Tranzistory

Tranzistory sú elektronické súčiastky obvykle s troma elektródami umožňujúce zosilňovanie napätia alebo prúdu alebo oboch súčasne teda výkonu. Používajú sa tiež v úlohe spínačov vo výkonových alebo logických aplikáciách. 

V súčasnosti je dispozícii niekoľko principiálne odlišných typov tranzistorov, ktoré je možné zhruba rozdeliť podľa princípu činnosti na bipolárne, unipolárne a kombinované. Bipolárne tranzistory využívajú pri svojej činnosti oba typy voľných nosičov náboja elektróny aj dier, zatiaľ čo v unipolárnych sa využíva len jeden typ – elektróny (typ N) alebo diery (typ P).

Bipolárne tranzistory sú elektronické súčiastky tvorené troma vrstvami s rôznou úrovňou dotovania. Svojim prepojením tvoria dva PN priechody (Obr). Každá z týchto vrstiev má vyvedený vývod, ktoré nazývame: kolektor, báza a emitor. V normálnom režime musí byť PN priechod tvorený bázou a emitorom polarizovaný priepustne a PN priechod tvorený bázou a kolektorom polarizovaný záverne. Úlohou emitora je potom „emitovať“  elektróny, ktoré sú „zachytávané“ kolektorom. To, aké množstvo ich ku kolektoru prejde (predstavované kolektorovým prúdom, ktorý je hlavným prúdom) je potom riadené bázovým prúdom (má malú hodnotu a predstavuje riadiaci prúd).

Z hľadiska konštrukcie môžeme tranzistory rozdeliť na tranzistory nízkeho výkonu a výkonové tranzistory. Prvé z nich sa obvykle používajú pre zosilňovanie malých striedavých signálov pri ktorom pracujú v pracovnom rozsahu charakteristík podľa nastaveného pokojového pracovného bodu. Ak sa tranzistory používajú ako spínače, musia mať čo najväčší odpor v uzavretom stave a čo najmenší odpor v otvorenom stave a využíva sa celý rozsah charakteristík. Výkonové tranzistory sú konštruované na veľké hodnoty napätí a prúdov, ktoré sa využívajú ako vo funkcii zosilňovačov tak aj vo funkcii spínačov.  PN priechod bipolárneho tranzistora je možné polarizovať štyrmi rôznymi spôsobmi, podľa ktorých je možné rozlíšiť štyri režimy činnosti: nevodivý režim, normálny aktívny režim, inverzný aktívny režim a režim nasýtenia.

Nevodivý režim – v nevodivom režime sú oba PN priechody tranzistora polarizované záverne, čo znamená, že tranzistorom nepreteká prakticky žiaden prúd. Ak používame tranzistor ako spínač, tento režim odpovedá rozpojenému stavu. 

Normálny aktívny režim – v normálnom aktívnom režime je PN priechod báza-emitor polarizovaný priepustne a PN priechod báza-kolektor záverne. V tomto režime je medzi kolektorovým a bázovým prúdom približne lineárny vzťah, pričom koeficient (prúdový zosilňovací činiteľ) má hodnoty rádovo niekoľko desiatok resp. stoviek. 

Inverzný aktívny režim – v inverznom aktívnom režime je priechod báza-emitor polarizovaný záverne a priechod báza-kolektor priepustne, čo znamená, že emitor a kolektor majú vymenené úlohy, pričom je potrebné vziať do úvahy, že tranzistor je technologicky asymetrická súčiastka (dotácia emitora je podstatne vyššia ako kolektora), a preto je hodnota prúdového zosilňovacieho činiteľa v tomto režime omnoho menšia ako v normálnom aktívnom režime.

 Režim nasýtenia (saturácie) – v režime saturácie sú oba PN priechody polarizované priepustne a tranzistorom preteká veľký prúd. Ak používame tranzistor ako spínač, tento režim odpovedá zopnutému stavu spínača.