Jak działa tranzystor?

Tranzystor jest jednym z kluczowych elementów elektronicznych. Bez niego nie byłoby możliwe funkcjonowanie współczesnych urządzeń elektronicznych takich jak smartfony, tablety, czy komputery. W tym artykule przedstawimy w jaki sposób działa tranzystor, jakie są jego zastosowania oraz jakie są rodzaje tranzystorów.

I. Co to jest tranzystor?

Tranzystor to półprzewodnikowy element elektroniczny, który może pełnić funkcję wzmacniacza sygnału lub przełącznika. Tranzystor został wynaleziony w 1947 roku przez trójkę naukowców: Williama Shockleya, Johna Bardeena oraz Waltera Brattaina.

II. Rodzaje tranzystorów

Wyróżniamy trzy podstawowe rodzaje tranzystorów:

1. Tranzystory bipolarny

Tranzystory bipolarne to najstarszy rodzaj tranzystorów. Składają się one z trzech regionów: emitera, bazy oraz kolektora. Emitter jest jednym z końców tranzystora, którego wierzchołek jest podłączony do bazy. Kolektor jest drugim końcem tranzystora. Tranzystor bipolarny może pracować w dwóch trybach: nasycenia oraz odcięcia.

1. Tranzystory unipolarne

Tranzystory unipolarne to tranzystory których działanie oparte jest na ruchu nośników ładunku tylko po jednym typie materiału. Wyróżniamy dwa rodzaje tranzystorów unipolarnych: tranzystory polowe JFET oraz tranzystory MOSFET.

1. Tranzystory unipolarne typu IGBT

Tranzystory IGBT to połączenie dwóch typów tranzystorów: bipolarnego i polowego. Łączą one w sobie zalety obu rodzajów, dzięki czemu są powszechnie wykorzystywane jako przełączniki w trakcie konwersji energii elektrycznej.

III. Jak działa tranzystor?

Tranzystor to element który może pełnić jedną z dwóch funkcji: przewodnika lub izolatora prądu. Podstawą jego działania jest zdolność do kontrolowania przepływu prądu w zależności od napięcia zastosowanego na elektrodzie sterującej.

W przypadku tranzystora bipolarnego:

1. Napięcie zastosowane na bazie wpływa na przepływ prądu między emiterem a kolektorem.

1. Przy niskim napięciu bazy tranzystor jest w stanie nasycenia, czyli przepuszcza maksymalną ilość prądu.

1. Przy wysokim napięciu bazy tranzystor jest w stanie odcięcia, czyli nie przepuszcza prądu.

W przypadku tranzystora polowego (MOSFET):

1. Polowy tranzystor unipolarny sterowany jest napięciem na bramce.

1. Zwiększenie napięcia na bramce powoduje wzrost prądu między źródłem a drenem tranzystora.

1. Spadek napięcia na bramce powoduje spadek prądu między źródłem a drenem.

IV. Zastosowanie tranzystorów

Tranzystory są powszechnie wykorzystywane w elektronice do różnych celów. Oto kilka przykładów ich zastosowania:

1. Wzmacnianie sygnałów radiowych i telewizyjnych.

1. Konwersja sygnałów elektrycznych.

1. Sterowanie silnikami i urządzeniami elektromechanicznymi.

1. Sterowanie oświetleniem w lampach LED.

1. Wykorzystanie w układach cyfrowych.

V. Podsumowanie

Tranzystory są nieodzownym elementem we współczesnej elektronice. Poza funkcją wzmacniania sygnałów i sterowania ich przepływem, tranzystory znajdują zastosowanie w różnych dziedzinach. Wiedza o tym, jak tranzystory działają i jakie rodzaje można wykorzystać w różnych aplikacjach, jest niezbędna dla wytwarzania zaawansowanych urządzeń elektronicznych.