I transistor sono dispositivi costituiti da tre terminali. Su un transistor i pin sono etichettati come Collettore (C), Base (B) ed Emettitore (E).
Il simbolo circuitale è il seguente:
Nel secondo dopoguerra, sono stati utilizzati prima nell'elettronica analogica e ora sono alla base del funzionamento di computer e smartphone.
Ideato nel 1947 il transistor doveva inizialmente servire a migliorare le comunicazioni tra il continente americano e quello europeo. Oggi lo troviamo impiegato nei campi più disparati, dall'informatica commerciale alla telefonia mobile, dalle smart car alle radio portatili.
I transistor sono realizzati utilizzando materiali semiconduttori, silicio e germanio in primis. Come dice il nome, i semiconduttori sono caratterizzati da una conduttività (o resistività) intermedia tra materiali conduttori e isolanti.
I transistor sono costruiti sovrapponendo tre diversi strati di materiale semiconduttore.
Se lo strato ha elettroni extra aggiunti (tramite un processo chiamato "doping" o "drogaggio") viene chiamato di tipo N, se ha mancanza di elettroni (drogato con "lacune" assenza di elettroni) viene chiamato di tipo P.
In altre parole, un materiale semiconduttore con elettroni in più è chiamato tipo n (n
sta per negativo perchè gli elettroni hanno una carica negativa) e un
materiale con mancanza di elettroni viene chiamato di tipo p (positivo).
In piccole quantità i transistor possono essere utilizzati per creare semplici interruttori elettronici, "logica digitale" e circuiti di amplificazione dei segnali. In quantità di migliaia, milioni o miliardi i transistor sono interconnessi e incorporati in minuscoli chip per creare memorie per computer, microprocessori e altri circuiti integrati complessi.
Il transistor ha schematicamente due modalità di funzionamento: come amplificatore lineare e come interruttore.
Funzionamento come interruttore
Questo funzionamento può essere indicato dalla figura seguente:
Un interruttore può essere chiuso, permettendo alla corrente di fluire liberamente.
Allo stesso modo un transistor può apparire come un circuito chiuso tra i pin collettore ed emettitore, permettendo alla corrente di fluire liberamente.
Quando la corrente entrante nella Base è "sufficiente", allora possiamo avere una corrente entrante dal Collettore ed uscente dell'Emettitore. Se consideriamo i due terminali C ed E si tratta quindi di un comportamento simile ad un interruttore chiuso.
Se la corrente entrante nella Base è nulla, i due terminali C ed E si comportano come un interruttore aperto.
Funzionamento come amplificatore
Con un transistor si può ottenere un controllo lineare della corrente attraverso un circuito tra completamente OFF (circuito aperto) e completamente ON (corto circuito).
L'applicazione di una tensione elettrica o di una corrente elettrica alla base permette di regolare il flusso di corrente che attraversa il dispositivo, e questo permette di amplificare il segnale in ingresso alla base.
Si può così trasformare un segnale a basso livello di tensione e corrente, di ingresso alla base, in uno ad alto livello su un generico utilizzatore di uscita collegato tra collettore ed emettitore.
Il transistor ci permette quindo di manipolare un segnale in ingresso (ad esempio una forma d'onda alternata sinusoidale) e di trasferirlo in uscita opportunamente amplificato.
nella figura il segnale in ingresso con valore di picco di 2,5mV viene amplificato per ottenere un segnale con valore di picco di 3,4V.
Domande:
Cosa è un transistor?
Disegnare il simbolo del transistor?
Spiegare il funzionamento di un transistor come amplificatore.
Spiegare il funzionamento di un transistor come interruttore.
