Cosa sono i transistor e come funzionano?

Transistor: dispositivi essenziali nei circuiti elettronici, regolano il flusso di corrente e amplificano i segnali. Scopri come funzionano e le loro applicazioni.

I transistor sono componenti elettronici fondamentali utilizzati in quasi tutti i dispositivi elettronici moderni. Inventati negli anni ’40 del XX secolo, hanno rivoluzionato l’elettronica permettendo la miniaturizzazione e l’incremento delle prestazioni dei circuiti elettronici. Ma cosa sono esattamente e come funzionano?

Struttura di un transistor

Un transistor è tipicamente costituito da materiali semiconduttori, come il silicio o il germanio. Esistono diversi tipi di transistor, ma i più comuni sono i transistor bipolari (BJT) e i transistor a effetto di campo (FET).

BJT (Transistor Bipolari a Giunzione)

NPN: Strutturato con tre strati di semiconduttore: uno strato sottile di tipo P tra due strati di tipo N.
PNP: Simile, ma con una disposizione inversa: uno strato sottile di tipo N tra due strati di tipo P.

FET (Transistor a Effetto di Campo)

JFET: Giunzione Field-Effect Transistor, controllato da una tensione applicata alla giunzione gate-source.
MOSFET: Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor, dispone di un’ossidazione tra il gate e i canali di conduzione (source e drain).

Principio di funzionamento

I transistor operano controllando il flusso di corrente tra due terminali (detti collettore e emettitore nel caso dei BJT, e drain e source nel caso dei FET) attraverso un terzo terminale (base nei BJT, gate nei FET).

BJT (Transistor Bipolari a Giunzione)

Modalità attiva: Quando la giunzione base-emettitore è polarizzata in avanti e la giunzione collettore-base è polarizzata inversamente, un piccolo segnale di corrente alla base controlla una corrente molto più grande tra collettore ed emettitore. Questo permette di amplificare segnali deboli.
Modalità di saturazione: Entrambe le giunzioni sono polarizzate in avanti. Il transistor conduce al massimo delle sue capacità, agendo come interruttore chiuso.
Modalità di interdizione: Entrambe le giunzioni sono polarizzate inversamente, impedendo il flusso di corrente tra collettore ed emettitore. Il transistor agisce come un interruttore aperto.

FET (Transistor a Effetto di Campo)

Modalità di amplificazione: Un campo elettrico generato dal terminale gate controlla il flusso di corrente tra source e drain. Questo campo modula la conduttività del canale tra source e drain, permettendo l’amplificazione del segnale.
Modalità di interruttore: Applicando una tensione al gate, il canale può essere reso conduttivo o meno, permettendo al transistor di agire come interruttore.

Applicazioni dei transistor

I transistor sono utilizzati in numerose applicazioni elettroniche. Ecco alcuni esempi:

Amplificatori: Utilizzati in apparecchi audio, radio e televisori per amplificare i segnali deboli.
Interruttori: Utilizzati nei circuiti di controllo e logica per accendere e spegnere carichi elettrici.
Oscillatori: Utilizzati nei circuiti generatori di segnali per creare forme d’onda oscillanti.
Regolatori di tensione: Utilizzati per mantenere una tensione costante in circuiti elettronici.

Conclusione

I transistor sono i mattoni fondamentali dell’elettronica moderna. Comprendere come funzionano e le loro applicazioni può fornire una visione approfondita del funzionamento dei dispositivi elettronici che usiamo quotidianamente. La loro capacità di controllare e amplificare i segnali li rende indispensabili in ogni ambito dell’elettronica.