Il transistor
- Daniele Bonini
- 9 giu
- Tempo di lettura: 5 min
Aggiornamento: 10 giu
Nel mondo dell’elettronica, i transistor sono dei veri e propri protagonisti. Senza di loro, non avremmo computer, telefoni, radio e praticamente qualsiasi dispositivo elettronico moderno.
Prima della loro invenzione, l’elettronica era dominata dalle valvole termoioniche (quelle grosse "lampadine" di vetro che si vedono accendersi all'interno delle vecchie radio di metà 900).
Negli ultimi anni stanno tornando di moda, però richiedono tensioni di lavoro molto elevate (dai 100 ai 1000v) e sono obsolete, ma fanno la loro figura. Quando accese, dando quel tocco vintage.
Con l’arrivo dei transistor nel 1947( ma ad uso commerciale qui Italia arrivarono appena alla fine degli anni 50 😅) tutto è cambiato: i dispositivi sono diventati più piccoli, più veloci e meno dispendiosi in termini di energia.
Grazie ai transistor, oggi possiamo avere dispositivi portatili e processori potentissimi racchiusi in spazi minuscoli. In breve, i transistor sono l’ossatura della tecnologia moderna.
Ma cos’è, esattamente, un transistor?
INTRODUZIONE
Il transistor è un componente a tre piedini, che può avere diverse forme e dimensioni. Per semplicità prenderò come esempio l'involucro più classico, qui sotto in figura 1.
Il simbolo di questo componente (figura 2) lo riassume come un cerchio dal quale fuoriescono 3 terminali contrassegnati dalle lettere E B C:
E = Emettitore
B = Base
C = Collettore
la Base è sempre il terminale che esce a sinistra del cerchio, e che forma una T al suo interno;
l'Emettitore solitamente è il terminale inclinato facilmente riconoscibile perché è sempre presente una freccia su di esso;
il Collettore è il terzo terminale inclinato rimanente.
La direzione della freccia sull'emettitore è di grande importanza poiché differenzia i due tipi di transistor esistenti:
quando la freccia è rivolta verso la Base, il transistor è di tipo PNP (fig.4)
quando la freccia è rivolta verso l'esterno del cerchio , il transistor è di tipo NPN (fig.5)
La distinzione principale tra un transistor PNP e uno NPN riguarda solamente la polarità della tensione che deve essere applicata al terminale del Collettore.
Nel caso dei transistor PNP, il Collettore deve essere collegato alla tensione negativa dell’alimentazione.
Nei transistor NPN il Collettore va connesso alla tensione positiva.
Un modo semplice per ricordare quale polarità associare al Collettore è osservare la lettera centrale della sigla del tipo di transistor.
Nei PNP, la lettera centrale è una "N", quindi il Collettore va collegato al Negativo dell'alimentazione.
Negli NPN, invece, la lettera centrale è una "P", per cui il Collettore va collegato al Positivo dell’alimentazione.
Ora che sai come è fatto, passiamo a come funziona.
PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
Immagina un interruttore capace di controllare il flusso di corrente con precisione, quasi come un guardiano che decide quanta energia lascia passare.
In alcuni casi, il transistor funziona proprio così: apre o chiude il circuito, permettendo o bloccando il passaggio della corrente.
In altri casi, invece, il transistor agisce come un amplificatore: prende un segnale elettrico piccolo e lo rende più forte; proprio come un microfono amplifica una voce debole per farla risuonare più forte.
Vediamo questi due funzionamenti con analogie più comuni.
Il transistor come un rubinetto a leva ( aperto o chiuso🚰 )
Un'analogia efficace e intuitiva è quella di un rubinetto a leva. Quando il rubinetto è aperto, l’acqua scorre liberamente; quando è chiuso, l’acqua viene bloccata. Il transistor opera allo stesso modo quando funziona da interruttore: con una piccola tensione, può permettere o impedire il passaggio della corrente elettrica.
Poiché mi piacciono i riassunti visivi per condensare tutte le informazioni in un unico blocco mnemonico, ti riporto l'immagine tratta da "Imparare l'elettronica partendo da zero" di Nuova Elettronica:
Precisazione: "spostare la leva della Base" è una figura retorica per fare un analogia col la leva del rubinetto. Non sposteremo fisicamente il piedino del transistor, ma gli applicheremo un voltaggio.
