Tranzistor bipolar

Tranzistorul bipolar (în engleză: bipolar junction transistor, BJT) este un dispozitiv semiconductor cu două joncțiuni în succesiune npn sau pnp. Cele trei zone se numesc emitor (E), bază (B), colector (C).^[1]

Tranzistorul se numește bipolar deoarece conducția este realizată de două tipuri de purtători de sarcină electrică, de semn diferit: electronii (-), respectiv golurile (+). Dacă o să comparăm cu tranzistorul cu efect de câmp (TEC), care face parte din clasa dispozitivelor semiconductoare unipolare, funcționarea lui se bazează doar pe un singur tip de purtători de sarcină, fie electroni, fie goluri, această situație depinzând de modul de realizare a structurii semiconductoare.

Din punct de vedere funcțional un tranzistor este în electronică ceea ce un robinet este în instalațiile mecanice. Acesta permite închiderea sau deschiderea unui circuit electric, acest regim numindu-se "în comutație", când fronturile de schimbare sunt scurte ca durată, bruște, sau este numit "analogic", atunci cand se folosește regimul liniar/tranzitoriu de funcționare. Tranzistorul se folosește, atât în circuitele electronice digitale cât și cele analogice, de obicei pentru amplifica sau transmite un semnal electric. Simbolurile unui tranzistor bipolar PNP și al unuia NPN sunt prezentate în figurile alăturate.

Construcție și funcționare

În principiu un tranzistor bipolar este o pastilă de siliciu sau germaniu dopată astfel încât să se creeze trei straturi dopate diferit, și deci două joncțiuni pn; astfel, tranzistoarele pot fi pnp (zona din mijloc dopată cu elemente „donoare” de electroni - cu valența 5, celelalte două dopate cu elemente „acceptoare”, cu valența 3) sau npn (atunci când zonele sunt dopate invers față de situația descrisă anterior, zona din mijloc dopată cu elemente „acceptoare” de electroni - cu valența 3, celelalte două dopate cu elemente „donoare”, cu valența 5)). ^[1]

Pentru a obține efectul de amplificare caracteristic tranzistorului, este necesar ca grosimea zonei de bază să fie foarte mică, ceea ce determină ca cele două joncțiuni să nu funcționeze independent. In acest mod, la o modificare a tensiunii aplicate între bornele bază-emitor, se obține o variație semnificativă a curentul dintre emitor și colector, aceasta fiind și proprietatea cea mai importantă a tranzistorului, aceea care permite folosirea lui pe post de amplificator de tensiune sau curent.

Pentru o funcționare corectă concentrația de impurități diferă în cele trei regiuni. Zonele din exterior, emitorul (E) și colectorul (C), sunt dopate cu impurități din același tip. Emitorul (E), este mai puternic dopat și colectorul (C) are o dopare mai slabă cu impurități, dar are o lărgime mult mai mare. Stratul median, baza (B), este foarte îngust și realizat dintr-un material mai puțin dopat decât emitorul, dar de înaltă rezistență.^[1]

Structura tranzistorului bipolar NPN

Structura tranzistorului bipolar PNP

Tranzistoare bipolare - clasificare

Tranzistoarele bipolare se clasifică după puterea disipată.

1.Tranzistoare de mică putere.

Sunt tranzistoare încapsulate în plastic sau metal și nu sunt destinate montării pe radiator. Rezistenta termică joncțiune capsulă, la aceste tranzistoare este mai mare decât 15°C/W.

Exemple de tranzistoare bipolare de mică putere
2N2222: NPN, 40 V, 0.8 A , 0.5 W, TO-18
Cristalul de siliciu pentru 2N2222, IPRS Băneasa, România
BF257: NPN, 160 V, 0.1 A, TO-39
BF257-cristalul de siliciu, tranzistor produs de IPRS Băneasa, România
OC602 Spez- produs de Telefunken 1958
OC602 Spez - tranzistor bipolar cu germaniu amplasat într-o capsulă de sticlă
TG51: tranzistor bipolar cu germaniu, PNP, 60 V, 150 mA, 175 mW, 1.2 MHz, fabricat de TEWA-Polonia, 1960
TG51: cristalul de germaniu
ACY21: tranzistor bipolar cu germaniu
2N404 tranzistor bipolar cu germaniu produs de RCA în 1957
2N930 - cristalul de siliciu, NPN, 45 V, 0.03 A, 300 mW
Cristalul de siliciu pentru MM4001, tranzistor PNP, 150 V, 0.5 A fabricat de Motorola
Cristalul de germaniu pentru П416ВП (P416VP): PNP, 12 V, 0.025 A, 0.1 W
2N1307 tranzistor PNP cu germaniu, 15 V, 0.3 A, 0.15 W, 8 MHz

2.Tranzistoare de putere. Sunt tranzistoare încapsulate în plastic sau metal și sunt destinate pentru montarea pe radiator. Rezistența termică joncțiune-capsulă la aceste tranzistoare este mai mică de 15°C/W.

Exemple de tranzistoare bipolare de putere
2SC867, NPN, 150 V, 1 A, TO-66
2SC867 pastila de siliciu
Tranzistoare tip 2N3055: 15 A, 60 V, 115 W, TO-3
2N3055 pastila de siliciu
SDT9204:140 V, 15 A, 117 W, 800 KHz, TO-3, fabricat la IPRS Băneasa, România
SDT9204 pastila de siliciu

Referințe

^ ^a ^b ^c Dascălu, Dan; M. Profirescu; A. Rusu; I. Costea (1982). Dispozitive și circuite electronice. București: Editura Didactică și Pedagogică. pp. 69 – 156.