Elektronika - uni/bipolárne tranzistory

Tranzistor

• je polovodičová súčiastka, ktorá sa používa ako: zosilňovač, spínač, stabilizátor,...
• v dnešnej dobe sú tranzistory takmer v každom elektronickom zariadení
• veľa tranzistorov je práve v IO (integrovaných obvodoch)

Bipolárne tranistory

• jsou to polovodičové súčiastky s dvoma PN priechodmi, v ktorej sa na tranzistorovom jave zúčastňujú dva druhy voľných nosičov náboja – elektróny a diery

Delíme ich podla usporiadania na PNP a NPN tranzistory

Tranzistorový jav nastáva- ak má tranzistor tenkú bázu (záleží na výrobcovi)

• ak správne pripojíme zdroje napätia na tranzistor

U₁ - musí byť pripojené na emitorový priechod polarizovaný v priepustnom smere U₂ - musí byť pripojené na kolektorový priechod polarizovaný v závernom smere

Tranzistor môžeme zapojiť:

1. so spoločným emitorom –SE (používa sa ako spínač)
2. so spoločnou bázou –SB (používa sa vo vysoko frekvenčnej elektronike)
3. so spoločným kolektorom –SK (používa sa vo vysoko/nízko frekvenčnej elektronike)

Zosilnenie tranzistora sa počíta: h_21E=I_C/I_B

Zjednodušene povedané funguje to tak, že keď na bázu ide signál o veľkosti 1 a medzi kolektorom a emitorom nejde žiadny signál, ale stojí na kolektore a je o veľkosti 5, a signál na báze vyzerá nejako takto = áno áno nie áno nie , tak ked príde áno tak otvorí cestu signálu z kolektora na emitor a signál sa 5x krát zväčší. To pretože vždy keď príde signál áno na bázu, tak otvorí cestu signálu z kolektora.

• funguje to tak, že aj malý prúd na báze môže otvoriť priechod medzi kolektorom a emitorom a tam môže tiecť veľký prúd vždy, keď príde malý prúd na bázu

Darlingtonova dvojica bipolárnych tranzistorov

- je vytvorená spojením dvoch bipolárnych tranzistorov (typu PNP a NPN)
- využíva sa v obvodoch ktoré vyžadujú veľké zosilnenie

Nastavenie pracovného bodu bipolárneho tranzistora

Ako už asi viete, tak materiály pri zmene teploty menia svoje teploty (rozťahujú sa zmenšujú) a menia aj svoje elektrické vlastnosti. A preto je dôležité nastaviť tranzistor tak, aby pracoval rovnako pri teplote -20°C až +20°C alebo iný rozsah (-50°C až +50°C) pre správnu činnosť elektronických zariadení s bipolárnymi tranzistormi je dôležité nie len nastaviť pracovný bod, ale musíme ho stabilizovať v danom bode aj pri zmene teploty okolia schéma zapojenia pre nastavenie pracovného bodu tranzistora.

Unipolárne tranzistory

- sú to polovodičové súčiastky, pri ktorých sa na tranzistorovom jave podieľa len jeden druh voľných nosičov náboja (buď elektrón alebo diera)

majú tri vývody :

• G-gate (hradlo)
• D-drain (kolektor)
• S-source (emitor)

V praxi poznáme dva typy unipolárnych tranzistorov:

1. elektrónový N-MOSFET
2. dierový P-MOSFET

MOSFET znamená ("poľom riadený tranzistor")

• MOS - Metal Oxid Semiconductor
• FET - Field Effect Tranzistor

N-MOSFET tranzistor s indukovaným vodivým kanálom

Popis zapojenia: Ak pripojíme na tranzistor vonkajšie dve napätia U_D a U_G, potom vplyvom elektrostatického poľa hradla sa všetky elektróny z podložky premiestnia do vzniknutého indukovaného vodivého kanála typu N. Tieto elektróny potom predstavujú prúd medzi kolektorom a emitorom.

• vodivý kanál v tomto type tranzistora (N) vzniká elektrostatickou indukciou

Viacvrstvové polovodičové spínacie súčiastky

Diak

• má 3 vrstvy PNP
• 2 PN priechody (J1,J2)
• 2 vývody (A1,A2)

Schématická značka:

• ak priložíme napätie na diak A1 + , A2 - Diakom prúd netečie (napätie je menšie ako 32 V)
• ak priložíme napätie na diak A1 - , A2 + Diakom prúd netečie (napätie je menšie ako 32 V)
• ak sa napätie rovná 32 (V) alebo je väčšie, diak sa nedeštruktívne prerazí a tečie ním pracovný prúd

Tyristor

• má 4 vrstvy PNPN
• 3 PN priechody (J1,J2,J3)
• 3 vývody (A,K,G) A-anóda, K-katóda, G-hradlo (G-gate)

• má 3 režimy : spínací, blokovací, záverný

Blokovací stav

Ak priložíme napätie na tyristor A+ a K-, tyristorom prúd netečie

Priepustný stav

• dosiahneme 2 spôsobmi:

1. ak A+, K- a na G (hradlo) privedieme riadiaci impulz prúd tyristorom tečie, a tečie ním aj po odstránení riadiaceho impulzu z G
2. ak prekročíme dovolené napätie tyristor sa deštruktívne prerazí a tečie ním prúd

Záverný stav

• ak priložíme na A- , K+ tyristorom prúd netečie, pri napätí Urrm (1000V) sa tyristor prerazí
• v závernom smere sa nedoporučuje privádzať riadiaci impulz na G (hradlo)

Tyristor sa používa ako výkonová spínacia súčiastka (spínanie 100-viek Ampérov a vysokých napätí)

Triak

• má 5 vrstiev PNPNP
• 3 priechody J1,J2,J3
• 3 vývody A1,A2,G

ak priložíme napätie na triak A1 + a A2 - triakom prúd netečie, môžeme ho zapnúť

1) pripojením riadiaceho impulzu na G (hradlo) triakok tečie pracovný prúd
2) pripojením triaku na zdroj napätia a zvýšením napätia na vyššie ako je dovolené, v triaku dôjde k deštruktívnemu prierazu a triakom tečie prúd

Fotoelektrické súčiastky

• Polovodičové súčiastky riadené (ovládané) žiarením, pracujú na princípe vnútorného fotoelektrického javu
• fotoelektrický jav: žiarenie (svetlo) ktoré dopadá na polovodičovú štruktúru dodáva valenčným elektrónom polovodiča potrebnú energiu na to aby preskočili zakázané pásmo a prešli do vodivostného pásma (Pre lepšie pochopenie vodivostného, zakázaného a valenčného pásma si prečítaj tento článok

Fototranzistor

- je to bipolárny tranzistor, ktorý je skonštruovaný tak, aby na jeho emitorový priechod mohlo dopadať žiarenie (svetlo).

• po dopade žiarenia na priechod sa tranzistor otvorí
• môže byť použitý napríklad na dome, kde po východe slnka zhasne osvetlenie a vytiahne elektricky ovládané rolety, a pri západe slnka zase naopak, takže nemusíte ručne zapnúť svetlo na (schodisku, pred domom,...) a ani vypnúť