Prehľad
Tranzistor je aktívna polovodičová súčiastka používaná v elektronike ako zosilňovač alebo spínač. Malá zmena na jednej elektróde riadi prúd medzi ďalšími dvoma, čo umožňuje ovládanie signálov a výkonu v obvodoch. Tranzistory sú základnou súčasťou takmer všetkých moderných elektronických zariadení; detailné vysvetlenie základných pojmov je dostupné tu: základné pojmy o tranzistoroch.
Typy a princíp fungovania
Existujú dve hlavné rodiny tranzistorov. BJT (bipolárny tranzistor) pracuje na princípe prúdového riadenia medzi emitorom, bázou a kolektorom. FET (polovodičový tranzistor s riadeným poľom) riadi prúd napätím na bráne, pričom najrozšírenejším typom pre digitálne obvody je MOSFET. MOSFETy sú preferované v logických hradlách a v napájacích obvodoch kvôli vysokému vstupnému odporu a efektívnosti; viac o ich použití: MOSFET v digitálnej elektronike.
Stavba a materiály
Tranzistor je vyrobený z polovodičového materiálu, najčastejšie z kremíka; používa sa však aj germánium alebo zlátiny a v špeciálnych aplikáciách karbid kremíka či arsenid gália. Výber materiálu ovplyvňuje rýchlosť, tepelnú odolnosť a elektrické vlastnosti. Viac o materiáloch a vlastnostiach polovodičov je možné nájsť tu: informácie o polovodičových materiáloch.
Výroba, balenie a integrácia
Tranzistory môžu byť dodávané ako diskrétne súčiastky (s keramickými alebo plastovými obalmi a vývodmi) alebo sú integrované v čipoch spolu s ďalšími prvkami. Integrované obvody obsahujú často milióny až miliardy tranzistorov na jednom die; o vývoji integrovaných obvodov: vývoj integrovaných obvodov. Diskrétne výkonové tranzistory sú navrhnuté tak, aby odolali vysokým prúdom a teplu a často sa montujú na chladiče.
Aplikácie
Tranzistory majú široké uplatnenie: v analógových zosilňovačoch (audio, rádio), v digitálnej logike a mikroprocesoroch, v regulácii výkonu (meniče, zdroje), v rádiovej frekvencii a telekomunikáciách. Použitie v mikroprocesoroch a logických hradlách je kľúčové pre výpočtovú techniku a viac o tom nájdete tu: tranzistory v mikroprocesoroch.
Technické parametre a obmedzenia
Kľúčové parametre zahŕňajú zisk alebo prenosovú charakteristiku, maximálne napätie a prúd, tepelný odpor, rýchlosť prechodu a šírku pásma. Pri návrhu sa musí zohľadniť aj teplotná stabilita a potreba chladiča pri vyšších stratách. Praktické informácie o parametroch a porovnaní typov sú k dispozícii tu: porovnanie typov tranzistorov.
Spoľahlivosť, testovanie a ochrana
Tranzistory môžu zlyhať pri nadmernom prúde, preťažení tepelným výkonom alebo napäťovými špičkami. Ochrana obvodov zahŕňa obmedzovače prúdu, pojistky, obmedzovače napätia a teplotné senzory. Testovanie zahŕňa meranie charakteristík v rôznych podmienkach a kontrolu parametrov v dokumentácii výrobcu: technické listy.
Krátka história a význam
Tranzistor bol vynájdený v polovici 20. storočia a nahradil veľké vákuové elektronky v mnohých aplikáciách; tento prechod umožnil miniaturizáciu, zvýšenie spoľahlivosti a nižšiu spotrebu energie. Predchodcom boli elektronky, napríklad trióda, s ktorými má tranzistor historické spojenie: trióda a skorá história. Tranzistory sa dnes vyrábajú v obrovskom množstve a tvoria základ modernej mikroelektroniky, ktorá sa používa vo väčšine elektronických zariadení: elektronické zariadenia.
Praktické zdroje a ďalšie čítanie
Pre študentov a návrhárov sú užitočné elektronické učebnice, datasheety výrobcov a aplikačné poznámky. Základné materiály a študijné texty sú zhromaždené tu: aplikácie a spínanie tranzistorov a učebné zdroje.
