Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką

Struktura bardziej złożona – połączenie tranzystora bipolarnego (od strony 
wyjścia) z tranzystorem MOSFET (od strony wejścia). Stosowane w 
przekształtnikach energoelektronicznych (np. falownikach), gdzie pełnią
rolę łączników (zaworów, kluczy) elektronicznych w obwodach o wysokich 
napięciach (kV) i dużych prądach (10

1 

÷ 10

3

A).

Oznaczenie: 

IGBT

(Insulated Gate Bipolar Transistor)

Symbol:

Sterowanie napięciowe, dla U

GE 

≈ 0 tranzystor nie przewodzi, dla U

GE

powyżej ok. 5 V tranzystor wchodzi w stan przewodzenia; czas zmiany 
stanu rzędu 1 

μs. Od strony bramki tranzystor zachowuje się jak pojem-

ność: w stanie ustalonym prąd zerowy, ale przy przełączaniu konieczne 
szybkie przeładowanie, co wymaga krótkich impulsów prądowych o dużej 
amplitudzie – stosuje się specjalne sterowniki bramkowe (tzw. driver’y).

Tyrystor

Specjalna dioda krzemowa posiadająca dodatkową elektrodę sterującą -
bramkę. Nie przewodzi prądu (nawet przy polaryzacji w kierunku 
przewodzenia), dopóki na bramce nie pojawi się impuls prądu 
załączającego. Zanik prądu bramki nie przerywa przepływu prądu przez 
tyrystor.

A

AK

G3

G2

G1

Charakterystyki statyczne 

prądowo-napięciowe.

Stosowane w układach o największym poziomie mocy (napięcia kilka kV, 
prądy do kilku kA), znacznie dłuższe czasy komutacji niż dla tranzystorów 
– kilka do kilkadziesiąt mikrosekund. 

Mogą być stosowane w układach, w których konieczna jest regulacja 
wartości  średniej (lub skutecznej) napięcia, np. w prostowniku 
sterowanym.

z

A

AK

A

1

G

A

2

Inne odmiany tyrystorów:

TRIAC – (TRIode Alternating Current switch) tyrystor dwukierunkowy, 
może przewodzić w obydwu kierunkach; działa jak 2 tyrystory połączone 
równolegle przeciwsobnie, ze wspólną bramką, struktura 5-cio warstwowa.

GTO – (Gate Turn Off) tyrystor wyłączalny prądem bramki, wyłączanie 
także impulsem prądu bramki, ale o ujemnej polaryzacji i większej 
wartości, brak wytrzymałości napięciowej w kierunku wstecznym, 
konieczne złożone układy sterowania i zabezpieczeń.

MCT – (MOS Controlled Thyristor) sterowany za pomocą wbudowanych 2 
tranzystorów polowych, duża szybkość przełączeń, możliwość sterowanego 
załączenia i wyłączenia.

Elementy optoelektroniczne

Światło pochłaniane przez półprzewodnik dostarcza mu energii. Energia 
fotonu, przekazana elektronowi w paśmie walencyjnym, może wyzwolić go 
z wiązania, co powoduje powstanie pary swobodnych nośników – elektronu 
i dziury – wzrost koncentracji nośników obydwu typów. W półprzewodniku 
domieszkowanym silnie rośnie (procentowo) koncentracja nośników 
mniejszościowych – tworzą one prąd wsteczny w złączu pn. Stąd w 
półprzewodnikowych elementach optoelektronicznych często wykorzystuje 
się złącze pn spolaryzowane w kierunku zaporowym. 

Fotodioda

Wykorzystuje się wzrost prądu wstecznego diody pod wpływem oświetlenia 
– proporcjonalny do mocy strumienia świetlnego. Dzięki odpowiedniej 
technologii wykonania (szklane okna w obudowie) wzrost prądu przy 
oświetleniu może być znaczny.  

A

AK

3

2

1

0

0

1

2

3

A

AK

Fotodioda może być wykorzystana np. do pomiarów fotometrycznych.
Fotodioda ma także generatorowy obszar pracy (IV ćwiartka układu 
współrzędnych) – prąd zgodny z kierunkiem napięcia. Przy dużej 
powierzchni oświetlonej pracują jako tzw. ogniwa słoneczne.

Przy szybkich zmianach oświetlenia występuje opóźnienie zmian prądu 
płynącego przez diodę – wynika ze skończonej szybkości ruchu nośników w 
złączu i z czasu rekombinacji nośników. Czas opóźnienia bardzo krótki –
nanosekundy (częstotliwość graniczna: 10 MHz ÷ 1 GHz).

Fototranzystor

Tranzystor, którego złącze kolektor-baza jest wykonane jako fotodioda. 

Baza może być wyprowadzona dodatkowo lub nie. Mają znacznie większość
czułość niż fotodiody (znacznie większy prąd kolektora w fototranzystorze 
niż prąd fotodiody w analogicznym układzie i tych samych warunkach 
oświetlenia),  ale są od nich wolniejsze (większe czasy opóźnienia).

Dioda elektroluminescencyjna

Popularna nazwa: LED (ang. Light Emitting Diode). Elementy wykonane z 
arsenku, fosforku lub azotku galu. Emitują promieniowanie  świetlne przy 
przepływie prądu w kierunku przewodzenia. Mają niewielką sprawność (z 
reguły poniżej 0,1 %, diody emitujące w zakresie podczerwieni – do 5%). 
Długość fali (kolor) zależny od materiałów wyjściowych i domieszkowania. 
Typowe diody dają wyraźne  światło przy prądach rzędu kilku 
miliamperów.

Typowe wartości parametrów:
• napięcie przewodzenia większe niż

dla diod przełączających i 

prostowniczych – od 1,3 V do 3,5 V; typowo ok. 2 V,

• maksymalne prądy przewodzenia od 10 mA do ok. 0,3 A,

• moc promieniowana od 0,1 mW do 2 mW,

• długość fali od 500 do 950 nm.
Cecha charakterystyczna – krótki czas reakcji (narastania impulsów 
świetlnych) rzędu od piko- do nanosekund.