Tranzystor bipolarny
Z Wikipedii
Tranzystor bipolarny – tranzystor, który zbudowany jest z trzech warstw półprzewodników o różnym rodzaju przewodnictwa, tworzących dwa złącza PN; sposób polaryzacji złącz determinuje stan prac tranzystora.
Tranzystor posiada trzy końcówki przyłączone do warstw półprzewodnika, nazywane:
- emiter (ozn. E),
- baza (ozn. B),
- kolektor (ozn. C).
Ze względu na kolejność warstw półprzewodnika rozróżnia się dwa typy tranzystorów: pnp oraz npn; w tranzystorach npn nośnikiem prądu są elektrony, w tranzystorach pnp dziury.
| Uproszczona struktura i symbol tranzystora npn | Uproszczona struktura i symbol tranzystora pnp |
 |
 |
.svg/100px-BJT_NPN_symbol_(case).svg.png) |
.svg/100px-BJT_PNP_symbol_(case).svg.png) |
Ze względu na konstrukcję tranzystory dzielą się na dwie grupy:
- tranzystory z niejednorodną bazą (tranzystory dryfowe, epiplanarne) - obecnie najpowszechniej stosowane, charakteryzują się niejednorodną koncentracją domieszek;
- tranzystory z jednorodną bazą - historyczne: ostrzowy, stopowy, stopowo-dyfuzyjny i.in.
Spis treści |
[edytuj] Stany pracy
Rozróżnia się cztery stany pracy tranzystora bipolarnego:
- stan zatkania (odcięcia): złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku zaporowym,
- stan nasycenia: złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku przewodzenia,
- stan aktywny: złącze BE spolaryzowane w kierunku przewodzenia, zaś złącze CB zaporowo,
- stan aktywny inwersyjny (krócej: inwersyjny): BE zaporowo, CB w kierunku przewodzenia (odwrotnie niż stanie aktywnym).
Stan aktywny tranzystora jest podstawowym stanem pracy wykorzystywanym we wzmacniaczach; w tym zakresie pracy tranzystor charakteryzuje się dużym wzmocnieniem prądowym (kilkadziesiąt-kilkaset).
Stany nasycenia i zatkania stosowane są w technice impulsowej, jak również w układach cyfrowych.
Stan aktywny inwersyjny nie jest powszechnie stosowany, ponieważ ze względów konstrukcyjnych tranzystor charakteryzuje się wówczas gorszymi parametrami niż w stanie aktywnym (normalnym), m.in. mniejszym wzmocnieniem prądowym.
[edytuj] Zasada działania
Zasada działania tranzystora bipolarnego od strony 'użytkowej' polega na sterowaniu wartością prądu kolektora za pomocą prądu bazy. (Prąd emitera jest zawsze sumą prądu kolektora i prądu bazy). Prąd kolektora jest wprost proporcjonalny do prądu bazy, współczynnik proporcjonalności nazywamy wzmocnieniem tranzystora i oznaczamy symbolem h21E lub grecką literą β
Napięcie przyłożone do złącza baza-emiter w kierunku przewodzenia wymusza przepływ prądu przez to złącze – nośniki większościowe (elektrony w tranzystorach NPN lub dziury w tranzystorach PNP) przechodzą do obszaru bazy (stąd nazwa elektrody: emiter, bo emituje nośniki). Nośniki wprowadzone do obszaru bazy przechodzą bezpośrednio do kolektora – jest to możliwe dzięki niewielkiej grubości obszaru bazy – znacznie mniejszej niż droga swobodnej dyfuzji nośników ładunku w tym obszarze (ok. 0,01-0,1 mm), co pozwala na łatwy przepływ nośników przechodzących przez jedno ze złącz do obszaru drugiego złącza – nośniki wstrzyknięte do bazy niejako 'siłą rozpędu' dochodzą do złącza kolektor baza. Ponieważ złącze to jest spolaryzowane w kierunku zaporowym to nośniki mniejszościowe są 'wsysane' do kolektora.
Prąd bazy składa się z dwóch głównych składników: prądu rekombinacji i prądu wstrzykiwania. Prąd rekombinacji to prąd powstały z rekombinowania wstrzykniętych do bazy nośników mniejszościowych z nośnikami większościowymi w bazie. Jest tym mniejszy im cieńsza jest baza. Prąd wstrzykiwania jest to prąd złożony z nośników wstrzykniętych z bazy do emitera, jego wartość zależy od stosunku koncentracji domieszek w obszarze bazy i emitera.
Podstawowe znaczenie dla działania tego urządzenia mają zjawiska zachodzące w cienkim obszarze, zwanym bazą, pomiędzy dwoma złączami półprzewodnikowymi.
Zasada 
obowiązuje tylko dla stanu aktywnego, w stanie nasycenia prąd kolektora jest mniejszy niż by wynikał z tego wzoru, bo układ do którego podłączony jest kolektor nie jest w stanie dostarczyć odpowiednio dużego prądu, a w stanie zatkania płyną tylko resztkowe prądy elektrod wynikające z niedoskonałości technologii.
[edytuj] Układy pracy
Rozróżniamy układy pracy tranzystora:
- wspólny emiter (OE)
- wspólna baza (OB)
- wspólny kolektor (OC)
| Parametr | OC | OE | OB |
|---|---|---|---|
| Rezystancja wejściowa | duża | średnia | mała |
| Wzmocnienie napięciowe | równe jedności | duże | średnie |
| Wzmocnienie prądowe | duże | średnie | mniejsze od jedności |
| Oporność wyjściowa | mała | duża | duża |
[edytuj] Wspólna baza
 |
Zasugerowano, aby ten artykuł zintegrować z artykułem wspólna baza. (dyskusja) |
Na rysunku przedstawiono schemat włączenia tranzystora w obwód wzmacniacza. Na złącze emiter-baza podane jest stałe napięcie polaryzujące Ue w kierunku przewodzenia, a na złącze baza-kolektor stałe napięcie polaryzujące Uk w kierunku zaporowym. Wzmacniane zmienne napięcie Uwe (wejściowe) podajemy na niewielką oporność wejściową Rwe. Napięcie wzmocnione (wyjściowe) Uwy zbierane jest z oporności wyjściowej Rwy.
Jeżeli napięcia polaryzujące mają takie same znaki jak to pokazano na schemacie, to oporność złącza emiter-baza jest niewielka, a złącza baza-kolektor, przeciwnie, bardzo duża. Pozwala to na zastosowanie opornika Rwy o dużej wartości.
Ze względu na podłączenia sygnału wejściowego i wyjściowego rozróżnia się trzy metody włączenia tranzystora: układ ze wspólnym kolektorem (WC), ze wspólną bazą (WB) i ze wspólnym emiterem (WE). Każdy z tych układów charakteryzują inne parametry, pokazane powyżej.
