Che cos'è uno scarico a transistor?
Un drain di transistor fa parte di un transistor ad effetto di campo, comunemente chiamato FET, e l'equivalente dell'emettitore su un transistor a semiconduttore standard. Un FET ha quattro componenti di base e terminali corrispondenti chiamati gate, source, body e drain. Quando esiste una tensione di controllo sul gate e sul corpo del FET, qualsiasi segnale elettrico in attesa alla sorgente viaggerà dalla sorgente allo scarico del transistor e fuori dal suo terminale. Pertanto, un drain di transistor può riferirsi al componente di uscita di un transistor ad effetto di campo o al terminale che collega il componente ad altri circuiti.
Mentre i transistor ad effetto di campo svolgono funzioni simili ai transistor di tipo a giunzione standard, il modo in cui svolgono tali funzioni è molto diverso. Un transistor regolare è costituito da tre pezzi di materiale che trasportano una carica statica alternata, positiva-negativa-positiva, chiamata PNP, o negativa-positiva-negativa, chiamata NPN. Questi pezzi, chiamati collettore, emettitore e base, sono fusi insieme, il che crea essenzialmente un diodo con due anodi o due catodi.
Se un segnale elettrico è in attesa sul collettore del transistor e non c'è tensione alla base, si dice che il transistor è spento e non conduce un segnale elettrico. Se la tensione entra nella base del transistor, altera la carica elettrica della base. Questa modifica di carica attiva il transistor e il segnale del collettore conduce attraverso il transistor e fuori dal suo emettitore per l'uso da parte di altri circuiti elettronici.
I transistor ad effetto di campo funzionano secondo un principio completamente diverso. Un FET è composto da quattro pezzi di materiale, ciascuno con un terminale, chiamato sorgente, gate, drain e body. Di questi quattro, solo la fonte, il drenaggio e il corpo portano una carica statica. O questa carica sarà negativa nella sorgente e nello drain, chiamata FET n-channel, o sarà positiva in entrambe, chiamata FET p-channel. In entrambi i casi, il corpo di FET trasporterà una carica opposta alla fonte e drenerà.
Questi quattro pezzi vengono quindi assemblati in un ordine diverso da quello dei transistor standard. La fonte e il drenaggio saranno fusi su entrambe le estremità del corpo. Il cancello viene quindi fuso alla sorgente e drenato, collegandoli ma non entrando in contatto diretto con il corpo del transistor. Invece, il cancello è impostato parallelamente e ad una distanza specifica dal corpo.
Se il FET è un dispositivo di tipo n-channel, nessuna tensione o tensione negativa collegata tra la sorgente e il drain commuterà il FET in uno stato spento e non condurrà un segnale tra la sorgente e il drain. Con il corpo del FET caricato, posizionando una tensione positiva sul gate del FET si passa a uno stato acceso. La carica del gate inizierà a estrarre elettroni dal corpo del FET, creando essenzialmente un campo chiamato canale conduttivo.
Se la tensione al gate è abbastanza forte, un punto indicato come tensione di soglia, il canale conduttivo può formarsi completamente. Una volta che il canale conduttivo si forma completamente, la tensione alla sorgente del FET sarà quindi in grado di condurre il suo segnale attraverso il canale conduttivo verso e fuori dallo scarico del transistor. Se la tensione al gate viene quindi abbassata al di sotto della sua soglia, il campo attraverso il gate e il corpo del FET collasserà istantaneamente, portando con sé il canale conduttivo e riportando il FET in uno stato off.
I FET sono molto sensibili alle loro tensioni di soglia del gate. Utilizzando una tensione di gate leggermente superiore a quella richiesta, quindi abbassandola leggermente, si accenderà e spegnerà il FET molto rapidamente. Di conseguenza, variando la tensione di gate solo leggermente a una frequenza molto elevata è possibile spegnere e accendere il FET a velocità molto più elevate e con tensioni molto più piccole rispetto a un transistor standard. Le velocità alle quali i FET possono cambiare li rendono i transistor ideali per i circuiti digitali ad alta velocità. Trovano ampio impiego in dispositivi come circuiti integrati digitali e microprocessori e sono i transistor di scelta per l'uso nelle moderne CPU dei computer.