Tranzistor

01Bipolární tranzistor

• Má tři vrstvy a tři elektrody: emitor (E), báze (B) a kolektor (C).
• Podle uspořádání vrstev rozlišujeme typ NPN a PNP (liší se polaritou napájení).
• Řídí se proudem báze: malý proud báze ovládá velký proud kolektoru.
• Platí IE = IC + IB a IC = β · IB, kde β (h21E) bývá 50 až 500.
• Otevřený křemíkový přechod báze-emitor má úbytek asi 0,7 V.

02Pracovní stavy

• Závěr (cut-off) — bez proudu báze tranzistor nevede, chová se jako rozepnutý spínač.
• Aktivní oblast — přechod BE je propustně a BC závěrně polarizovaný, tranzistor zesiluje.
• Saturace — tranzistor je plně otevřen, UCE klesne asi na 0,2 V, chová se jako sepnutý spínač.

03Základní zapojení

• Se společným emitorem (SE) — zesiluje napětí i proud, otáčí fázi; nejčastější zesilovací zapojení.
• Se společným kolektorem (SC, emitorový sledovač) — napěťové zesílení asi 1, velký vstupní a malý výstupní odpor.
• Se společnou bází (SB) — malý vstupní odpor, používá se pro vysoké kmitočty.
• Darlingtonovo zapojení — dva tranzistory, jejichž zesílení se násobí (β ≈ β1 · β2).

04Unipolární tranzistory (FET, MOSFET)

• Elektrody se značí gate (G), drain (D) a source (S).
• Řídí se napětím na gate, nikoli proudem — mají velmi vysoký vstupní odpor.
• Otevírají se od prahového napětí UGS(th); sepnutý stav popisuje odpor RDS(on).
• Dnes se používají hlavně jako výkonové spínače v měničích a napájecích zdrojích.

05Tranzistor jako spínač

Řídicí signál se přivádí do báze přes rezistor, který omezí proud báze; zátěž bývá v obvodu kolektoru. Pro spolehlivé sepnutí se volí proud báze s rezervou, aby byl tranzistor v saturaci.

Spíná-li se cívka relé nebo motor, zapojuje se paralelně k zátěži ochranná dioda, která pohltí napěťový impulz při vypnutí a ochrání tranzistor.

06Ztrátový výkon a chlazení

Na tranzistoru vzniká ztrátový výkon P = UCE · IC, který se mění v teplo. Výkonové typy se proto montují do pouzder TO-220 nebo TO-247 na chladič a nesmí se překročit dovolené hodnoty UCE0, IC max ani mezní kmitočet fT.