Bipolární tranzistory Historie V prosinci 1947 výzkumní pracovníci z Bellových laboratořích v New Jersey zjistili, že polovodičová destička z germania se zlatými hroty zesiluje slabý signál. Vědci byli překvapeni, že na slabý elektrický signál na přívodu reaguje součástka silnějším výkonem na výstupu, tedy dokáže totéž, co zesilovací elektronka.
V červnu 1948 představili vědci novinářům tranzistor velký jako zrnko hrachu. Za objev získali v roce 1956 John Bardeen, Walter Houser Brattain a William Shockley Nobelovu cenu za fyziku.
Vynálezci tranzistoru (zleva doprava) Bardeen, Shockley a Brattain .
První tranzistor byl vyroben v roce 1947 a měl rozměr kolem 1 cm. Nejmenší dnešní tranzistory jsou 30 nm dlouhé, ale pořád mají jedno společné – přechod mezi dvěmi částmi s různým typem vodivosti.
Celkové rozměry diskrétních tranzistorů v pouzdře
Výhody tranzistoru, tedy menší spotřeba, práce prakticky za studena, minimální rozměry, delší životnost a velká rychlost časem elektronky téměř vytlačily.Velkým impulsem k tomu byl přenosný tranzistorový radiopřijímač. Dnes je uvnitř
integrovaných obvodů obrovské množství tranzistorů velkých jako neviditelná tečka.
Druhy tranzistorů Podle principu činnosti se tranzistory dělí na bipolární a unipolární. Polovodičové přechody tranzistoru vytvářejí strukturu odpovídající spojení dvou polovodičových diod v jedné součástce, většinu vlastností tranzistoru však dvojicí diod nahradit nelze. Každý tranzistor má (nejméně) tři elektrody (vývody), které se u bipolárních tranzistorů označují jako kolektor báze a emitor. Podle uspořádání použitých polovodičových vrstev typu P nebo N se rozlišují dva typy bipolárních tranzistorů, NPN a PNP (prostřední písmeno odpovídá bázi). Unipolární tranzistory jsou označovány písmeny FET (J FET, IG FET, MIS FET), případně MOS (MOS FET, CMOS, HCMOS).
Co je bipolární tranzistor Je to polovodičová součástka, kterou tvoří dva PN přechody. Vyrábí se jako samostatná (diskrétní) součástka, ale je také základem analogových i číslicových integrovaných obvodů. Tranzistory se používají jako spínače i jako zesilovače elektrického signálu. Bipolární tranzistor (BJT - Bipolar Junction Transistor) je ovládán přivedením elektrického proudu do báze. Velikostí tohoto proudu se ovládá proud v obvodu procházejícího mezi emitorem a kolektorem. Ke své činnosti využívá většinové volné nosiče obou druhů (elektrony i díry, obsahuje oba druhy vrstev tj. P i N).
Jak je vyroben bipolární tranzistor
Základem tranzistoru je velmi tenká destička polovodiče, tzv. báze, na kterou je z obou stran napařen přechod PN. Podle toho zda báze tranzistoru má vodivost typu N nebo typu P, označujeme tranzistor jako PNP nebo jako NPN. Typ báze označuje střední písmeno. Emitor má zvýšenou koncentraci nosičů (více příměsi), které mohou snadno zaplnit tenkou bázi. Největší plochu (odpovídající výkonu) má kolektor.
Různá provedení bipolárních tranzistorů
Tranzistorový jev nastává při zapojení báze k dalšímu obvodu s vlastním zdrojem napětí, kde přechod mezi emitorem a bází je zapojen v přímém směru.
Pozn. Napětí je ve voltech. Na kolektoru je větší napětí než na bázi.
Tranzistorový jev spočívá v tom, že kolektorový proud se dá řídit nepatrnými změnami proudu v obvodu báze. Poměr změny kolektorového proudu a proudu bází je tzv. proudový zesilovací činitel tranzistoru. U některých tranzistorů je proudový zesilovací činitel větší než sto, tedy kolektorem prochází více než stokrát větší proud než bází.
Hybridní síť charakteristik tranzistoru se společným emitorem
Největší význam má výstupní síť. Je to závislost kolektorového proudu na napětí mezi kolektorem a emitorem při určitém proudu báze. Zatěžovací přímka je spojnice možných pracovních bodů. Krajní body 1 a 2 odpovídají spínacím stavům. Při největším proudu kolektoru je tranzistor plně otevřen (saturován). Při minimálním proudu (zbytkový proud minoritních nosičů) je tranzistor uzavřen.
Bipolární tranzistory –základní elektronické součástky
