Tranzistor

27. listopadu 2007 v 17:46 | Michal Žoldák |  prvky elektrických obvodů
Tranzistor je polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů PN. Jedná se v podstatě o spojení dvou polovodičových diod v jedné součástce, většinu vlastností tranzistoru však dvojicí diod nahradit nelze. Tranzistor je základem všech dnešních integrovaných obvodů, jako např. procesorů, pamětí atd.
Tranzistorový 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 vemi významný objev, který vedl k faktickému vědeckotechnickému převratu v oblasti aplikované elektrotechniky, v praxi se to projevuje zejména obrovskou mírou miniaturizace jednotlivých součástek a tím i neustálým zvyšováním koncentrace polovodičových součástek vztaženou na jednotku plochy.
Každý tranzistor má (nejméně) tři elektrody, které se u bipolárních tranzistorů označují jako kolektor, báze a emitor, u unipolárních jako drain, gate a source. Podle uspořádání použitých polovodičů typu P nebo N se rozlišují dva typy bipolárních tranzistorů, NPN a PNP (prostřední písmeno odpovídá bázi). Unipolární tranzistory jsou označovány jako N-FET nebo P-FET.

Základní typy tranzistorů

  • Bipolární - (BJT - Bipolar Junction Transistor) je ovládán připojením elektrického proudu na bázi. Velikostí tohoto proudu se ovládá proud v obvodu procházejícího mezi emitorem a kolektorem.
  • Unipolární (FET)- využívají k řízení proudu mezi D a S (drain, source) elektrostatického pole, vytvořeného v obvodu řídící elektrody G (gate).
    • JFET - (Junction Field-Effect Transistor) Tranzistor s přechodovým hradlem.
    • MESFET - (MEtal Semiconductor FET) FET ve spojení se Schottkyho diodou (přechod kov-polovodič). Tento tranzistor má lepší dynamické vlastnosti.
    • MOSFET - (Metal Oxide Semiconductor FET) je polem řízený tranzistor, kde je vodivost kanálů mezi elektrodami Source a Drain ovládána elektrickým polem ve struktuře kov-oxid-polovodič. Tento tranzistor má možnost větší hustotu integrace ( integrované obvody ).
    • MISFET - (Metal Insulation Semiconductor FET) 1) S indukovným kanálem 2) S vodivým kanálem

Princip činnosti

Popis funkce bipolárního tranzistoru: uvažujme jednoduché zapojení tranzistoru NPN jako zesilovače: Přivedeme-li napětí na bázi tranzistoru, dojde k vyzdvižení elektronů polovodiče do vodivostního pásu, a tím se přechod NPN stane vodivý. Proud prochází z kolektoru do emitoru a jeho charakteristika je až na velikost stejná jako v bázi. Poměr I(ke)/I(b) se označuje jako zesílení tranzistoru.

Základní zapojení

Zapojení tranzistorového zesilovače se společným emitorem. Zapojení tranzistorového zesilovače se společným emitorem.
V elektronických obvodech může být tranzistor zapojen třemi základními způsoby. Podle elektrody, která je společná pro vstupní i výstupní signál se rozlišuje zapojení se společným emitorem (SE), společnou bází (SB) a společným kolektorem (SC). Nejčastěji se však používá zapojení se společným emitorem (SE), viz obrázek. Důležitou informaci o vlastnostech tranzistoru podávají jeho výstupní charakteristiky. Celková charakteristika se zakresluje do kartézského souřadnicového systému.

Matematický popis tranzistoru

K výpočtu zesilovacího činitele (jako například h21E) se používá tzv. hybridních rovnic.
u1 = h11 i1 + h12 u2
i2 = h21 i1 + h22 u2
Můžeme dosadit např. pro zapojení SE :
uBE = h11 iB + h12 uCE
iC = h21 iB + h22 uCE
z toho např. h11:
h11 = uBE / iB při uCE = 0, => UCE = konst.
Stejně tak platí vztah IE = IC + IB. Ten platí vždy a to v jakémkoli zapojení.
h11 = Diferenciální vstupní odpor při výstupu nakrátko.
h12 = Diferenciální zpětný napěťový přenos při vstupu naprázdno.
h21 = Diferenciální proudový přenos při výstupu nakrátko. (někdy uváděn jako hFE nebo β)
h22 = Diferenciální výstupní vodivost při vstupu naprázdno.
Můžeme také počítat s Admitančními rovnicemi :
i1 = y11 u1 + y12 u2
i2 = y21 u1 + y22 u2
  • POZNÁMKA - všímejte si malých a velkých písmen, neboť velká jsou statické hodnoty a malá jsou dynamické - tzn. že velká písmena vyjadřují chování v ustáleném stavu při stejnosměrných veličinách, kdežto malá písmena určují chování (okamžité hodnoty) při střídavých veličinách. Je nutné brát toto v potaz!

