Tranzystory

Tranzystory występują jako pojedyncze elementy, ale również są częściami składowymi układów scalonych. Jako elementy pojedyncze (dyskretne) są produkowane do różnych zastosowań i o różnych wyselekcjonowanych własnościach.

Tranzystor małej mocy może mieć dobrane optymalnie parametry w celu otrzymania niskiego szumu i wysokiej częstotliwości granicznej. Tranzystor impulsowy musi być szybki i powinien mieć mały spadek napięcia w stanie załączenia. Tranzystor mocy, jak nazwa wskazuje, musi wytrzymywać duże moce często w połączeniu z innymi cechami, takimi jak duży prąd i wysokie napięcia przebicia złącz. Niektóre tranzystory, np. wysokich częstotliwości (HF) mają specjalną budowę z uwagi na spełniane funkcje np. duża liczba emiterów, dla uzyskania jednocześnie dużej mocy i wysokiej częstotliwości pracy.

Tranzystory wykonywane są wg różnych technologii.
Tranzystory bipolarne - są najczęściej spotykane. W najprostszym przybliżeniu można je przedstawić jako dwie diody połączone szeregowo. Mogą być skierowane w kierunku bazy (tranzystor PNP) albo w przeciwną stroną (tranzystor NPN).

Tranzystory unipolarne - można podzielić na tranzystory JFET (junction-FET), czyli takie, w których wykorzystano efekt polowy typu złączowego i tranzystory MOSFET (Metal Oxide Semiconductor- FET). Zasada działania tranzystora JFET opiera się na wykorzystaniu, do zmiany szerokości kanału przewodzącego prąd elektryczny, modulacji szerokości warstwy zaporowej w funkcji przyłożonego napięcia. Posiadają bardzo wysoką rezystancję wejściową i można je traktować jako sterowane napięciowo źródło prądowe. W tranzystorze MOSFET rezystancja wejściowa jest jeszcze wyższa a elektrodę sterującą można traktować jako odizolowaną. Rezystancja wejściowa może mieć wartość co najmniej 100 MW. Pojemność wejściowa powoduje jednak, że impedancja zmniejsza się ze wzrostem częstotliwości. MOSFET-y dużych mocy mogą mieć bardzo dużą pojemność wejściową w granicach od 400 do 500 pF co powoduje, że odgrywają one małą rolę nawet w układach niskiej częstotliwości.

Zaletą tranzystorów polowych jest to, że ujemny współczynnik temperaturowy może skompensować termiczny wzrost prądu w sposób liniowy.

Tranzystory polowe występują jako dwa odmienne typy: z kanałem zubożanym (depletion mode) i wzbogacanym (enhancement mode). Typ z kanałem wzbogacanym nie przewodzi prądu dopóki nie zostanie przyłożone napięcie na bramkę. Typ zubożający przewodzi prąd dopóki napięcie bramki wynosi zero. Żeby zmienić ten stan należy przyłożyć napięcie dodatnie, jeżeli tranzystor polowy jest tranzystorem typu p lub ujemne jeżeli jest typu n.

Diody dwubazowe, nazywane również tranzystorami jednozłączowymi, są trójelektrodowymi elementami przełączającymi, działającymi na zasadzie modulacji rezystywności półprzewodnika. Uproszczoną strukturę fizyczną diody dwubazowej można opisać następująco: jest to blok półprzewodnika typy n wyposażony w wyprowadzenia baz na obu końcach (B1 i B2) i zawierająca złącze p-n między obszarami baz. Niewielki obszar typu p pełni rolę emitera. Odległość między bazą B1 a złączem emiterowym wynosi ok, 0,5-0,7 odległości między bazowej. Gdy przyłożymy napięcie do wyprowadzeń obu baz, potencjał emitera będzie proporcjonalny do odległości wyprowadzeń bazowych. Do czasu gdy napięcie między emiterem i bazą B1 będzie poniżej potencjału bloku w punkcie emitera, złącze p-n będzie spolaryzowane zaporowo. Gdy przekroczy ten potencjał, wówczas rezystancja bloku zmniejszy się, ponieważ emiter przyciągnie część elektronów, które napłyną z bazy B1. To z kolei spowoduje zmniejszenie napięcia między B1 i emiterem i wzrost prądu emitera. W efekcie powstaje charakterystyka o ujemnej rezystancji. Diody o podwójnych bazach stosuje się np. w generatorach impulsowych i układach sterowania tyrystorami.

Tyrystory

Tyrystor jest elementem półprzewodnikowym składającym się z czterech warstw (pnpn). Symbol graficzny jest podobny jak dla diody, lecz ma dodatkową elektrodę, nazywaną bramką (Gate). Można w uproszczeniu przedstawić tyrystor jako dwa tranzystory przeciwstawnych typów połączone ze sobą. Tyrystor zacznie przewodzić (następuje jego zapłon), dopiero wtedy gdy dołączymy do bramki napięcie dodatnie i spowodujemy przepływ prądu sterującego I gt. Tyrystor będzie w stanie zapłonu, nawet po wyłączeniu prądu sterującego. Wyłączyć go można (tj. doprowadzić do stanu blokowania) poprzez :
- Zmniejszenie prądu anodowego do tego stopnia, że będzie on niższy od prądu podtrzymania 1h (podawany w danych technicznych).
- Zostanie przerwany obwód prądu anodowego.

Triak można traktować jak dwa połączone równolegle i przeciwnie skierowane tyrystory, zmontowane w jednej obudowie ze wspólną bramką. Mogą być wyzwalane dodatnim albo ujemnym impulsem. Elektroda położona najbliżej bramki nazywa się MT1 (main terminal 1), bardziej odległa MT2. Impuls wyzwalający zawsze jest podawany w stosunku do MT1.

Często stosowanym elementem w obwodach sterujących triaków jest nazywany diak (dynistor symetryczny). Można go potraktować jako triak bez bramki. Posiada niskie napięcie zapłonu ok. 30V. Kiedy zostanie przekroczone zadane napięcie, następuje załączenie diaka i przepływ impulsu wyzwalającego na bramkę triaka głównego.

Autor: Unknown