Tranzystor bipolarny

Tranzystory to jedne z najważniejszych elementów półprzewodnikowych, bez których trudno sobie wyobrazić współczesną elektronikę. Ich odmianą są tranzystory bipolarne, zbudowane z trzech warstw półprzewodnika o różnym typie przewodnictwa. Jak działają i jakie zastosowania mają tranzystory bipolarne?

Jak działają tranzystory bipolarne?

Podstawową funkcją tranzystorów bipolarnych jest wzmacnianie lub przełączanie sygnału. Tranzystor bipolarny tworzą trzy warstwy półprzewodnika, czyli baza, emiter i kolektor, oznaczane kolejno symbolami B, E i C. 

Emiter jest warstwą silnie domieszkowaną, w przeciwieństwie do bazy. Pomiędzy bazą a emiterem płynie mniejszy prąd, sterując większym przepływem między emiterem a kolektorem. Stosunek prądu kolektora do prądu bazy stanowi wzmocnienie prądowe tranzystora. Oprócz prądu bazy sygnałem sterującym może być również napięcie baza–emiter.

Istnieją dwa rodzaje tranzystorów bipolarnych: PNP i NPN, w których występują odwrotne kierunki napięć i prądów. Dzięki temu można łatwo ustalić jakich rodzajów półprzewodników użyto w konkretnym obszarze. 

Do stworzenia warstw najczęściej wykorzystuje się krzem lub german. W tranzystorach bipolarnych istotne są przede wszystkim parametry takie jak:

• prąd kolektora,
• napięcie kolektor–emiter,
• wartości straty mocy.

Uwagę zwraca się również na sposób montażu i pod tym względem wyróżnia się elementy na montaż THT i SMD.

Jakie są główne zastosowania tranzystorów bipolarnych?

Tranzystor bipolarny sprawdza się w wielu urządzeniach elektronicznych. Jego podstawowe zastosowania to:

• realizacja układów logicznych,
• wzmacnianie elektroniczne,
• czujniki temperatury,
• konwertery logarytmiczne.

Tranzystor może pracować w czterech podstawowych stanach: aktywnym, nasycenia, zatkania i inwersyjnym. Wszystkie one są wykorzystywane w różnego rodzaju zastosowaniach.

Wykorzystanie tranzystora bipolarnego pracującego w stanie aktywnym pozwala na budowę układu działającego w charakterze wzmacniacza natężenia prądu elektrycznego. Małe zmiany prądu płynącego w obwodzie bazy generują duże zmiany prądu przepływającego przez obwód kolektora. Odpowiednia konstrukcja układu umożliwia wzmocnienie natężenia, napięcia lub obydwu na raz.

Z kolei zastosowanie tranzystora jako przełącznika wykorzystuje przejście między stanem nasyconym, gdy tranzystor jest włączony, a zatkanym dla tranzystora wyłączonego. Ten tryb pracy stosuje się m.in. w układach impulsowych i cyfrowych.

Jakiego rodzaju tranzystory bipolarne dostępne są na rynku?

Obecnie można kupić tranzystory PNP i NPN o różnych wartościach prądu kolektora i napięcia kolektor-emiter m.in. w sklepie tme.eu. Dzięki filtrom możliwy jest podział tranzystorów ze względu na stratę mocy i wariant montażu, czyli THT, SDM i przykręcane. 

Innym rodzajem są tranzystory Darlingtona będące układami wzmacniacza opartymi na dwóch połączonych tranzystorach bipolarnych. Ich charakterystyczną cechą jest sumowanie się prądów kolektora. Zapewnia to większe wzmocnienie sygnału niż w przypadku dwóch odseparowanych podzespołów.