Tranzistor

Tranzistor je třívrstvá polovodičová součástka, kterou tvoří dvojice přechodů PN. Tranzistory jsou základní aktivní součástky, které se používají jako zesilovače, spínače a invertory. Jsou základem všech dnešních integrovaných obvodů, jako např. procesorů, pamětí.

Tranzistorový jev (efekt) byl objeven a tranzistor vynalezen 16. prosince 1947 v Bellových laboratořích týmem ve složení William Shockley, John Bardeen a Walter Brattain. Za tento objev jim byla roku 1956 udělena Nobelova cena za fyziku, jednalo se o velmi významný objev, který vedl k faktickému vědeckotechnickému převratu v oblasti aplikované elektrotechniky.

Základ činnosti 
Základní vlastností tranzistoru je schopnost zesilovat – malé změny napětí nebo proudu na vstupu mohou vyvolat velké změny napětí nebo proudu na výstupu.

Podle principu činnosti se rozlišují tranzistory bipolární a unipolární. Polovodičové přechody tranzistoru vytvářejí strukturu odpovídající spojení dvou diod v jedné součástce, většinu vlastností tranzistoru však dvojicí diod nahradit nelze. Každý tranzistor má minimálně tři elektrody, které se u bipolárních tranzistorů označují jako kolektor (C, příp. K), báze (B) a emitor (E), u unipolárních jako drain (D), gate (G) a source (S). Podle uspořádání použitých polovodičů typu P nebo N se rozlišují dva typy bipolárních tranzistorů, NPN a PNP (prostřední písmeno odpovídá bázi). Unipolární tranzistory se rozlišují na N-FET a P-FET.

Základní typy tranzistorů 
 Bipolární – (BJT – Bipolar Junction Transistor) Jsou řízeny proudem tekoucím do báze.
 Unipolární – (FET – Field Effect Transistor) Jsou řízeny napětím (elektrostatickým polem) na řídící elektrodě (gate).
JFET – (Junction FET) Řídící elektroda je tvořena závěrně polarizovaným přechodem PN.
 MESFET – (Metal Semiconductor FET) Řídící elektroda je tvořena závěrně polarizovaným přechodem kov–polokov.
 MOSFET – (Metal Oxide Semiconductor FET) Řídící elektroda je izolována od zbytku tranzistoru oxidem. Jejich výkonnostní varianty mají mezi Drain a Body takzvanou body diodu, která jím pomáhá zvládat napěťové špičky opačného napětí způsobené rychlým rozpojováním induktoru např. motoru (pro jehož řízení se často používají)
 MISFET – (Metal Insulated Semiconductor FET) Obecný název pro tranzistor s izolovanou řídící elektrodou. Izolantem nemusí být jen oxid (např. nitrid…).

Schematické značení tranzistorů 

Pro označování tranzistorů v elektrotechnických schématech se používají následující schematické značky:

Rozdělení tranzistorů podle výkonu 
 běžné tranzistory: slouží pro zpracování signálu (ať už jako jednotlivé „diskrétní“ součástky, či součástky v čipech a mikročipech integrovaných obvodů), jsou dnes základním prvkem spotřební i nespotřební elektroniky (televize, rádia, počítače, mobilní telefony…). Běžné tranzistory obvykle zpracovávají signál v jednotkách voltů. Proud přitom bývá nejvýše v řádu miliampérů. Snahou od počátku je a zůstává minimalizace jak obou elektrických veličin, tak ztrát energie v součástce a z toho vyplývající efektivita zpracování informace.

 výkonové tranzistory: jsou klíčovým prvkem používaným ve výkonové elektronice, například v oblasti spínaných zdrojů nebo frekvenčních měničů. Výkonová elektronika je rovněž klíčová při realizaci moderních zdrojů světla (úsporná žárovka, LED), moderních trakčních vozidel s asynchronními motory, hybridních automobilů a elektromobilů, fotovoltaických a větrných elektráren. Současné výkonové tranzistory (viz IGBT) jsou schopny ve spínacím režimu pracovat s napětím až v řádu kilovoltů a s proudy v řádu stovek nebo tisíců ampér.

 středně výkonné tranzistory: mezi běžnými a výkonovými tranzistory – často jak parametry, tak fyzickou funkcí – jsou provozované v lineárním režimu a používají se například pro lineární regulátory napětí nebo pro výkonové stupně audiozesilovačů.

Odkazy

Literatura 
 Valsa J.: Teoretická elektrotechnika I; VUT Brno, 1997
 Brančík L.: Elektrotechnika I; VUT Brno
 Dědková J: Elektrotechnický seminář; VUT Brno
 Musil V., Brzobohatý J., Boušek J., Prchalová I.: Elektronické součástky; VUT Brno, 1996
 Mikulec M., Havlíček V.: Základy teorie elektrických obvodů 1; ČVUT, 1997
 Stránský J. a kol.: Polovodičová technika I – učebnice pro elektrotechnické fakulty; SNTL; 1982
 Blahovec A.: Elektrotechnika I; Informatorium, 1997
 Blahovec A.: Elektrotechnika II; Informatorium, 1997
 Blahovec A.: Elektrotechnika III; Informatorium, 1997
 Maťátko J.: Elektronika; Idea Servis, 1997
 Syrovátko M.: Zapojení s polovodičovými součástkami; SNTL, 1987
 
 Vobecký J., Záhlava V.: Elektronika – součástky a obvody, principy a příklady; Grada Publishing; 2001

Související články 
 Tranzistorový přijímač
 Bipolární tranzistor
 Unipolární tranzistor
 Fototranzistor
 Integrovaný obvod
 Tyristor
 Relé
 Reostat

Externí odkazy 
 
 
 Bipolární tranzistor v učebnici Praktická elektronika ve Wikiknihách

Tranzistory
Slova vzniklá blendingem
Polovodičové součástky