Tranzistoare

Inventat la Bell Telephone Laboratories din New Jersey in decembrie 1947 de John Bardeen, Walter Houser Brattain, si William Bradford Shockley. Descoperirea tranzistorului a determinat dezvoltarea electronicii fiind considerat una din cele mai mari descoperiri ale erei moderne.

B. Generalitati:

Tranzistoarele bipolare sunt dispozitive semiconductoare cu doua jonctiuni care functioneaza pe baza injectiei de purtatori minoritari. Tranzistorul poate inlocui trioda cu emisie termoelectrica.

Tranzistorul este alcatuit dintr-un semiconductor cu trei straturi de conductie diferita: un strat n intre 2 straturi p, la tranzistorul p-n-p, sau un strat p intre 2 n, la tranzistorul n-p-n.

P N P N P N

C

B

C

B E

Tranzistorul p-n-p Tranzistorul n-p-n

a)Constructie

Tranzistorii de realizeaza pe un susbtrat semiconductor (in general siliciu, mai rar germaniu, dar nu numai). Tehnologia de realizare difera in functie de tipul tranzistorului dorit. De exemplu, un tranzistor de tip PNP se realizeaza pe un substrat de tip P, in care se creeaza prin diferite metode (difuzie de exemplu) o zona de tip N, care va constitui BAZA tranzistorului.

b)Utilizare

Tranzistoarele pot fi folosite in echipamentele electronice cu componente discrete in

Amplificatoare de semnal (in domeniul audio, video, radio)

Amplificatoare de instrumentatie

Oscilatoare

Modulatoare si demodulatoare

Filtre

Surse de alimentare liniare sau in comutatie

Sau in circuite integrate, tehnologia de astazi permitand integrarea intr-o singura capsula a milioane de tranzistori

c)Functionarea tranzistorului n-p-n

Stratul din mijloc al semiconductorului se numeste baza, straturile laterale se numesc emitor si colector. Baza are o dopare mai mica decat emitorul. Tranzistorul poate fi considerat ca format din doua diode semiconductoare: una emitor-baza si alta baza-colector.

Pentru functionarea tranzistorului, pe dioda baza-colector, se aplica o tensiune inversa, cu polul pozitiv la partea n, adica la colector. Deoarece in zona p nu sunt electroni liberi care sa fie atrasi de polul pozitiv de la colector, in circuitul colectorului curentul este practic nul. Daca in baza se injecteaza electroni din emitor, prin aplicarea unei tensiuni directe pe dioda emitor-baza, electronii injectati vor fi atrasi de colectorul pozitiv si in circuitul colectorului va circula curent. In acest fel curentul in circuitul colectorului este comandat de curentul din circuitul emitorului, care la randul sau este determinat de tensiunea aplicata intre emitor si baza.

Peste anumite valori ale tensiunii baza-colector toti electronii injectati in baza sunt colectati de colector, curentul de colector atinge valori de saturatie si curentul de baza (care circula intre baza si sursa Ubc) este foarte mic. Se observa ca pe masura ce creste curentul emitorului creste si curentul colectorului, iar tensiunea baza-colector practic nu influenteaza curentul colectorului.

Aplicand intre emitor si baza o tensiune alternativa, variatiile de tensiune provoaca variatii ale curentului emitorului, care produc variatii ale curentului colectorului. Pe rezistorul de sarcina Rs, mare, din circuitul colectorului variatiile de curent produc variatii de tensiune, mai mari decat ale tensiunii de intrare. Asadar tranzistorul poate functiona ca amplificator de tensiune.

Pentru ca semnalul amplificat sa nu fie deformat, in circuitul emitorului se introduce o tensiune continua U0 care are rolul de a stabili un punct de functionare al tranzistorului: tensiunea U0 produce unanumit curent de emitor, in jurul caruia se produc variatiile dare de tensiunea alternativa. Daca se alege punctul de functionare pentru care Ie=0, dioda

emitor-baza permite numai trecerea alternantelor pozitive, pentru care este polarizata direct si deci tranzistorul functioneaza ca detector.