Tranzistor

Tranzistor je třívrstvá polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů PN.^[zdroj?] Tranzistory jako samostatné součástky se používají jako zesilovače, spínače a invertory. Dále jsou tranzistory základem integrovaných obvodů, např. počítačových procesorů a pamětí.

Funkce tranzistoru je založena na tranzistorovém jevu (efektu), který byl objeven a tranzistor vynalezen 16. prosince 1947 v Bellových laboratořích týmem ve složení William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain.^[zdroj?] Za tento objev jim byla roku 1956 udělena Nobelova cena za fyziku. Tranzistory postupně nahradily užívání elektronek ve funkci hlavních, tzv. aktivních součástek v elektronických obvodech. Výrazně menší a energeticky úspornější tranzistory umožnily v 2. polovině 20. století velký rozvoj elektroniky a díky miniaturizaci zvláště výpočetní techniky.

Základ činnosti

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

Podle principu činnosti se rozlišují tranzistory bipolární a unipolární. Polovodičové přechody tranzistoru vytvářejí strukturu odpovídající spojení dvou diod v jedné součástce, většinu vlastností tranzistoru však dvojicí diod nahradit nelze. Každý tranzistor má minimálně 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

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 kov–polokov.
- MOSFET – (Metal Oxide Semiconductor FET) Řídící elektroda je izolována od zbytku tranzistoru oxidem. Jejich výkonnostní varianty mají mezi Drain a Body takzvanou body diodu, 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

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

bipolární	unipolární				kombinace unipolární a bipolární
typ	kanál	JFET	MOSFET s indukovaným kanálem	MOSFET s vodivým kanálem	kanál, typ	IGBT
NPN:	P:				P, NPN:
PNP:	N:				N, PNP:

Rozdělení tranzistorů podle výkonu

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), 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

Literatura

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.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu tranzistor na Wikimedia Commons
Slovníkové heslo tranzistor ve Wikislovníku
Bipolární tranzistor v učebnici Praktická elektronika ve Wikiknihách