Tranzistory a integrované obvody

1. Tranzistory a integrované obvody Tranzistory jsou aktivní součástky v elektronice. Používají se hlavně jako zesilovací a spínací prvky, integrované obvody představují několik milionů aktivních součástek v malém objemu. ZŠChodov, Komenského 273

2. Bipolární tranzistor (název je dán tím, že se na činnosti tohoto tranzistoru podílejí vždy oba druhy nositelů elektrického náboje: volné elektrony a díry) • Tranzistor patří mezi nejdůležitější polovodičové součástky. Základním prvkem pro jeho výrobu jsou prvky Si a Ge. Je tvořen dvěma přechody PN. Střední část polovodiče se nazývá bázeB a přechody PN ji oddělují od oblasti s opačným typem vodivosti, které označujeme jako kolektorC a emitorE . Oblast kolektoru je zpravidla větší než oblast emitoru a přechody jsou v malé vzájemné vzdálenosti, takže objem báze mezi oběma přechody je velmi malý. • Podle druhu vodivostí jednotlivých částí označujeme tranzistory jako typ NPN a PNP. • Schematické značky: tranzistor: PNP NPN obr.č.1 ZŠChodov, Komenského 273

3. Princip činnosti bipolárního tranzistoru • Vysvětlení činnosti tranzistoru je poměrně složité. Uvedeme si proto tři důležité podmínky, které musí být splněny, aby tranzistor zesiloval signál: - báze musí být velmi tenká - emitorový přechod PN (mezi emitorem a bází) musí být zdrojem polarizován v propustném směru - kolektorový přechod (mezi kolektorem a bází) musí být zdrojem polarizován do závěrného směru • V dalším si vysvětlíme princip tranzistoru NPN. Jedná se o nejčastější zapojení se společným emitorem. Polarita jednotlivých elektrod: obr.č.2 Přechod báze – emitor je zapojen v propustném směru. Do tenké báze - kolektor záporný potenciál přecházejí volné díry, které se nestačí - báze kladný potenciál všechny rekombinovat. Záporným napětím - emitor záporný potenciál na kolektoru jsou vytrženy z báze a přecházejí do kolektoru. Vzniká kolektorový proud. Tento jev se nazývá tranzistorový efekt. ZŠChodov, Komenského 273

4. Tranzistor jako zesilovač • Tranzistor slouží především k zesilování proudu a napětí. Toho se využívá v tranzistorovém zesilovači. Proud protékající kolektorem je úměrný proudu procházející bází. Velikost proudu v kolektoru můžeme vyjádřit vztahem: Ic =  . Ib  - zesilovací činitel tranzistoru ( dosahuje velikosti od 10 do 1000 ) Použití: - zesílení signálu (zesiluje zvuk snímaný mikrofonem na potřebný výkon pro reprodutory) - spínací prvek v digitální technice - sledování signálu - stabilizace napětí Příklad na jednostupňový zesilovač: obr. č. 3 ZŠChodov, Komenského 273

5. Činnost a použití: • V našem případě (základní polovodič typu P a ostrůvky typu N), přivedeme na řídící elektrodu G kladný potencionál. Kladný potencionál odpudí majoritní nosiče elektrického náboje (díry) a přitáhne minoritní nosiče elektrického náboje typu N. Minoritní nosiče vytvoří vodivý kanál mezi ostrůvky typu N. Tyto se tak vodivě spojí a tranzistorem začne protékat proud. Jedná se o indukovaný vodivý kanál (můžou být i technologicky vytvořené vodivé kanály). Tranzistor sepne elektrický obvod. obr. č. 4 • Využití: - digitální technika ( čítače, integrované obvody, počítače…..) • Schematická značka: obr. č.5 ZŠChodov, Komenského 273

6. Integrované obvody • Integrovaný obvod (zkratka IO) je moderní elektronická součástka. Jedná se o spojení (integraci) mnoha jednoduchých elektrických součástek, které společně tvoří elektrický obvod vykonávající nějakou složitější funkci. Integrované obvody dělíme na monolitické a hybridní. • Hybridní IO - jedná se o sestavení elektrického obvodu s malých diskrétních součástek na skleněnou destičku. Dnes už velmi málo používané. • Monolitické integrované obvody - Jejich jednotlivé součástky jsou vytvořeny a vzájemně spojeny (s pomocí difúze a epitaxe) na jediné polovodičové, nejčastěji křemíkové, destičce. Destička je součást jednotlivých prvků elektrického obvodu. Výhody integrovaných obvodů: miniaturizace, stále se zvyšující výkon, nižší energetické nároky na provoz, spolehlivost, hromadná sériová výroba snižuje cenu. Použití: televize, videa, satelitní přijímače, dálková ovládání, rádia, CD či MP3 i MP4 přehrávače, digitální hodinky, kalkulačky, mobilní telefony, počítače, tiskárny, monitory, PDAčka, digitální fotoaparáty, ZŠChodov, Komenského 273

7. Zdroje: Rauner K. a kol.:Fyzika učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. Fraus Plzeň 200. ISBN 978-80-7238-617-8 obr.č. 1 NEUVEDEN, Neuveden. www.wikipedia.cz [online]. [cit. 6.3.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Tranzistor obr.č. 2 NEUVEDEN, Neuveden. http://klopneobvody.hys.cz [online]. [cit.8.2.2011]. Dostupný na WWW: http://klopneobvody.hys.cz/bipolarnitranzistory.jpg obr. č. 3 NEUVEDEN, Neuveden. ttp://lucy.troja.mff.cuni.cz/ [online]. [cit. 8.2.2011]. Dostupný na WWW: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/obrazky/tranzistor9.gif obr.č.4 NEUVEDEN, Neuveden. http://t1.gstatic.com [online]. [cit.8.2.2011]. Dostupný na WWW: http://t1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS1EpeaXzXh2lFlUxaOF7rdW9bHWfe6FNdLRpoKjsgE3hI3qxpwDQ obr.č. 5 REINHOLD, Arnold. www.wikipedia.org [online]. [cit. 8.2.2011. Dostupnýna WWW: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5a/Transistors.agr.jpg/220px-Transistors.agr.jpg ZŠChodov, Komenského 273