Транзистори можна розглядати як свого роду перемикачі, такі ж як і багато електронні компоненти, наприклад, реле або вакуумні лампи. Транзистори застосовуються в різних схемах, і рідко яка схема обходиться без них, навіть зараз, при широкому використанні мікросхем. Існує два основних види біполярних транзисторів - npn і pnp, вони розрізняються по провідності. Два схожих за параметрами транзистора різних проводимостей називають комплементарної парою. Якщо в якій-небудь схемою, наприклад, в підсилювачі, замінити транзистори одного виду на транзистори іншого виду зі схожими параметрами (не забувши змінити при цьому полярність напруги живлення, електролітичних конденсаторів і напівпровідникових діодів), то схема буде працювати точно так само, за винятком СВЧ діапазону, оскільки npn транзистори є більш високочастотними, ніж pnp, і тут можливо не вдасться підібрати комплементарних пару.
Найчастіше в схемах застосовують транзистори структури npn. Це пов'язано з тим, що в схемах емітери транзисторів з'єднані з негативним джерелом харчування, відповідно і загальний провід схеми так же буде з'єднаний з негативним висновком джерела живлення, що є загальноприйнятим стандартом.
Транзистори випускаються в різних корпусах, але всі вони мають три висновки (у високочастотних транзисторів яке може посилюватися і четвертий висновок, з'єднаний з металевим корпусом - екраном):
База - це керуючий висновок;
Колектор - знаходиться під позитивним потенціалом (для npn транзистора);
Емітер - знаходиться під негативним потенціалом (для npn транзистора).
Нижче наведено умовне графічне позначення біполярного npn транзистора:
Розташування висновків на корпусі для кожної моделі транзистора приводиться в довідниках. Наприклад, ось так виглядає розташування висновків і цоклёвка транзистора серії КТ503:
Найпростіший транзисторний ключ
Зображена на малюнку внизу схема дозволяє управляти яскравим світлодіодом з робочим струмом 20 мА. При цьому струм, що протікає в ланцюзі ключа, становить приблизно 0,4 мА. Якщо подавати напруга живлення на світлодіод безпосередньо через резистор R1, виключивши зі схеми транзистор, то світлодіод від такого слабкого струму (0,4 мА) або взагалі не буде світитися, або буде ледве-ледве тліти. Так що за допомогою невеликого базового струму можна керувати значним струмом колектора.
Поділивши величину струму, що протікає через світлодіод при замкнутому ключі (цей же самий струм протікає і через колектор транзистора - Ік), на величину струму, що протікає через базу транзистора (Іб), отримаємо приблизне значення коефіцієнта передачі струму емітера:
h21 = Ік / Іб = 20 / 0.4 ≈ 50.
Величина коефіцієнта передачі струму емітера сильно відрізняється навіть в межах однієї партії транзисторів, тому в довідниках наводиться її приблизне значення, і крім того ця величина буде різною при різних значеннях струму емітера і напружених база-колектор. Згідно з довідником для транзистора КТ503А ця величина лежить в діапазоні 40 ... 120 (при напрузі колектор-емітер Uке = 5В і струмі емітера Iе = 10 мА).
Призначення резисторів в схемі транзисторного ключа наступне. Резистор R3 обмежує струм в ланцюзі транзистора, так як цей струм може змінюватися при зміні температури, напруги живлення або параметрів навантаження; резистор R2 - "притягає", при його відсутності база транзистора буде висіти в повітрі і можливі випадкові спрацьовування ключа від різних наведень. Резистор R1 задає струм бази транзистора. Його величина розраховується наступним чином:
R1 = (Uпит - Uбе) / Іб
де Uпит - напруга джерела живлення, в даному випадку 9 вольт;
Іб - необхідний струм бази, в даному прикладі 0,4 мА;
Uбе - напруги переходу база-емітер, ця величина береться з довідника і вона дуже приблизна і до того ж сильно залежить від струму бази, в даному випадку для транзистора КТ503А ця величина складає приблизно 0,7 вольт.
Підставивши дані в формулу, отримаємо
R1 = (Uпит - Uбе) / Іб = (9-0,7) / (0,4 * 10-3 ) = 20 750 Ом = 20,75 кОм.
Встановивши в схему резистор R1 номіналом 20,75 кОм і вимірявши напругу база-емітер (Uбе), підставляючи отримане значення (Uбе) в вищенаведену формулу, отримаємо більш точне значення опору резистора R1. Чим більше буде проведено таких ітерацій, тим точніше буде результат.
Недолік такого ключа - сильна залежність величини струму навантаження від зміни напруги живлення, так як базовий струм безпосередньо залежить від напруги живлення схеми.