Bipolární tranzistor a FET jsou dva hlavní typy tranzistorů používaných v elektronice. Představují důležité prvky obvodů elektronických zařízení a mají různé provozní principy, strukturu a vlastnosti.
Bipolární tranzistor jsou vyrobeny ze tří vrstev polovodičového materiálu nazvaného base, Collector a emitor. Jsou založeny na principu přepínání proudu ovládáním malého proudu nebo napětí. Bipolární tranzistory se obvykle používají k zesílení nebo přepínání elektrických signálů. Mají vysoký zisk, ale mají omezený výkon a v některých situacích mohou být nestabilní.
FET, také známé jako Fet, Fet tranzistory nebo tranzistory s efektem pole, zajišťují řízení proudu pomocí elektrického pole. Jsou postaveny na základě interakce polovodičových vrstev a drátěných elektrod. Tranzistory v terénu se obvykle používají ke kontrole proudového toku v čipech a mají vysokou provozní rychlost a nízkou hlučnost. Obvykle však mají nižší zisk ve srovnání s bipolárními tranzistory.
Oba typy tranzistorů mají své výhody a omezení a výběr konkrétního typu závisí na konkrétní aplikaci a požadavcích na zařízení. Znalost rozdílů mezi bipolárními a Fet tranzistory pomáhá inženýrům správně vybrat vhodný tranzistor pro jejich projekty.
Bipolární tranzistor nebo tranzistor pole: jaký je rozdíl?
Bipolární tranzistor jak název napovídá, je založen na bipolárním efektu, ke kterému dochází kombinací kladných a záporných nosičů náboje. BT se skládá ze tří vrstev-emitoru, základny a kolektoru. Vrstvy tvoří dva p-n přechody, které umožňují řídit tok proudu přes tranzistor napájením řídicího signálu na základnu.
Hlavní charakteristiky bipolárního tranzistoru:
- Vysoký zisk proudu a výkonu;
- Relativně nízký vnitřní odpor;
- Pracuje v režimu nasycení nebo odříznutí;
- Používá se v zesilovačích, generátorech a logických prvcích.
FET, také známý jako tranzistor s jedním p-n přechodem, používá k ovládání proudu efekt pole. Na rozdíl od BT má PT strukturu čtyř vrstev - původ, odtok, závěrka a substrát. Když je na závěr přiváděno napětí, vytvoří se elektrické pole, které řídí proud mezi zdrojem a odtokem.
Hlavní charakteristiky tranzistoru v terénu:
- Vysoký vnitřní odpor;
- Nízká hlučnost a zkreslení;
- Pracuje v režimu nasycení nebo odříznutí;
- Používá se v operačních zesilovačích, spínacích obvodech a digitálních integrovaných obvodech.
Rozdílná struktura a princip fungování bipolárního tranzistoru a tranzistoru pole tedy ovlivňují jejich vlastnosti a rozsah použití. Volba mezi nimi závisí na požadovaných parametrech a podmínkách provozu konkrétního obvodu nebo zařízení.
Princip fungování bipolárního tranzistoru
Princip fungování bipolárního tranzistoru je založen na řízení elektrického proudu procházejícího ze základny do kolektoru prostřednictvím elektrického proudu protékajícího emitorem základny. Základna je vstup tranzistoru a kolektor je výstup.
Když je na základnu bipolárního tranzistoru přiváděn malý elektrický proud, nazývaný základní proud Ib, zapne se základ-emitorový přechod. To vede k velkému proudu zvanému Sběrný proud Ic mezi kolektorem a emitorem tranzistoru.
Bipolární tranzistor funguje ve třech režimech: aktivní, nasycené a odříznuté. V aktivním režimu tranzistor zesiluje malé signály a mění svou charakteristiku zesílení signálu v závislosti na velikosti základního proudu.
V režimu nasycení funguje bipolární tranzistor jako přepínač, když je základní proud dostatečně velký. Kolektorový proud v tomto režimu bere maximální hodnotu, která se prakticky rovná jeho mezní velikosti.
