Tranzystor – jak działa i do czego służy?

• Co to jest tranzystor
• Jak działa tranzystor
• Zastosowanie tranzystora
• Historia tranzystora
• Czym różni się bipolarny i unipolarny tranzystor
• Podsumowanie
• Tranzystor – jak działa i do czego służy? – FAQ

Tranzystor to jeden z najważniejszych elementów elektronicznych współczesnego świata. W artykule dowiesz się, jak działa i dlaczego jest tak ważny w naszym życiu. Przekonaj się sam, jak wiele możesz zyskać dzięki poznaniu tajemnic tranzystora!

Co to jest tranzystor

Tranzystor to podstawowy element półprzewodnikowy stosowany w układach elektronicznych. Został wynaleziony w 1947 roku i zrewolucjonizował dziedzinę elektroniki przez umożliwienie budowy bardziej zaawansowanych urządzeń elektronicznych niż dotychczasowe lampy elektronowe. Tranzystory pełnią funkcję wzmacniaczy lub przełączników sygnału, niezbędne są także do konstrukcji mikroprocesorów czy pamięci komputerowych.

Tranzystory składają się z trzech warstw półprzewodnika: dwóch warst n oraz jednej warst p lub odwrotnie – dwóch warst p i jednej n. Tranzystory bipolarny (NPN, PNP) wymagają przepływu prądu sterującego między jednymi złączem bazowym a innym emiterowym, aby kontrolować przepływ głównego prądu między drugim złączem bazy a kolektorem. Natomiast tranzystory polowe (JFET, MOSFET) mogą być kontrolowane za pomocą napięcia bez przepływu prądu sterującego przez bramkę (u JFET) lub bramkę izolowaną dielektrycznie (MOSFET).

Jak działa tranzystor

Tranzystor to podstawowy element półprzewodnikowy, który pełni funkcję wzmacniacza lub przełącznika. Tranzystor składa się z trzech warstw – dwóch półprzewodnikowych materiałów N (dodatnie) i P (ujemne) oraz elektrody sterującej bazą. Działanie tranzystora opiera się na kontrolowaniu przepływu prądu między dwoma węzłami nazywanymi kolektorem i emiterem.

W zależności od poziomu napięcia na elektrodzie bazowej, tranzystor może być uważany za otwarty albo zamknięty.

Podczas pracy, gdy na biegunie sterującym obecne jest odpowiednie napięcie, elektrony przepływają przez obszar przyłączenia bazy i emitera, co umożliwia dużą liczbę elektronów zgromadzenie się w obszarze zbocza prowadzącego do wytworzenia większego prądu collector-emitter.

Zastosowanie tranzystora

Tranzystor to elektroniczny element półprzewodnikowy, który może służyć jako wzmacniacz lub przełącznik. Jego zastosowanie jest bardzo szerokie i obejmuje między innymi przemysł elektroniczny, telekomunikacyjny, komputery oraz motoryzację. Tranzystory używane są w praktycznie każdym urządzeniu elektronicznym – od prostych diod LED po bardziej zaawansowane systemy mikroprocesorowe. W samochodach znajdują się w układach zapłonowych, sterownikach deski rozdzielczej oraz jednostkach sterujących silnikiem. W dzisiejszych czasach trudno sobie wyobrazić życie bez zastosowania tranzystora.

Zalety stosowania tranzystora to m. in. niewielka wydajność energii, szybkość działania oraz możliwość łączenia ich w większe moduły i układy scalone.

Tranzystory pozwalają nam na osiągnięcie wysokiej sprawności energetycznej urządzeń o niskim poborze mocy oraz umożliwiają projektowanie kolejnych pokoleń coraz bardziej zaawansowanych technologicznie sprzętów.

Ich zastosowanie zdaje się być nieograniczone, a ciągłe postępy w dziedzinie elektroniki jedynie poszerzają pole możliwości dla tego fascynującego elementu.

Historia tranzystora

Tranzystor, czyli półprzewodnikowe urządzenie służące do wzmacniania sygnału elektrycznego oraz jako element przełączający, został wynaleziony w 1947 roku przez trzech naukowców z firmy Bell Labs: Williama Shockleya, Johna Bardeena i Waltera Brattaina. To właśnie oni odkryli możliwość wykorzystania cienkiej warstwy materiału półprzewodnikowego do sterowania przepływem prądu, co było rewolucją w dziedzinie elektroniki. Tranzystory zastąpiły lampy elektronowe, które miały wiele wad, m. in. były niestabilne i szybko się zużywały.

