Il transistor

Il transistor (crasi del termine inglese transfer-resistor), detto anche transistore, è un dispositivo a semiconduttore largamente usato sia nell'elettronica analogica che nell'elettronica digitale.
Il termine è stato spesso utilizzato nel linguaggio comune anche per identificare le piccole radio AM portatili a pile, che furono la prima applicazione di questi dispositivi a raggiungere il mercato di massa, negli anni cinquanta del XX secolo.



Caratteristiche

Il transistor è composto da un materiale semiconduttore al quale sono applicati tre terminali che lo collegano al circuito esterno. L'applicazione di una tensione elettrica o di una corrente elettrica a due terminali permette di regolare il flusso di corrente che attraversa il dispositivo, e questo permette di amplificare il segnale in ingresso. Il funzionamento del transistor è basato sulla giunzione p-n, scoperta casualmente da Russell Ohl il 23 febbraio 1939. Le principali funzioni che gli vengono affidate all'interno di un circuito elettronico sono:
• L'amplificazione di un segnale in entrata.
• Il funzionamento da interruttore (switcher).
I transistor possono lavorare in maniera individuale oppure essere utilizzati anche in grande numero all'interno dei circuiti integrati. Inoltre, la corrente elettrica o la differenza di potenziale in uscita da un transistor possono essere anche maggiori delle rispettive grandezze in entrata.

Tipologie

Esistono principalmente due diverse tipologie di transistor, il transistor a giunzione bipolare ed il transistor ad effetto di campo, ed è possibile miniaturizzare i dispositivi di entrambe le categorie all'interno di circuiti integrati, il che li rende un componente fondamentale nell'ambito della microelettronica.


Transistor a giunzione bipolare o BJT

Il transistor a giunzione bipolare, anche chiamato con l'acronimo BJT, è una tipologia di transistor largamente usata nel campo dell'elettronica analogica. Il transistor a giunzione bipolare è un componente elettronico attivo usato principalmente come amplificatore ed interruttore. Si tratta di tre strati di materiale semiconduttore drogato, solitamente il silicio, in cui lo strato centrale ha drogaggio opposto agli altri due, in modo da formare una doppia giunzione p-n. Ad ogni strato è associato un terminale: quello centrale prende il nome di base, quelli esterni sono detti collettore ed emettitore. Il principio di funzionamento del BJT si fonda sulla possibilità di controllare la conduttività elettrica del dispositivo, e quindi la corrente elettrica che lo attraversa, mediante l'applicazione di una tensione tra i suoi terminali. Tale dispositivo coinvolge sia i portatori di carica maggioritari che quelli minoritari, e pertanto questo tipo di transistore è detto Bipolare. Un sistema costituito da un singolo transistor può essere rappresentato come un generico quadripolo avente due terminali di ingresso e due di uscita. I tre terminali del transistor saranno uno il terminale di ingresso, un altro quello di uscita ed il terzo in comune, connesso cioè sia all'ingresso che all'uscita. Ecco che il transistor può assumere le seguenti configurazioni: a base comune, a collettore comune o a emettitore comune. Insieme al transistor ad effetto di campo, il BJT è il transistor più diffuso in elettronica. Il dispositivo è in grado di offrire una maggiore corrente in uscita rispetto al FET, mentre ha lo svantaggio di non avere il terminale di controllo isolato.


Il transistor ad effetto di campo o FET

Il transistor ad effetto di campo, anche chiamato con l'acronimo FET, è una tipologia di transistor largamente usata nel campo dell'elettronica digitale e diffusa, in maniera minore, anche nell'elettronica analogica. Si tratta di un substrato di materiale semiconduttore drogato, solitamente il silicio, al quale sono applicati quattro terminali: gate (porta), source (sorgente), drain (pozzo) ebulk (substrato); quest'ultimo, se presente, è generalmente connesso al source. Il principio di funzionamento del transistor a effetto di campo si fonda sulla possibilità di controllare la conduttività elettrica del dispositivo, e quindi la corrente elettrica che lo attraversa, mediante la formazione di un campo elettrico al suo interno. Il processo di conduzione coinvolge solo i portatori di carica maggioritari, pertanto questo tipo di transistore è detto unipolare. Insieme al transistor a giunzione bipolare, il FET è il transistor più diffuso in elettronica: a differenza del BJT esso presenta il vantaggio di avere il terminale gate di controllo isolato, nel quale non passa alcuna corrente; mentre ha lo svantaggio di non essere in grado di offrire molta corrente in uscita. In genere i circuiti con transistor FET hanno infatti un'altaimpedenza di uscita, erogando quindi correnti molto deboli.