Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola 26 Tranzistor Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 TRANZISTOR... 2 1.1 POPIS TRANZISTORU... 2 1.2 BIPOLÁRNÍ TRANZISTOR... 2 1.3 KONTROLNÍ OTÁZKY... 4 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 5 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 6 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 7
Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem bipolárního tranzistoru. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními pojmy z oblasti polovodičové techniky. Po prostudování všech kapitol by měl student být schopen základní orientace v oblasti polovodičových součástek a jejich aplikací. 1
1 Tranzistor 1.1 Popis tranzistoru Je polovodičová součástka objevená v roce 1947 týmem americké společnosti Bell Telephone Laboratories (John Bardeen, Walter Brattain a William Shockley). Tranzistor nahradil elektronky a je základem veškeré moderní elektroniky. Obrázek 1 - tranzistor a elektronka Je nejrozšířenější součástkou v zesilovačích, oscilátorech, směšovačích a řadě dalších elektronických obvodů. Tranzistor dokáže zesilovat nebo spínat elektrický proud. V obou případech jde o to, že malým řídicím napětím a proudem ovládáme větší proud a napětí. Existují dva základní druhy tranzistorů bipolární a unipolární (řízený elektrickým polem). Základními materiály při výrobě tranzistorů jsou křemík a germanium. 1.2 Bipolární tranzistor Je polovodičová součástka se třemi vrstvami a dvěma přechody, které jsou uspořádané buď NPN nebo PNP. Přechod J E (emitorový) je polovaný v propustném směru a J C (kolektorový) v závěrném směru. Výstupní elektrody tranzistoru jsou kolektor C a emitor E. Vstupní elektrodou je báze B. Tranzistor je tedy trojpól, avšak ve většině zapojení má jednu elektrodu připojenu na vstup, druhou elektrodu na výstup a třetí je společná jak pro vstup, tak i pro výstup a potom hovoříme o tzv. čtyřpólu. 2
Obrázek 2 - struktura tranzistoru NPN Existují dva typy tranzistorů a to tranzistory NPN a PNP jejichž princip je stejný. Tyto tranzistory se liší uspořádáním vrstev a zapojením napájecího napětí. Tranzistor si můžeme představit jako spojení dvou polovodičových diod. Tranzistor PNP musí mít na kolektoru záporné napětí a NPN kladné napětí. Pokud se tato polarita nedodrží, dojde ke zničení tranzistoru. Obrázek 3 Schématická značka PNP a NPN tranzistoru + analogie s diodami V případě použití tranzistoru jako zesilovacího prvku rozlišujeme zapojení zesilovače se společným emitorem (SE), se společným kolektorem (SC) a se společnou bází (SB). Obrázek 4 - zapojení tranzistoru 3
1.3 Kontrolní otázky 1. Kterou součástku s historie tranzistor nahradil? 2. Ve kterých elektronických zařízeních se tranzistor vyskytuje? 3. Jaké dvě základní funkce plní tranzistor? 4. Jaké jsou základní materiály při výrobě tranzistorů? 5. Jaké jsou dva základní druhy tranzistoru? 6. Jaké jsou dva základní typy bipolárního tranzistorů? 7. Jaké jsou tři základní typy zapojení tranzistorů? Jak se nazývají vývody bipolárního tranzistoru? 4
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 6
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - TRANZISTOR A ELEKTRONKA... 2 OBRÁZEK 2 - STRUKTURA TRANZISTORU NPN... 3 OBRÁZEK 3 SCHÉMATICKÁ ZNAČKA PNP A NPN TRANZISTORU + ANALOGIE S DIODAMI... 3 OBRÁZEK 4 - ZAPOJENÍ TRANZISTORU... 3 7