Tranzistory

Tranzistor je polovodičová součástka plnící úlohu elektronického spínače nebo zesilovače, který řídí tok proudu jedním typem materiálu (obvykle křemíkem) přivedením napětí nebo proudu na jiný typ materiálu. Strukturálně jsou tranzistory třípólové součástky – obvykle konfigurované jako emitor, báze a kolektor (u bipolárních tranzistorů) nebo jako zdroj, hradlo a odtok (u tranzistorů FET). Od svého vynálezu se tranzistory staly základem veškeré moderní elektroniky, od digitálních logických obvodů až po zpracování analogových signálů. Tranzistory, které jsou na rozdíl od dřívějších elektronek kompaktní, spolehlivé, energeticky účinné, pracují na principu manipulace pohybu elektronů nebo děr přes přechody P-N nebo izolovaná hradla. Pochopení rozdílů mezi jednotlivými typy tranzistorů – BJT, MOSFET, IGBT, JFET a PUT – může pomoci s výběrem nejvhodnější součástky na základě funkce, požadavků na výkon a signálových charakteristik.

Typy tranzistorů

• Bipolární tranzistory (BJT), včetně konfigurací NPN a PNP, jsou proudově řízené součástky, kde základní proud moduluje vyšší proud protékající mezi kolektorem a emitorem. Tranzistory BJT, známé díky vysokému proudovému zesílení a lineárním zesilovacím charakteristikám, jsou ideální pro analogové aplikace, jako je zesilování zvuku nebo úprava nízkofrekvenčního signálu. Jejich relativně nízká vstupní impedance však má za následek vyšší spotřebu energie v porovnání s polem řízenými tranzistory.


• Tranzistory řízené polem (FET), zejména tranzistory MOSFET (metaloxidové polovodičové tranzistory FET), jsou řízené napětím s velmi vysokou vstupní impedancí. Tyto tranzistory regulují proud pomocí elektrického pole přiváděného na izolované hradlo, čímž se stávají činí vysoce účinnými pro digitální spínací aplikace. N-kanálové tranzistory MOSFET obecně nabízejí lepší vodivost a rychlost spínání oproti P-kanálovým součástkám, čímž se stávají upřednostňovanou volbu ve výkonové elektronice a logických obvodech.


• Bipolární tranzistory s izolovaným hradlem (IGBT) kombinují řízení hradlem tranzistorů MOSFET s výstupním řízením tranzistotů BJT. Výsledkem je součástka nacházející vynikající uplatnění ve vysokonapěťových a vysokoproudových aplikacích. Tyto tranzistory nacházejí široké využití ve výkonových měničích, pohonech motorů a systémech na přeměnu energie, kde jsou účinnost spínání a robustnost kriticky důležité.


• Polem řízené tranzistory s přechodovým hradlem (JFET) poskytují vynikající výkon v nízkošumových analogových obvodech s vysokou impedancí. Ačkoli tranzistory JFET byly v mnoha aplikacích z velké části nahrazeny tranzistory MOSFET, díky své jednoduchosti a stabilním charakteristikám stále nacházejí uplatnění v RF zesilování a přesných úpravách signálu.


• Programovatelné jednopřechodové tranzistory (PUT) jsou specializované součásti navržené pro použití v časovacích obvodech, generování průběhů a řízení spouštění. Tyto součásti jsou založeny na principu stanovení prahového napětí, při kterém rychle spínají, čímž se stávají praktickými v oscilátorech a řídicích systémech.