Tranzistor

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Tento článek je o elektrotechnické součástce. Další významy jsou uvedeny na stránce Tranzistorový přijímač.
Tranzistory

Tranzistor je polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů PN. Tranzistory jsou základní aktivní součástky, které se používají jako zesilovače, spínače a invertory. Jsou základem všech dnešních integrovaných obvodů, jako např. procesorů, pamětí atd.

Základ činnosti[editovat | editovat zdroj]

Základní vlastností tranzistoru je schopnost zesilovat – malé změny napětí nebo proudu na vstupu mohou vyvolat velké změny napětí nebo proudu na výstupu.

Tranzistorový jev (efekt) byl objeven a tranzistor vynalezen 16. prosince 1947 v Bellových laboratořích týmem ve složení William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain. Za tento objev jim byla roku 1956 udělena Nobelova cena za fyziku, jednalo se o velmi významný objev, který vedl k faktickému vědeckotechnickému převratu v oblasti aplikované elektrotechniky. Tím byl zároveň potvrzen dosavadní stálý trend miniaturizace jednotlivých a později integrovaných součástek, shrnutý Mooreovým zákonem jako v čase konstantní proces koncentrace polovodičových součástek.

Podle principu činnosti se tranzistory dělí na bipolární a unipolární. Polovodičové přechody tranzistoru vytvářejí strukturu odpovídající spojení dvou polovodičových diod v jedné součástce, většinu vlastností tranzistoru však dvojicí diod nahradit nelze. Každý tranzistor má (nejméně) tři elektrody, které se u bipolárních tranzistorů označují jako kolektor (C, příp. K), báze (B) a emitor (E), u unipolárních jako drain (D), gate (G) a source (S). Podle uspořádání použitých polovodičů typu P nebo N se rozlišují dva typy bipolárních tranzistorů, NPN a PNP (prostřední písmeno odpovídá bázi). Unipolární tranzistory se rozlišují na N-FET a P-FET.

Základní typy tranzistorů[editovat | editovat zdroj]

  • Bipolární – (BJT – Bipolar Junction Transistor) Jsou řízeny proudem tekoucím do báze.
  • Unipolární – (FET – Field Effect Transistor) Jsou řízeny napětím (elektrostatickým polem) na řídící elektrodě (gate).
    • JFET – (Junction FET) Řídící elektroda je tvořena závěrně polarizovaným přechodem PN.
    • MESFET – (Metal Semiconductor FET) Řídící elektroda je tvořena závěrně polarizovaným přechodem kovpolokov.
    • MOSFET – (Metal Oxide Semiconductor FET) Řídící elektroda je izolována od zbytku tranzistoru oxidem. Jejich výkonnostní varianty mají mezi Drain a takzvanou Body diodou[1] která jím pomáhá zvládat napěťové špičky opačného napětí způsobené rychlým rozpojováním induktoru např. motoru ( pro jehož řízení se často používají)
    • MISFET – (Metal Insulated Semiconductor FET) Obecný název pro tranzistor s izolovanou řídící elektrodou. Izolantem nemusí být jen oxid (např. nitrid…).

Schematické značení tranzistorů[editovat | editovat zdroj]

Pro označování tranzistorů v elektrotechnických schématech se používají následující schematické značky:

Bipolární Unipolární JFET MOSFET
s indukovaným kanálem
MOSFET
s vodivým kanálem
NPN: BJT NPN symbol.svg kanál P: JFET P-Channel Labelled corr.svg IGFET P-Ch Enh Labelled corr.svg IGFET P-Ch Dep Labelled corr.svg
PNP: BJT PNP symbol.svg kanál N: JFET N-Channel Labelled.svg IGFET N-Ch Enh Labelled.svg IGFET N-Ch Dep Labelled.svg

Rozdělení tranzistorů podle výkonu[editovat | editovat zdroj]

  • běžné tranzistory: slouží pro zpracování signálu (ať už jako jednotlivé „diskrétní“ součástky, či součástky v čipech a mikročipech integrovaných obvodů), jsou dnes základním prvkem spotřební i nespotřební elektroniky (televize, rádia, počítače, mobilní telefony…). Běžné tranzistory obvykle zpracovávají signál v jednotkách voltů. Proud přitom bývá nejvýše v řádu miliampérů. Snahou od počátku je a zůstává minimalizace jak obou elektrických veličin, tak ztrát energie v součástce a z toho vyplývající efektivita zpracování informace.
  • výkonové tranzistory: jsou klíčovým prvkem používaným ve výkonové elektronice, například v oblasti spínaných zdrojů nebo frekvenčních měničů. Výkonová elektronika je rovněž klíčová při realizaci moderních zdrojů světla (úsporná žárovka, LED dioda), moderních trakčních vozidel s asynchronními motory, hybridních automobilů a elektromobilů, fotovoltaických a větrných elektráren. Současné výkonové tranzistory (viz IGBT) jsou schopny ve spínacím režimu pracovat s napětím až v řádu kilovoltů a s proudy v řádu stovek nebo tisíců ampér.
  • středně výkonné tranzistory: mezi běžnými a výkonovými tranzistory – často jak parametry, tak fyzickou funkcí – jsou provozované v lineárním režimu a používají se například pro lineární regulátory napětí nebo pro výkonové stupně audiozesilovačů.

Odkazy[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Power MOSFET. [s.l.] : [s.n.]. Dostupné online. (anglicky) Page Version ID: 716939986. 

Související články[editovat | editovat zdroj]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • Valsa J.: Teoretická elektrotechnika I; VUT Brno, 1997
  • Brančík L.: Elektrotechnika I; VUT Brno
  • Dědková J: Elektrotechnický seminář; VUT Brno
  • Musil V., Brzobohatý J., Boušek J., Prchalová I.: Elektronické součástky; VUT Brno, 1996
  • Mikulec M., Havlíček V.: Základy teorie elektrických obvodů 1; ČVUT, 1997
  • Stránský J. a kol.: Polovodičová technika I – učebnice pro elektrotechnické fakulty; SNTL; 1982
  • Blahovec A.: Elektrotechnika I; Informatorium, 1997
  • Blahovec A.: Elektrotechnika II; Informatorium, 1997
  • Blahovec A.: Elektrotechnika III; Informatorium, 1997
  • Maťátko J.: Elektronika; Idea Servis, 1997
  • Syrovátko M.: Zapojení s polovodičovými součástkami; SNTL, 1987
  • FROHN M., OBERTHÜR W. A KOL.. Elektronika – polovodičové součástky a základní zapojení. Praha : BEN – technická literatura, 2006. ISBN 80-7300-123-3.  
  • Vobecký J., Záhlava V.: Elektronika – součástky a obvody, principy a příklady; Grada Publishing; 2001
  • DOLEČEK, J.. Moderní učebnice elektroniky 1. část. Praha : BEN – technická literatura, 2005. ISBN 80-7300-146-2.  
  • DOLEČEK, J.. Moderní učebnice elektroniky 2. část. Praha : BEN – technická literatura, 2005. ISBN 80-7300-161-6.  
  • DOLEČEK, J.. Moderní učebnice elektroniky 3. část. Praha : BEN – technická literatura, 2005. ISBN 80-7300-184-5.  
  • DOLEČEK, J.. Moderní učebnice elektroniky 4. část. Praha : BEN – technická literatura, 2006. ISBN 80-7300-185-3.  

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]