Transistor

Il transistor è un dispositivo a semiconduttore che funge da amplificatore o interruttore elettronico, controllando il flusso di corrente attraverso un tipo di materiale (solitamente il silicio) applicando una tensione o una corrente a un altro. Strutturalmente, i transistor sono componenti a tre terminali, comunemente configurati come emettitore, base e collettore (nei BJT) o source, gate e drain (nei FET). Dalla loro invenzione, i transistor sono diventati fondamentali per tutta l'elettronica moderna, dai circuiti logici digitali all'elaborazione dei segnali analogici. A differenza delle valvole utilizzate in passato, i transistor sono compatti, affidabili ed efficienti dal punto di vista energetico e funzionano manipolando lo spostamento degli elettroni o delle lacune attraverso le giunzioni p-n o i gate isolati. La comprensione delle differenze tra i tipi di transistor (BJT, MOSFET, IGBT, JFET e PUT) può aiutare nella selezione del componente più appropriato in base alla funzione, ai requisiti di potenza e alle caratteristiche del segnale.

Tipi di transistor

• I transistor a giunzione bipolare (BJT), con le configurazioni NPN e PNP, sono dispositivi a controllo di corrente in cui la corrente di base modula una corrente collettore-emettitore maggiore. Noti per le elevate caratteristiche di guadagno di corrente e di amplificazione lineare, i BJT sono ideali per applicazioni analogiche come l'amplificazione audio o il condizionamento del segnale a bassa frequenza. Tuttavia, la loro impedenza di ingresso relativamente bassa comporta un maggiore consumo di energia rispetto ai dispositivi a effetto campo.


• I transistor a effetto di campo (FET), in particolare i MOSFET (FET metallo-ossido-semiconduttore), sono controllati in tensione con un'impedenza di ingresso molto elevata. Regolano la corrente tramite un campo elettrico applicato attraverso un gate isolato, pertanto sono altamente efficienti per le applicazioni di commutazione digitale. I MOSFET a canale N offrono generalmente una conducibilità e una velocità di commutazione superiori rispetto ai dispositivi a canale P, pertanto sono la scelta preferita nell'elettronica di potenza e nei circuiti logici.


• I transistor bipolari a gate isolato (IGBT) combinano il controllo del gate dei MOSFET con il pilotaggio dell'uscita dei BJT, ottenendo un dispositivo che eccelle nelle applicazioni ad alta tensione e alta corrente. Sono ampiamente utilizzati in inverter di potenza, comandi motori e sistemi di conversione dell'energia in cui l'efficienza di commutazione e la robustezza sono critiche.


• I transistor a effetto di campo a giunzione (JFET) offrono prestazioni eccellenti nei circuiti analogici a basso rumore e alta impedenza. Sebbene ampiamente sostituiti dai MOSFET in molti ruoli, i JFET sono ancora utili nell'amplificazione RF e nel condizionamento del segnale di precisione grazie alla loro semplicità e alle loro caratteristiche stabili.


• I transistor unigiunzione programmabili (PUT) sono specializzati per l'uso nei circuiti di temporizzazione, nella generazione di forme d'onda e nel controllo dei trigger. Questi dispositivi funzionano stabilendo una tensione di soglia alla quale commutano rapidamente, pertanto sono utili negli oscillatori e nei sistemi di controllo.