6. Tranzystor bipolarny - budowa, zasada działania, stany

6. Tranzystor bipolarny - budowa, zasada działania, stany pracy, charakterystyki,
przykład zastosowania
Tranzystory są urządzeniami półprzewodnikowymi umożliwiającymi sterowanie przepływem dużego prądu, za
pomocą prądu znacznie mniejszego. Wykorzystuje się je do wzmacniania małych sygnałów oraz przetwarzania
informacji w postaci cyfrowej. Nazwa "tranzystor" pochodzi z połączenia słów transfer i rezystor.
Nazwa bipolarne dotyczy tranzystorów, w których transport ładunków odbywa się za pośrednictwem obu rodzajów
nośników jakie istnieją w półprzewodniku, tzn. elektronów i dziur. Półprzewodniki, w których na skutek
nieregularności sieci krystalicznej przeważają nośniki typu dziurowego nazywa się półprzewodnikami typu
p (niedomiarowymi), gdy przeważają nośniki elektronowe nazywa się je półprzewodnikami typu n (nadmiarowymi).
6.1. BUDOWA
Tranzystor bipolarny powstaje zwykle w procesie dwukrotnej dyfuzji domieszek do półprzewodnika. Składa się z
trzech sąsiadujących warstw półprzewodnika domieszkowanych naprzemiennie akceptorowo i donorowo; może być
typu npn lub pnp. Elektrody tranzystora są dołączone do trzech jego części i nazywają się:
 emiter E, kolektor C i baza B.
Rys. 6.1. Budowa tranzystora bipolarnego
6.2. ZASADA DZIAŁANIA
Zasada działania tranzystora bipolarnego omówiona zostanie na podstawie tranzystora NPN:
Rys. 6.2. Przepływ prądu w tranzystorze npn
Przez złącze BE tranzystora npn przepływają nośniki większościowe ładunku, w tym przede wszystkim elektrony
swobodne z emitera (typ n) do bazy. Również dziury z obszaru bazy (typ p) przepływają przez złącze do emitera. Prąd
dziurowy jest znacznie mniejszy ze względu na mniejszą liczbę dziur, wynikającą z mniejszej objętości emitera.
Mniejsza część elektronów swobodnych po osiągnięciu obszaru bazy wypełnia istniejące tam dziury, czyli podlega
procesowi rekombinacji. Znacznie większa część elektronów swobodnych po znalezieniu się w obszarze bazy jest
przyciągana przez kolektor i przepływa przez złącze BC spolaryzowane zaporowo, tak jak własne nośniki
mniejszościowe bazy. Wypływające z emitera elektrony swobodne tworzą prąd emitera IE, który rozdziela się w
obszarze bazy na mały prąd bazy IB i duży prąd kolektora IC.
6.3. STANY PRACY
Tranzystor składa się z dwóch złączy PN, które mogą być spolaryzowane w kierunku zaporowym lub przewodzenia.
W związku z tym można wyróżnić cztery stany pracy tranzystora.
Najważniejszym z nich jest obszar pracy
aktywnej, gdyż to właśnie w tym obszarze
tranzystor wykazuje swoje właściwości
wzmacniające, które są wykorzystywane
praktycznie.
Tranzystor pracujący w układach analogowych
musi być w stanie aktywnym, a w układach
cyfrowych - w stanach zatkania lub nasycenia.
Rys. 6.3. Stany pracy tranzystora
6.4. CHARAKTERYSTKI
Rys. 6.4. Charakterystyki tranzystora bipolarnego
6.5. PRZYKŁAD ZASTOSOWANIA
Jako wzmacniacz – Tranzystor pracujący w stanie aktywnym może być wykorzystany do budowy układu będącego
wzmacniaczem sygnałów elektrycznych. Małe zmiany prądu płynącego w obwodzie bazy powodują duże zmiany
prądu płynącego w obwodzie kolektora. W zależności od konstrukcji układu można uzyskać wzmocnienie prądu,
napięcia lub obu tych wielkości.
Jako przełącznik – Przy pracy tranzystora jako przełącznika wykorzystuje się przejście między stanem nasyconym
(tranzystor włączony) a zatkanym (tranzystor wyłączony). Taki tryb pracy tranzystora jest stosowany w niektórych
układach impulsowych oraz cyfrowych.
Źródła:




Wykłady Mizana
http://home.agh.edu.pl/~maziarz/LabPE/bipolarne.html <- Z A J E B I S T E opracowanie (AGH znowu)
Elektronika dla elektryków - Andrzej Opolski
WIKI – zastosowanie (bo było w skrócie i na temat)