Jedná se o elektronickou součástku složenou ze tří oblastí polovodičového materiálu (dvou PN přechodů). Jejím smyslem je zesilování vstupního napětí, regulace (užití ve stabilizátorech) či spínání (tranzistor funguje jako „spínaný drát“).
Vývody bipolárního tranzistoru se nazývají kolektor (C), báze (B) emitor (E), viz obr. 33. Vrstva báze je tenká. Emitorová vrstva obsahuje vyšší koncentraci příměsí než kolektorová vrstva.
Obr. 33. Konstrukční uspořádání a náhradní schéma bipolárního tranzistoru
Podle struktury jednotlivých vrstev rozdělujeme tranzistory na:
- NPN – bázová vrstva je typu P. Připojením závěrného napětí na přechod B-E dochází k rozšíření vyprázdněné oblasti tohoto PN přechodu. Druhý přechod je však stále bez napětí.
Připojením souhlasného napětí na přechod E-B s vyšší hodnotou, než má difúzní napětí, dochází k proudění elektronů z emitoru do oblasti báze, odkud jsou přitahovány až do oblasti kolektoru velkým napětím na PN přechodu, viz obr. 34. Obvodem ve směru C-E prochází proud (tzv. kolektorový proud). Malé množství elektronů rekombinuje s dírami v bázové vrstvě a tvoří tzv. bázový proud.
Obr. 34. Princip NPN tranzistoru
- PNP – bázová vrstva je typu N. Připojením závěrného napětí na přechod B-E dochází k rozšíření vyprázdněné oblasti tohoto PN přechodu. Druhý přechod je však stále bez napětí.
Připojením souhlasného napětí na přechod E-B s vyšší hodnotou, než má difúzní napětí, dochází k proudění děr z emitoru do oblasti báze, odkud jsou přitahovány až do oblasti kolektoru velkým napětím na PN přechodu. Obvodem ve směru C-E prochází proud stejně jako v případě struktury NPN.
Závislost kolektorového proudu na bázovém proudu popisuje převodní charakteristika, která je takřka lineární, viz obr. 35.
Obr. 35. Převodní charakteristika kolektorového a bázového proudu
Vstupní charakteristika je díky PN přechodu takřka shodná s charakteristikou diody v propustném směru. Ve výstupní charakteristice je specifickou oblastí tzv. aktivní oblast, která nastává po překročení daného napětí mezi kolektorem a emitorem. V ní se tranzistor chová jako zesilovač, výstupní (kolektorový) proud závisí na proudu bází. Přechod báze – kolektor je pólován v závěrném směru.
Saturací se u tranzistoru označuje oblast tzv. mezní přímky, tj. oblasti, v které je napětí mezi kolektorem a bází pólováno v propustném směru. Napětí kolektor – emitor je menší než napětí báze – emitor. Proud kolektorem již nezávisí na proudu bází a dochází ke zploštění převodní charakteristiky (odtud saturace). Tranzistor se chová v této oblasti jako sepnutý spínač. V aktivní oblasti se při změně výstupního napětí již nemění hodnota výstupního proudu. Tranzistor se tak chová jako ideální proudový zdroj. Provozování tranzistoru je omezeno maximální hodnotou napětí, proudu i výkonu. Vstupní a výstupní charakteristiky jsou znázorněny na obr. 36.
Obr. 36. Vstupní a výstupní charakteristiky včetně vyznačených mezních hodnot
+
Obr. 37. Fotografie tranzistorů
Využití tranzistoru jako zesilovače signálu je diskutováno v kapitole 4.