V režimu odříznutí tranzistor neplní svou funkci a kolektorový proud je otočen na nulu.
- Hlavní výhody bipolárních tranzistorů:
- Vysoké rychlosti řazení;
- Vysoký proudový zisk;
- Snadné ovládání;
- Práce v širokém rozsahu teplot.
- Velká spotřeba energie;
- Možnost přehřátí při velkých kolektorových proudech a nízkém odporu základny;
- Omezená frekvence práce na vysokých frekvencích.
Princip fungování tranzistoru v terénu
Základní princip fungování tranzistoru pole je založen na řízení elektrického proudu v kanálu mezi zdrojem a odtokem pomocí elektrického pole vytvořeného nábojem na závěrce. Když je do závěrky přiváděno kladné napětí, vytvoří se elektrické pole, které zabraňuje pohybu elektronů v kanálu, a tím se snižuje elektrický proud. Při absenci napětí na závěrce zůstává kanál otevřený a elektrický proud volně uniká.
Výhody tranzistorů v terénu ve srovnání s bipolárními tranzistory spočívají v nízkém šumu, vysoké lineární ziskovosti a vysoké spolehlivosti. Tyto tranzistory jsou široce používány v různých elektronických zařízeních, včetně zesilovačů zvuku, telekomunikačních zařízení, počítačů a dalších.
Vlastnosti bipolárního tranzistoru
Hlavním rysem bipolárního tranzistoru je použití elektronického přechodu p-n, který vzniká mezi emitorem a základnou. Při přívodu proudu na základnu se vytvoří přímé elektrické pole, které umožňuje řídit propustnost elektronů přechodem. Emitární oblast se přitom chová jako katoda a základna jako anoda. Přítomnost elektronového děrovacího proudu v základně umožňuje zesílit proud v emitoru a kolektoru ve srovnání s řídicím proudem dodávaným na základnu.
Bipolární tranzistory mají vysoký zisk a mohou pracovat při vysokých frekvencích. Poskytují také vysokou přesnost řízení proudu a napětí. Bipolární tranzistory jsou široce používány v různých elektronických zařízeních, včetně zesilovačů, napájecích zdrojů, stabilizátorů atd. jsou nejúčinnější v zařízeních, která vyžadují vysokou úroveň zisku a přesnosti.
Výhody Nedostatky Vysoký zisk Tepelné ztráty způsobené velkým proudem na emitoru Mohou pracovat při vysokých frekvencích Vyžadují určitý základní proud Vysoká přesnost řízení proudu a napětí Velké rozměry a složitost výroby Vlastnosti tranzistoru v terénu
Hlavní charakteristiky tranzistoru v terénu:
- Vysoká vstupní impedance. Tranzistor pole má velmi vysoký vstupní odpor, který umožňuje jeho připojení k různým zdrojům signálu bez zkreslení a ztráty kvality.
- Malá spotřeba energie. Tranzistor pole spotřebovává mnohem méně energie než bipolární tranzistor, díky čemuž je efektivnější při použití v přenosných zařízeních a bateriových systémech.
- Vysoké pracovní frekvence. Tranzistory v terénu jsou schopny pracovat na vysokých frekvencích-až několik gigahertzů, což umožňuje jejich použití v radioelektronice a telekomunikačních systémech.
- Nedostatek proudu základny. Na rozdíl od bipolárních tranzistorů nevyžadují polní tranzistory pro provoz základní proud, což zjednodušuje konstrukci a zvyšuje spolehlivost.
Tranzistory pole jsou široce používány v zesilovacích zařízeních a klíčových prvcích různých obvodů, jako jsou zesilovače zvuku, televizní vysílače, počítačové čipy, solární panely a další elektronická zařízení. Díky jejich vlastnostem jsou zvláště vhodné pro práci v energeticky úsporných a vysokofrekvenčních systémech.