Tranzistorul

Capitolul I

Un tranzistor bipolar este constituit din trei zone alternate ca dotare — PNP sau NPN — realizate pe acelaşi monocristal. Zona de la mijloc este foarte subţire comparativ cu celelalte şi poartă denumirea de baza (B). Zonele extreme sunt denumite în funcţie de polarizarea externă, emitor (E) şi colector (C). Cele trei regiuni au contacte ohmice care sunt scoase în afara capsulei tranzistorului şi se numesc terminale.

În funcţie de tipul zonelor (N sau P) care sunt alternate, există două categorii de tranzistoare: NPN si PNP (fig.1). Datorită modului de realizare, apar două joncţiuni PN: joncţiunea emitor-bază (EB) şi joncţiunea bază-colector (BC) care pot fi asimilate cu două diode semiconductoare. În practică, dacă nu deţinem un catalog, se poate întâmpla să găsim un trazistor căruia să nu îi cunoaştem structura (NPN sau PNP). În această situaţie se apelează la o metodă de identificare a structurii tranzistorului bipolar după indicaţiile din fig.2. Această metodă presupune existenţa unui aparat de măsură, mai exact a unui multimetru digital având comutatorul setat pe poziţia “testare diode”.

Dotarea cu atomi donori sau acceptori a emitorului şi colectorului este mult mai mare ca a bazei (de cca. 100 ori). Pentru ca tranzistorul să funcţioneze, joncţiunea EB se polarizează în sens direct iar joncţiunea BC în sens invers cu o tensiune mult mai mare ca a joncţiunii EB.

În cele ce urmează se va explica funcţionarea unui tranzistor NPN care se utilizează cel mai des (fig.3).

Concentraţia de purtători în emitor (electroni) fiind mult mai mare decât în bază şi deoarece joncţiunea EB este polarizată direct de la o sursă externă UEB (fig.3), are loc o injecţie masiva de electroni din emitor (reprezentat printr-o săgeată) în regiunea bazei unde găseşte un număr mult mai mic de goluri. Aceste goluri se recombină cu o mică parte din electronii injectaţi. Datorită faptului că baza este foarte subţire majoritatea electronilor străbat această regiune şi pătrund în zona colectorului. Joncţiunea BC fiind polarizată în sens invers (pe colector se aplica tensiunea Ucb pozitivă faţă de bază), apare un câmp electric care accelerează, electronii veniţi din bază spre colector. În regiunea colectorului electronii veniţi din bază se recombină cu golurile sosite de la sursa de alimentare. Se remarcă astfel, că deşi joncţiunea BC este polarizată invers, prin ea trece un curent mare, aproape egal cu curentul direct al joncţiunii EB.

Aceasta reprezintă principala proprietate a efectului de tranzistor care poate fi enunţat astfel: printr-o joncţiune polarizată invers poate trece un curent mare dacă în imediata vecinătate (baza are grosime foarte mica) se găseşte o joncţiune polarizată direct. În cazul în care grosimea bazei este mare (mai mare ca lungimea de difuzie a purtătorilor din emitor în bază) atunci efectul de tranzistor este inexistent şi cele două joncţiuni înseriate sunt independente.