Szybko okazało się, że trigonometria nie będzie pierwszym zagadnieniem matematycznym przy programowaniu systemów opartych na tranzystorach. Wczesne komputery pracujące na podstawie tych urządzeń wymagały skomplikowanej sieci przewodów i bardzo precyzyjnych regulacji logicznych dla każdego działania. Niemniej jednak już po kilku latach naukowcy znacznie ulepszyli tranzystory – powstały mniejsze i bardziej wydajne modele. Obecnie tranzystory są wszechobecne w technologii cyfrowej – znajdują się m. in. w procesorach komputerowych, telefonach komórkowych czy telewizorach. Ich niewielkie rozmiary i możliwość realizacji w dużej ilości na małej powierzchni sprawiają, że są niezbędne w produkcji zaawansowanych urządzeń elektronicznych.

Czym różni się bipolarny i unipolarny tranzystor

Bipolarny i unipolarny tranzystor to dwa podstawowe typy tranzystorów, które różnią się swoim działaniem i zastosowaniem. Bipolarny tranzystor składa się z warstw półprzewodnikowych typu prowadzącego: emitera, kolektora oraz bazy, gdzie prąd sterujący płynący przez bazę powoduje zmianę przepustowości w obszarze bazy. W ten sposób mała wartość prądu kontrolującego może wpływać na dużą wartość prądu układu wzmacniającego.

Z kolei unipolarny tranzystor zwany też polowym jest oparty na jednym rodzaju materiału półprzewodnikowego – np. krzemie lub galenie. Polowy tranzystor ma tylko jeden rodzaj nośnika ładunku (elektronów lub dziur), co oznacza, że tylko jeden typ przenosi napięcia elektryczny.

Unipolarne tranzystory są stosowane często w układach cyfrowych i jako klucze elektroniczne lub w kontrolowaniu jasności diod LED.

Podsumowanie

Tranzystor to element elektroniczny, który pełni kluczową rolę w dzisiejszych urządzeniach elektronicznych. Dzięki małym rozmiarom i niskiej mocy pobieranej zasilania, tranzystory pozwalają na projektowanie bardziej zaawansowanych systemów elektronicznych. Zastosowanie tranzystora umożliwiło rozwój układów scalonych, które znajdują szerokie zastosowanie w praktycznie każdej dziedzinie życia. Wraz z rozwojem technologii wykorzystującej materiały półprzewodnikowe powstały różne rodzaje tranzystorów, takie jak MOSFET czy IGBT, które zapewniają jeszcze większą efektywność działania i wydajność.

Tranzystor – jak działa i do czego służy? – FAQ

Jak działa tranzystor?

Tranzystor jest półprzewodnikowym elementem elektronicznym, który umożliwia kontrolowanie przepływu prądu. Dzięki temu można użyć go jako wzmacniacz sygnału lub przełącznik.

Jakie są rodzaje tranzystorów?

Istnieją dwa podstawowe rodzaje tranzystorów: bipolarny (BJT) i polowy (FET). Tranzystory BJT mają trzy warstwy – dwie n-dope i jedną p-dope, natomiast FET składa się z połączenia dwóch n-doped kanalików oddzielonych przez cienką izolacyjną warstwę.

Jakie są zastosowania tranzystora?

Tranzystory znajdują szerokie zastosowanie w elektronice. Służą jako elementy wzmacniające sygnał w urządzeniach audio, gdzie wzmacniają sygnał źródłowy o wartość kilka razy większą. Mogą także pełnić rolę przełącznika w układach cyfrowych.

Czym różnią się tranzystory NPN od PNP?

W tranzystorze NPN prąd płynie od kolektora do emitera przez bazę. Z kolei w przypadku tranzystora PNP prąd płynie od emitera do kolektora przez bazę.

Jak podłączyć tranzystor jako wzmacniacz?

Tranzystor można podłączyć jako wzmacniacz w układzie emiterowym. Sygnał wejściowy należy podać na bazę, emiter zostaje połączony z masą a sygnał wyjściowy pobierany jest z kolektora. Należy jednak pamiętać o doborze oporników, aby uzyskać odpowiednie wzmocnienie sygnału.