Tranzistor je aktivna poluprovodička elektronska komponeneta koja se koristi za pojačavanje električnih signala, prekidanje struje, stabilizaciju napona, modulaciju signala i drugo. Jedan je od osnovnih elemenata gotovo svih elektronskih sklopova i uređaja.

 Tranzistori se prema načinu rada dele na dve osnovne grupe: bipolarne tranzistore (eng. BJT – Bipolar Junction Transistor) kod kojih provodnost zavisi od elektrona u NPN i šupljina u PNP tipu, i unipolarne tranzistore (eng. FET – Field Effect Transistor) kod kojih provodnost zavisi od elektrona u N-kanalu ili šupljinama u P kanalu.

 Prvi tranzistor su napravili Vilijam Šokli, Džon Bardin i Valter Bretejn 22. decembra 1947. godine u Belovim laboratorijama. Šokli, Bardin i Bretejn su dobili Nobelovu nagradu za svoj izum „za njihova istraživanja poluprovodnika i otkriće tranzistorskog efekta“.

 Pre pronalaska bipolarnog tranzistora koristile su se elektronske cevi koje su imale bitne nedostatke (cena, potrošnja energije, dimenzije…) ali i prednosti (cevi se i danas ponekad koriste za posebne namene zbog manje osetljivosti na nuklearno zračenje, velike snage, i kao elementi u audiofilskim analognim pojačalima…). Najbliži ekvivalent tranzistoru je bila elektronska cev – trioda.

 Prvi silicijumski tranzistor proizveden je 1954.godine, od strane kompanije  Texas Instruments. Nakon toga je usledio veoma brz razvoj poluprovodničke tehnologije koja je rezultira tim da su se pojavile brojne vrste tranzistora.

 Kada kažemo TRANZISTOR najčešće se podrazumeva bipolarni tranzistor, a kada se govori o unipolarnom tranzistoru  obavezno je da se naglasi o kojoj vrsti unipolarnog tranzistora se radi.

 Bipolarni tranzistor

pnp_tranzistor_izlazne_karakteristike_automatika.rs Bipolarni su tranzistori nastaju dopiranjem čistog poluvodnika, najčešće silicijuma ili germanijumaa, gde nastaje struktura u kojoj se između dva područja istog tipa provodljivosti (P ili N) nalazi područje suprotnog tipa provodljivosti (N ili P). Ovo nam daje mogućnost da imamo dva tipa bipolarnih tranzistora koji se označavaju kao:

  • PNP (pozitivno-negativno-pozitivno)
  • NPN (negativno-pozitivno-negativno)

 Izvodi kod bipolarnih tranzistora su:

  • Base [B]
  • Emiter [E]
  • Collector [C]

 Baza i emiter čine propustno polarizovan PN spoj (kod NPN tranzistora), za razliku od kolektora i baze koji čine nepropustno polarizovan PN spoj.

 Princip rada tranzistora se zasniva na pobudi manjinskih nosioca naelektrisanja iz emitera u bazu i njihovom prenosu do kolektora. Kako je napon na spoju baza-emiter manji od napona na spoju kolektor-baza, a takođe je i struja koja teče u bazu manja od struja emitera i kolektora.

 Kada imamo spoj sa zajedničkom bazom ostvaruje se samo pojačanje napona, u spoju sa zajedničkim kolektorom samo pojačanje struje, a spoju sa zajedničkim emiterom pojačava se i napon i struja, pa je pojačanje snage najveće.

 Bilo da se radi o PNP ili NPN tipu tranzistora oba obavljaju istu funkciju. Razlika je u polaritetima spoljnih napona i struja, te u vrsti nosilaca električne struje. U PNP tipu tranzistora glavni su nosioci struje su šupljine, a u NPN tipu tranzistora su to elektroni.