Schematické značení tranzistorů

Pro označování tranzistorů v elektrotechnických schematech se používá jednoduchých grafických symbolů:
P-kanál(báze)
N-kanál(báze)
JFETMOSFET-indukovaný kanálMOSFET-vestavěný kanálBipolární

Rozdělení tranzistorů podle výkonu

  • slaboproudé tranzistory (ať už jako jednotlivé součástky, obvykle tzv. výkonové tranzistory, či součástky integrované v čipech a mikročipech kupř. v mikropocesorech), nejčastěji používané i velice běžné ve všech moderních elektronických systémech z oblasti výpočetní techniky, telekomunikační techniky, spotřební elektroniky apod.
  • silnoprodé tranzistory, používané málo a to výhradně v oblasti silnoproudé elektroniky pouze pro velmi specilizované technické aplikace (spolu se silnoproudými diodami a tyristory).

Doporučená literatura

  1. Valsa J.: Teoretická elektrotechnika I; VUT Brno, 1997
  2. Brančík L.: Elektrotechnika I; VUT Brno
  3. Dědková J: Elektrotechnický seminář; VUT Brno
  4. Musil V., Brzobohatý J., Boušek J., Prchalová I.: Elektronické součástky; VUT Brno, 1996
  5. Mikulec M., Havlíček V.: Základy teorie elektrických obvodů 1; ČVUT, 1997
  6. Stránský J. a kol.: Polovodičová technika I - učebnice pro elektrotechnické fakulty; SNTL; 1982
  7. Blahovec A.: Elektrotechnika I; Informatorium, 1997
  8. Blahovec A.: Elektrotechnika II; Informatorium, 1997
  9. Blahovec A.: Elektrotechnika III; Informatorium, 1997
  10. Maťátko J.: Elektronika; Idea Servis, 1997
  11. Syrovátko M.: Zapojení s polovodičovými součástkami; SNTL, 1987
  12. Frohn M., Oberthür W. a kol.: Elektronika - součástky a základní zapojení; BEN, 2006
  13. Vobecký J., Záhlava V.: Elektronika - součástky a obvody, principy a příklady; Grada Publishing; 2001
  14. Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 1.; BEN, 2005
  15. Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 2.; BEN, 2005
  16. Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 3.; BEN, 2005
  17. Doleček J.: Moderní učebnice elektroniky 4.; BEN, 2006
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Anketa

Jak se vám líbí moje stránky??

super
dobrý
de to
nic moc
hrůza

Komentáře

1 Hanz Hanz | E-mail | 8. června 2008 v 14:38 | Reagovat

hmm  pěkně si to vokopíroval z wikipedie

2 maš mrkev?:D maš mrkev?:D | 8. února 2011 v 13:07 | Reagovat

si mysliš ze to skopiruješ s wikipedie a jsi CooL haahahha to tak ve snu no možna ani to ne !!!! a neser mrkvírno!!

3 zgrzutgr zgrzutgr | 8. února 2011 v 13:07 | Reagovat

no  přesně.. taký kokot... :D :D

4 BenyM BenyM | E-mail | 16. ledna 2017 v 22:13 | Reagovat

I found this page on 12th place in google's search results. You need some search engine optimization. Many webmasters think that seo is dead in 2017, but it is not true. There is sneaky method to reach google's top 5 that not many people know. Simply search for:  pandatsor's tools

5 Augustbum Augustbum | E-mail | Web | 16. února 2017 v 3:39 | Reagovat

types of alternative medicine  <a href=http://nobligan.blogse.nl/>kjope nobligan pa nett</a>  do drug detox drinks work

6 Blaketok Blaketok | E-mail | Web | 29. března 2017 v 5:30 | Reagovat

target pharmacy richmond va  <a href=http://reductil.creatupropiaweb.com/>comprar reductil generico</a>  best tablets in the market

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama