Tranzistor ima tri priključke, ki se imenujejo BAZA, KOLEKTOR in EMITOR.

Zanj sta značilna dva PN spoja: emitorski med bazo in emitorjem in kolektorski med bazo in kolektorjem.

1. prevodna dioda B (baza) – E (emitor)
2. zaporna dioda B (baza) – C (kolektor)
3. ozko področje baze (zagotovi proizvajalec)

• kot ojačevalnik,
• kot stikalo v digitalni tehniki (računalniki),
• za pretvorbe izmeničnih signalov, …..

Za zaporno napetost kolektorskega spoja poskrbi napetost Uce, ki mora biti večja od napetosti Ube, da bo kolektor pozitivnejši od baze. Tok, ki ga poganja ta napetost skozi tranzistor imenujemo kolektorski tok Ic.

I_C = a I_{E ;} kratkostični tokovni ojačevalni faktor

I_C = b I_B

b kratkostični tokovni ojačevalni faktor pri orientaciji s skupnim emitorjem nam pove koliko krat je kolektorski tok večji od baznega. b je večji od 1 (tipično 100) .

Tok nasičenja med kolektorjem in bazo I_CB0 teče zaradi zaporno polarizirane diode in teče v bazo. Ker teče v bazo se b krat ojača in dobimo kolektorski tok nasičenja, ki ga imenujemo I_CE0 - tok nasičenja tranzistorja.

Vhodni PN spoj (dioda) tranzistorja je med bazo in emitorjem in je prevodno priključen. Vhodna karakteristika bo zato enaka, kot karakteristika diode v prevodni smeri. Prevajanje se začne šele pri napetosti kolena nato pa tok strmo narašča.

Izhodna karakteristika nam podaja razmerje med napetostjo U_CE in kolektorskim tokom I_C. Kolektorski tok je zaporno polariziran. Če ni baznega toka, dobimo na izhodu samo tok nasičenja I_CE0. Z naraščanjem baznega toka pa se bo večal tudi kolektorski tok, v skladu z enačbo, ki podaja povezavo med baznim in kolektorskim tokom:

I_C = b I_B

Poleg teh omejitev, ki povzročijo uničenje tranzistorja, imamo še omejitve pri minimalni napetosti na tranzistorju, ko hočemo tranzistor čim bolj odpreti, z napetostjo nasičenja pod katero ne moremo.

Druga omejitev je še tok nasičenja tranzistorja, ko tranzistor zapremo in še teče nek zelo minimalen tok I_CE0.

Vse navedene omejitve nam omejujejo prostor na izhodni karakteristiki, ki ga imenujemo delovno področje v katerem lahko tranzistor normalno deluje.

Zaporedno z tranzistorjem v kolektorski tokokrog priključimo ohmski upor R_C, ki predstavlja bremensko ali delovno upornost. Kolektorski tok (I_C), ki teče skozi upor R_C, ustvari na njem padec napetosti U_RC.

Po Kirchoffovem zakonu lahko napišemo enačbo za kolektorski tokokrog:

Če zadnjo enačbo prikažemo v izhodni karakteristiki, dobimo premico, ki ji pravimo enosmerna delovna premica.

Delovna premica prikazuje povezavo med kolektorskim tokom (I_C) in napetostjo med kolektorjem in emitorjem (U_CE). Če poznamo bazni tok I_B, lahko s pomočjo kolektorskega toka I_{C = b} .I_B poiščemo napetost U_CE .

Delovno premico narišemo tako, da si izberemo točki, v katerih seka abscisno (U_CE) in ordinatno (I_C) os.

Pri U_CE=0 pa je to tok določen z

Če spreminjamo upornost bremena, potem se v karakteristiki spremeni tudi nagib delovne premice. Skupna je le točka na U_CE = U_CC.

Točno vrednost napetosti in toka na izhodu pa nam v izhodni karakteristiki določa točka, ki jo dobimo v presečišču delovne premice in tranzistorske karakteristike pri določenem baznem toku na vhodu. To točko imenujemo delovna točka tranzistorja.

Enosmerni bazni tok, ki je potreben za postavitev delovne točke tranzistorju zagotovimo z baznim uporom R_B.

Najprej ugotovimo potreben bazni tok iz lege delovne točke, nato pa s pomočjo padca napetosti na baznem uporu izračunamo upornost R_B.

Upor R_B določimo po Ohmovem zakonu R_B = U_RB / I_B.

Manjkajočo napetost U_RB dobimo s pomočjo Kirchoffovega napetostnega zakona:

Z zmanjšanjem upornosti R_B, bi se povečal bazni tok, s tem bi se povečal tudi kolektorski tok in delovna točka bi se pomaknila po delovni premici navzgor. S pomikanjem delovne točke pa lahko pride tranzistor v področje nasičenja, če se delovna točka pomika navzgor po delovni premici ali pa v področje prekinitve, če se pomika navzdol po delovni premici.

Tranzistorji istega tipa imajo različno tokovno ojačanje b , zato pri istem baznem toku I_B, ki ga določa bazni upor R_B, teče različni kolektorski tok I_C in s tem različni položaj delovne točke.

Delilnik napetosti predstavljata dva ali več zaporedno vezanih uporov, na katerih so velikosti padcev napetosti premosorazmerni upornosti posameznih uporov.

V našem vezju predstavljata delilnik napetosti upora R_B1 in R_B2. Izbrana sta tako, da je prečni tok I_P skozi upora mnogo večji od baznega toka I_P > I_B. V tem primeru sprememba baznega toka ne vpliva v tolikšni meri na razporeditev padcev napetosti na uporih.

Primer izračuna upora R_B1 in R_B2, če je podano: R_C=2kW , U_CC=9V, b =100.

Najprej izračunamo bazni tok I_B , ko je delovna točka na sredini delovne premice:

Ip=10.I_B = 10 . 22,5uA = 225uA

Izračunamo upor R_B2 , skozi katerega teče tok Ip, padec napetosti pa je enak prevodni napetosti med bazo in emitorjem U_RB1 = U_BE:

Tok skozi upor Rb1 je enak vsoti prečnega in baznega toka Ip+Ib, padec napetosti pa dobimo s pomočjo drugega Kirchhoffovega zakona:

Če uporabimo tranzistor kot elektronsko stikalo bo stikalo odprto ko bo tranzistor zaprt (točka A) in ne bo prevajal toka. Takrat smo na dnu delovne premice, kjer teče le tok nasičenja (Iceo).

Ko v bazo steče tok se delovna točka pomika navzgor do točke (B) in če še povečamo tok pridemo do nasičenja (točka C). Tranzistor je popolnoma odprt, stikalo je sklenjeno. Na tranzistorju je majhna napetost nasičenja Uces.

Ko tranzistor začne prevajati (vklop) ne more zaradi svoje kapacitivnosti v hipu narasti tok, kar povzroči neko zakasnitev vzpona (delay time) td. Čas v katerem kolektorski tok naraste od 10% do 90% se imenuje čas vzpona (rise time) tr. Ko tranzistor prevaja je v celotnem področju npn področja polno nosilcev elektrine (elektronov). Zaradi tega ob izklopu (zaprtju) tranzistorja moramo počakati, da nosilci odtečejo in se tranzistor zapre. Temu kopičenju nosilcev pravimo zakasnilni čas (storage time) ts. Ko tok upada od 90% do 10% maksimalnega toka imenujemo čas upadanja (fall time) tf.

Ugotovima, da je čas vklopa (t_on = t_d + t_r ) krajši od časa izklopa (t_off = t_s + t_f), kjer nam kopičenje nabojev ts močno poveča čas izklopa.

Rele (elektromagnet, ki premika mehansko stikalo), tuljava elektromotorja ali podobne naprave so induktivna bremena tranzistorja, ki pa se drugače obnašajo kot ohmsko breme.

Najbolj neugodna situacija nastopi ob izklopu, ko tok skozi tranzistor in tuljavo hitro upade. V tuljavi se inducira napetost, ki ima tako polariteto, da se prišteva k baterijski napetosti in lahko prekorači maksimalno dopustno napetost Uce. Posledica je uničenje tranzistorja. Da to preprečimo vežemo vzporedno k tuljavi diodo, ki je tako polarizirana, da inducirano napetost kratko veže in jo omeji (limitira).

Kondenzator se polni in prazni z neko časovno konstanto t = R× C. To povzroči, da izhodna napetost ne more slediti hitri spremembi napetosti. Pri tem pa je tudi odvisno od upornosti s katero polnimo ali praznimo kondenzator.

Ko je kondenzator kot breme se pri zaprtem tranzistorju polni preko kolektorskega upora z neko časovno konstanto. Ko tranzistor odpremo se predhodno napolnjen kondenzator prazni preko tranzistorja, ki pa ima drugačno upornost kot kolektorski upor (navadno dosti manjšo). Pri tem lahko nastane tudi, da je tok praznjenja skozi tranzistor večji od maksimalnega dovoljenega toka skozi tranzistor Icmax.