Tranzisztorok

A tranzisztor olyan félvezető eszköz, amely elektronikus kapcsolóként vagy erősítőként működik, és az egyik anyagfajtán (általában szilíciumon) átfolyó áram erősségét egy másik anyagfajtára ráadott feszültség vagy áramerősség változtatásával szabályozza. Szerkezetileg a tranzisztorok háromrétegű és háromlábú alkatrészek – ezek megnevezése általában emitter, bázis és kollektor (bipoláris tranzisztorok), illetve forrás, kapu és nyelő (térvezérelt tranzisztorok). Feltalálásuk óta a tranzisztorok nélkülözhetetlenné váltak a korszerű elektronikában a digitális logikai áramköröktől az analóg jelfeldolgozásig. A korábbi vákuumcsövekkel (más néven elektroncsövekkel) ellentétben a tranzisztorok kis méretűek, megbízhatóak és energiatakarékosak, és az elektronok vagy lyukak p–n átmeneteken vagy szigetelt kapukon keresztül történő mozgásának szabályozása révén működnek. A tranzisztortípusok – bipoláris tranzisztorok, MOSFET-ek, IGBT-k, JFET-ek és PUT-ok – közötti különbségek megértése segíthet a legmegfelelőbb alkatrészt kiválasztani a funkció, a teljesítményigény és a jelátviteli jellemzők alapján.

Tranzisztorfajták

• Bipoláris tranzisztorok (BJT, bipolar junction transistor): Olyan áramvezérelt eszközök (beleértve az npn és a pnp felépítésűeket is), amelyek esetében a bázisáram vezérli az erősebb kollektor–emitter áramot. A nagy áramerősítésükről és lineáris erősítési jellemzőikről ismert bipoláris tranzisztorok analóg áramkörökbe ideálisak, például hangerősítéshez és kisfrekvenciás jelformáláshoz. Viszonylag kis bemeneti impedanciájuk azonban a térvezérelt eszközökéhez képest nagyobb fogyasztást eredményez.


• Térvezérelt tranzisztorok (FET, field effect transistor): Ezek az eszközök – különösen a MOSFET-ek (fém-oxid záróréteges FET, metal-oxide-semiconductor FET) – feszültségvezéreltek, nagyon magas bemeneti impedanciával. Az áramerősséget egy szigetelt kapun keresztül ráadott villamos tér segítségével szabályozzák, így rendkívül jó hatásfokot mutatnak a digitális kapcsolóeszközökben. Az n csatornás MOSFET-eknek általában jobb a vezetőképességük és nagyobb a kapcsolási sebességük, mint a p csatornás eszközöknek, ezért a teljesítményelektronikai és logikai áramkörökben ezeket részesítik előnyben.


• Szigetelt kapus bipoláris tranzisztorok (IGBT, insulated gate bipolar transistor): A MOSFET-ek kapuvezérlését a bipoláris tranzisztorok kimenetvezérlésével kombinálják, olyan eszközt hozva létre, amely kiválóan alkalmas a nagyfeszültségű, nagy áramerősségű felhasználási területekre. Széles körben használják őket a teljesítményinverterekben, villanymotor-vezérlésekben és áramátalakító rendszerekben, ahol kritikus fontosságú a kapcsolási hatásfok és a strapabírás.


• P–n átmenetes térvezérelt tranzisztorok (JFET, junction field-effect transistor): Kiváló teljesítményt nyújtanak a kis zajú, nagy impedanciájú analóg áramkörökben. Bár a JFET-eket számos felhasználási területen jórészt felváltották a MOSFET-ek, egyszerűségük és stabil jelleggörbéjük miatt a JFET-ek még mindig hasznosak a rádiófrekvenciás jelerősítés és a nagy pontosságú jelformálás területén.


• Állítható egy p–n átmenetes tranzisztorok (PUT, programmable unijunction transistor): Időzítő áramkörökben, hullámforma-előállításban és indítójel-vezérlésben való használatra vannak specializálva. Ezeknek az eszközöknek van egy küszöbfeszültségük, amelynél gyorsan kapcsolnak, így oszcillátorokban és vezérlőrendszerekben lehet nagy hasznukat venni.