Quindi dando una tensione continua sulla "leva" o base del transistor, è possibile permettere "all'acqua" o corrente di fluire attraverso il transistor stesso tra collettore ed emettitore.
Ti ho già detto che mi piace l'interattività e provare le cose di persona, no?
Quindi ti riporto un semplice circuito, dove premendo un tasto momentaneo (rappresentato dal quadratino grigio col un grande cerchio nero al centro) , pilotiamo con una tensione positiva la base di un transistor, permettendo alla corrente di fluire e accendere un led posto in serie al transistor stesso.
Premi il tasto "Start Simulation" per testare il circuito.
Il transistor come leva che amplifica il movimento ( amplificatore 🔊 )
Immagina una leva: un bastone posto su un perno, con un lato corto ed un lato lungo. Con un piccolo movimento della parte corta da un lato, puoi creare uno spostamento molto più ampio dall’altro lato.
Disegno di Nuova Elettronica, vieni a me!
Nella figura si parla di un "peso" per sollevare il collettore. Senza entrare troppo nel tecnico, ti spiego per passi.
Assumiamo, per esempio, che ho un piccolo segnale, ( per segnale intendo una frequenza acustica, radio, la mia voce, una canzone, eccetera) che voglio amplificare per sentirla più forte e che riporto graficamente come un'onda sinusoidale, con il picco positivo rappresentato dalla semionda in rosso, e il picco negativo rappresentato dalla semionda azzurra.
Immagina che queste onde possano spostare il braccetto corto della leva vista poco fa: quando la semionda positiva rossa alza il braccetto, dal lato opposto la parte più lunga del bastone, disegnerà una semionda molto più grande ma opposta di polarità, cioè negativa.
Vice versa, quando la semionda azzurra negativa muoverà il braccetto piccolo, al lato opposto si disegnerà una amplia onda con polarità sempre opposta, cioè positiva.
Intuitivamente capisci adesso a cosa serve quel "peso" posto sul lato corto: se non ci fosse a tenere l'asta (o transistor) in posizione neutra, non potremmo disegnare (o amplificare) il nostro segnale, o almeno le semionde rosse non potrebbero spostare il braccetto più in giù di così, poiché sarebbe già a fine corsa.
Questo è come un transistor funziona da amplificatore: un segnale piccolo (la forza che applichi alla leva) viene amplificato in un segnale molto più grande e forte.
Ora ci sarebbero tutta una serie di formuline e uno schema di quattro resistenze e 2 condensatori, per capire quel peso come calcolarlo e come inserire un transistor in un circuito per amplificare un segnale, ma ai fini di questa spiegazione lo trovo troppo tecnico per ora.
E' molto interessante sapere queste nozioni nel momento in cui vorrai progettare da zero un amplificatore a transistor, progetto che proporrò appena possibile.
Come introduzione, quanto ti ho spiegato, è più che sufficiente per capire i transistor.
IN POCHE PAROLE
Ora cerchiamo di fare il punto della situazione con le nozioni più importanti da ricordare:
Struttura del transistor
Ha 3 terminali:
Emettitore
Base
Collettore
Esistono due tipi principali:
NPN: freccia dell’emettitore verso l’esterno → collettore collegato al positivo
PNP: freccia dell’emettitore verso la base → collettore collegato al negativo
🧠 Trucchetto per ricordare: la lettera centrale del tipo (PNP o NPN) indica la polarità del collettore:
N → collegamento al Negativo
P → collegamento al Positivo
Come funziona un transistor
1. Interruttore elettronico
Agisce come un rubinetto: una piccola tensione sulla base permette o blocca il passaggio di corrente tra collettore ed emettitore.
Usato per accendere/spegnere dispositivi elettronici (es. LED in un circuito).
2. Amplificatore
Funziona come una leva: un piccolo segnale in ingresso viene trasformato in un segnale più grande in uscita.
Utile per amplificare segnali audio, radio, ecc.
Spero che quanto riportato ti sia stato utile per capire un po' di più questo componente. Ci rileggiamo al prossimo articolo. Daniele
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