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

 

Produkty


Označovanie SMD rezistorov

Označovanie SMD rezistorovKeďže rozmery SMD súčiastok sú veľmi malé, nie je možné na nich napísať celé typové označenie. Preto bolo vymyslené označovanie SMD rezistorov systémom kódovania, kde typové označenie je reprezentované dvoj až troj-znakovou kombináciou. Tento kód je potom umiestnený na puzdre súčiastky. Na výpočet hodnoty odporu tu mám túto jednoduchú kalkulačku.

Farebné značenie rezistorov

Farebné značenie rezistorovFarebné značenie rezistorov bolo vyvinuté na začiatku 20. rokov 20. storočia Asociáciou výrobcov rádií (RMA, teraz súčasťou EIA) a bolo publikované ako EIA-RS-279. RMA zaviedla spočiatku niekoľko spôsobov značenia. Neskôr sa začal používať iba jeden spôsob RMA označenia. U rezistorov sú údaje zakódované farebnými pruhmi. U bežných rezistorov má kód tri alebo štyri prúžky. Kód …

Kondenzátor

KondenzátorKondenzátor 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 dielektrikom, no pozrime sa ako funguje kondenzátor v závislosti od jeho detailov konštrukcie a jeho vlastností.

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *

Môžeš použiť tieto HTML značky a atribúty: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>