Unipolarni tranzistori

 Kod unipolarnih tranzistora, za razliku od bipolarnih, u provođenju struje učestvuje samo jedna vrsta električnog nosioca naelektrisanja (ili elektroni ili šupljine). Nazivaju se tranzistori sa efektom polja (engl. Field-effect transistor, skraćeno FET). Karakteristika im je izrazito veliki ulazni otpor te ih možemo smatrati naponski upravljanim aktivnim izvorom.

fet_tranzistor_izlazne_karakteristike_automatika.rs

 Unipolarni tranzistori u zavisnosti od tehnologije izrade mogu se podeliti na:

  • Spojni (engl. Junction field-effect transistor) – JFET
  • Sa izoliranim izlazom (engl. Insulated gate FET) – IGFET
  • Metal oksidni (engl. metal oxide semiconductor FET) – MOSFET
  • Vertikalni metal oksidni (engl. vertical metal oxide semiconductor FET) – VMOSFET

 Izvodi kod unipolarnih tranzistora su: 

  • Source [S]
  • Drain [D]
  • Gate [G]

Funkicija i princip rada tranzistora

 Osnovna funkcija tranzistora je da kontroliše protok struje. Tranzistor funkcioniše tako što sa malom strujom u kolu emiter-baza možemo upravljati znatno jačom strujom u kolu emiter-kolektor. Ova pojava naziva se tranzistorski efekat. Najbolja analogija koja objašnjava tranzistor je slavina za vodu. Ventil na vodenoj slavini kontroliše protok vode. Kod tranzistora se taj ventil naziva baza (base) ili kapija (gate) kod FET-ova (Field Effect Transistor).

 Pojačanje tranzistora izražava se kao faktor strujnog pojačanja u spojevima sa zajedničkim emiterom:

\beta = I_\mathrm{c} / I_\mathrm{b} \,

 Gde su:

  • β  – Faktor pojačanja tranzistora
  • Ic – Struja kolektora
  • Ib – Struja baze

 Za pravilan rad tranzistora potrebno je polarizovati tranzistor (dovesti mu napajanje) kao i s obzirom na njegovu preosetljivost na promenu temperature, stabilizaciju radne tačke u odnosu na kolektor i emiter.

tranzistor_izlazne_karakteristike_automatika.rs

Izlazne karakteristike tipičnog bipolarnog tranzistora koji se ugrađuje u sklopove koji služe kao naponska pojačala, i druge različite namene, radno područje označeno je plavom bojom

simbolii_tranzistora_automatika.rs

Simboli bipolarnih i unipolarnih tranzistora

1 KOMENTAR

  1. Mala ispravka kod istorije BJT-a.
    The transistor was invented around 1923, by physicist Dr. J. Edgar Lilienfeld, the father of the modern electrolytic capacitor. WHAT?!!! But everyone knows that it was invented at Bell Labs in 1947. Nope. The original transistor was a 1920s thin-film device deposited on glass. The base region was a clever idea: crack a piece of glass, put it back together with metal foil clamped in the crack, then slice off the extra foil to make a flat surface that goes: glass, metal, glass. Deposit a thin layer of semiconductor and heat the device, and the thin metal line will “dope” that part of the semiconductor layer. Simple! Dr. Lilienfeld also built MOSFETs using the natural oxide layer found on aluminum plates. He also built a working transistor radio and showed it around to various companies. It was ignored, possibly because he didn’t have a solid theory to explain how his invention worked, but more probably because it was “impossible;” weird and new. Some hobbyist should try making a home-built transistor. [New 2006 info: R. G. Arns says that Bret Crawford built sucessful Lilienfeld transistors in 1991 as his MS Physics Thesis. Joel Ross did it again in 1995 with more stable versions. And more amazing: William Shockley and G. L. Pearson did so in 1948, publishing in Physical Review for July 15 1948, but they concealed the fact that it was Lilienfeld’s device they were demonstrating!]

    Lilienfeld’s patent numbers are:

    # 1,745,175 Method and Apparatus for Controlling Electric Currents
    # 1,877,140 Amplifier for Electric Current
    # 1,900,018 Device for Controlling Electric Current

    These patents caused Bardeen, Brattain, and Shockley some grief, and caused the US Patent Office to disallow the Bell Labs FET patents in later years.

POSTAVI ODGOVOR

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.