podľa usporiadania použitých polovodičov typu P alebo N

  • bipolárne tranzistory sa rozlišujú na NPN a PNP (prostredné písmeno zodpovedá báze).
    mnemotechnická pomôcka: PNP - Poď Na Pivo - šípka ide dnu
    mnemotechnická pomôcka: NPN - Nemám Peniaze Nejdem - šípka ide von (alebo eN Pé eN - šípka ide ven)
  • unipolárne tranzistory sa rozlišujú na N-FET a P-FET.

Podľa použitécho materiálu

  • kremíkové (tieto sa dnes používajú najviac, cca na 99%)
  • gálium-arzenidové
  • germániové

Podľa rýchlosti spínania

  • nízkofrekvenčné - vlastnosti tranzistora sa dosť výrazne menia podľa pracovnej frekvencie. Základný údaj pre dynamiku tranzistora je tzv. tranzitívna frekvencia fT. Je to frekvencia, pri ktorej je zosilnenie rovné 1.
  • vysokofrekvenčné - pri návrhu vysokofrekvenčných obvodov s tranzistormi musíme rátať, že zosilnenie je menšie ako pri malých frekvenciách a vstupný signál je rušený výstupným signálom (hlavne pri zapojení so spoločným emitorom, pri spoločnej báze rádove menej). To je pri bipolárnych tranzistoroch spôsobené kapacitou priechodu CB, keďže je to dióda v závernom smere a tá sa chová ako kondenzátor.

Podľa usporiadania kontaktov

  • laterálne - usporiadanie kontaktov v jednej rovine, z jednej strany substrátu
  • vertikálne - napríklad u DMOS, Trench-MOS, IGBT, drainov (kolektorový) kontakt je zo spodnej strany substrátu, emitor a hradlo z hornej strany substrátu. Vertikálne usporiadanie umožňuje väčšiu integráciu a vyššie prúdové zaťaženie.

Ako funguje tranzistor

V nasledujúcich videách (od českého autora: ViaExplore - Tomáš Kamenický) sa dozviete ako fungujú tranzistory.

Ako funguje bipolárny tranzistor NPN/PNP


Ako funguje JFET


Ako funguje MOSFET

Výber na čítanie...

ThingSpeak
ThingSpeak

Pri vytváraní projektov pre Arduino narazíme na problém, kedy chceme sledovať stav napr. teplotu, tlak, vlhkosť či akékoľvek iné hodnoty z miesta mimo našu domácu sieť. Riešenie môžeme nájsť u už hotových webových...

Čítať viac...

Kondenzátor
Kondenzátor

Kondenzátor je dvojpólová reaktančná súčiastka, ktorá realizuje elektrickú veličinu – kapacitu, to je schopnosť akumulovať elektrický náboj a tým aj energiu v elektrickom poli medzi doskami kondenzátora. V zásade vždy ide o dve elektródy s vloženým...

Čítať viac...

MIT App Invertor 2
MIT App Invertor 2

Nástroj MIT App Inventor 2 je cloudové vývojové prostredie, ktoré umožňuje programovať aplikácie pre mobilné zariadenia s operačným systémom Android priamo v internetovom prehliadači. Je to nástroj, ktorý je vyvinutý...

Čítať viac...

Obľúbené produkty...

Keyestudio Nano Development Board

6.92 EUR

6.92 EUR

Keyestudio Self-balancing Car

79.72 EUR

79.72 EUR

Vyhľadať články
Programovanie...
  • Globálne premenné

    Premenné aj funkcie majú svoj rozsah platnosti, čiže oblasť, v ktorej fungujú a v ktorej nie. Vid...

  • Matematické funkcie

    Teraz si ukážeme, aké ďalšie matematické funkcie a operácie podporuje Arduino okrem sčítavania, o...

  • Dátové typy

    Celočíselné dátové typy môžu obsahovať modifikátory unsigned respektíve signed, čím môžeme požado...

  • Operátory preprocesora

    Operátory preprocesora alebo znak # je signálom pre preprocesor. Preprocesor sa spustí pri každom...

  • Funkcie času

    Štandardne majú dosky Arduino štyri funkcie času. Jedná sa o funkcie delay (), delayMicroseconds ...

Podpora webu
Na kávu už prispeli
Dátum Meno Suma
08.01.2024 Veres Dusan 10€
15.05.2023 Ivan Danis 10€
28.09.2022 Ivan Vrab 7€
14.05.2022 Nemcic Marian 10€
04.02.2022 Robert Bilko 5€
29.01.2022 Peter Buffa 5€
19.11.2021 Rastislav Rehak 5€
16.09.2021 Anton Strela 5€
13.09.2021 Juraj Jedlak 5€
02.09.2021 Michal Marek 7€
08.08.2021 František Uhrík 5€
21.07.2021 Juraj Hrdina 5€
25.03.2021 Jan Nemec 10€
16.03.2021 Igor Pavlov 5€
25.02.2021 Lukas Lacuch 5€
06.11.2020 Pavol Balint 5€
05.11.2020 Marek Horečný 5€
05.10.2020 Jan Kusnir 5€
27.04.2020 Jan Zuskin 15€
26.04.2020 Dušan Sojka 5€
24.02.2020 Juraj Lackanič 5€
22.01.2020 František Žilinec 10€
20.05.2018 Tomáš F. 2€
17.12.2018 Pavol P. 5€
QR Donate 10Eur