Tipi di transistor bipolari

I transistor sono dispositivi a stato solido (nessuna parte mobile, nessuno spazio vuoto) che controllano il flusso di elettroni. Possono essere usati per amplificatori (nelle radio) o interruttori elettronici ad azione rapida (nei computer). Possono essere fatti così piccoli che milioni di essi possono essere messi su un singolo chip di silicio chiamato circuito integrato, rendendo possibili telefoni cellulari e computer portatili. Il tipo più antico e comune di transistor è il transistor bipolare. In questo caso "bipolare" significa solo che ci sono due diversi tipi di portatori di corrente elettrica attraverso il dispositivo a stato solido.

Semiconduttori

I semiconduttori iniziano come reticoli 3D molto puri di silicio, molto simili a cristalli con ogni atomo di silicio bloccato in posizione con gli atomi circostanti. Queste lastre di silicio puro vengono poi cotte in un forno riempito da un gas molto puro, scelto con cura. Parte del gas sostituirà alcuni atomi di silicio. Se l'atomo di sostituzione ha un elettrone in più di un atomo di silicio, c'è un elettrone libero che fluttua e chiamiamo questo tipo di semiconduttore negativo. Se gli atomi di gas che hanno infuso la lastra avevano un elettrone in meno di un atomo di silicio, la lastra manca di alcuni elettroni e diciamo che è un semiconduttore positivo. In termini di semiconduttori, un semiconduttore negativo è chiamato tipo N e diciamo che ha elettroni liberi. Un semiconduttore positivo è chiamato tipo P e diciamo che ha lacune. La corrente elettrica può muoversi attraverso il semiconduttore sia come movimento di elettroni che di lacune, quindi diciamo che i transistor bipolari hanno due portatori: elettroni e lacune. Il processo di creazione di semiconduttori tipo N e P è chiamato "doping".

Transistor PNP

I transistor PNP hanno un sottile strato di silicio tipo N tra due strati più spessi di silicio droppato tipo P. Lo strato N è la base e gli altri due sono emettitore e collettore di un componente a tre terminali. Quando usato come interruttore, un transistor PNP è "acceso" (corrente fluisce da emettitore a collettore) quando la base è bassa rispetto all'emettitore. Per funzionare come amplificatore, la base deve restare bassa rispetto all'emettitore, poi un segnale debole sulla base controllerà un segnale più forte da emettitore a collettore.

Transistor NPN

I transistor NPN hanno un sottile strato di silicio tipo P tra due strati più spessi di silicio tipo N. Lo strato P è la base e gli altri due sono emettitore e collettore. Quando usato come interruttore, un transistor NPN è "acceso" (corrente fluisce da emettitore a collettore) quando la base è alta rispetto all'emettitore. Per funzionare come amplificatore, la base deve restare alta rispetto all'emettitore, poi un segnale debole sulla base controllerà un segnale più forte da emettitore a collettore.

Transistor bipolari a eterogiunzione

I transistor bipolari a eterogiunzione (HBT) sono simili a PNP e NPN, eccetto che lo strato centrale (base) è più sottile e più pesantemente droppato. Gli HBT sono usati solo per amplificazione (mai per interruttori) e funzionano bene a frequenze molto alte, fino a diverse centinaia di GHz. Gli HBT sono solitamente fatti di arseniuro di alluminio gallio invece di silicio o germanio come i PNP e NPN.