Tranzystory bipolarne

Rodzaje i parametry tranzystorów bipolarnych

Podstawową cechą charakteryzującą każdy klasyczny, bipolarny tranzystor, jest jego polaryzacja, określana trzyliterowym skrótem NPN bądź PNP. Ważnymi parametrami każdego tranzystora bipolarnego są także: dopuszczalna moc strat, maksymalne napięcie kolektor-emiter oraz maksymalny prąd kolektora. Wzmocnienie stałoprądowe (stosunek prądu kolektora do prądu bazy) opisywane jest tzw. współczynnikiem beta – warto pamiętać, że często spotykane tranzystory z danej serii (np. BC547) różnią się pomiędzy sobą wzmocnieniem, kodowanym zwykle za pomocą litery, dopisywanej za oznaczeniem liczbowym (np. BC547A, B lub C). W niektórych aplikacjach należy także zwrócić uwagę na napięcie saturacji obwodu kolektor-emiter, graniczną częstotliwość przełączania czy też napięcie saturacji obwodu baza-emiter. W aplikacjach wymagających przełączania dużych obciążeń (np. we wzmacniaczach mocy czy sterowaniu elementami wykonawczymi) duże znaczenie ma rezystancja termiczna, której wartość ogranicza dopuszczalną obciążalność tranzystora w określonych warunkach pracy (czym wyższa rezystancja termiczna, tym mniejszy może być wzrost temperatury struktury krzemowej, nie powodujący jeszcze uszkodzenia tranzystora).

Tranzystory bipolarne i ich pozycja rynkowa na przestrzeni dekad

Dawniej tranzystory bipolarne stanowiły podstawowy budulec niemal wszystkich urządzeń elektronicznych – od powszechnie dostępnych radioodbiorników, poprzez niewielkie, zasilane bateryjnie aparaty słuchowe, aż po wysokiej klasy aparaturę pomiarową i sprzęt wojskowy. Dziś coraz trudniej jest już znaleźć komercyjny wzmacniacz audio albo nawet prosty sterownik, oparty na dyskretnych tranzystorach. Te klasyczne elementy stosowane są natomiast z powodzeniem do przełączania niewielkich obciążeń w układach opartych na mikrokontrolerach. Co więcej, istnieje spora grupa pasjonatów, którzy na tranzystorach bipolarnych opierają konstrukcje niewielkich urządzeń audio, np. efektów gitarowych oraz przedwzmacniaczy. Warto wiedzieć, że w literaturze dla elektroników amatorów, wydawanej jeszcze w latach 70. i 80. ub. wieku, można znaleźć wiele ciekawych przykładów zastosowania tranzystorów NPN i PNP – co więcej, znajdujące się tam schematy ideowe dają się z powodzeniem wykorzystać także dziś i to bez wprowadzania żadnych zmian lub po nieznacznej tylko korekcie wartości niektórych elementów pasywnych.

Tranzystory bipolarne z praktycznego punktu widzenia

Zdecydowanie najpopularniejszym zastosowaniem tranzystorów bipolarnych w nowo projektowanych urządzeniach jest kluczowanie (przełączanie) obciążeń małej i średniej mocy. Należy pamiętać, że w celu minimalizacji strat mocy (a więc także przyrostu temperatury struktury krzemowej) należy pracować tylko w dwóch skrajnych trybach: całkowitego zamknięcia (zerowy prąd bazy) oraz saturacji (maksymalne otwarcie tranzystora). Zapewnienie odpowiednio stromych zboczy sygnału sterującego (zwłaszcza w przypadku stosowania modulacji PWM) umożliwia dodatkową minimalizację strat w obszarze przejściowym. Podczas sterowania obciążeniami indukcyjnymi (silniki, cewki przekaźników elektromagnetycznych, elektromagnesy, etc.) należy zawsze zadbać o właściwe zabezpieczenie kolektora, stosując szybką diodę włączoną równolegle do cewki, w kierunku zaporowym względem napięcia zasilającego.