Tranzystory mogą działać jako przełączniki, kontrolując przepływ prądu między zaciskami kolektora i emitera w oparciu o napięcie przyłożone do zacisku podstawy. Na przykład w bipolarnym tranzystorze złączowym (BJT), gdy do końcówki podstawy zostanie przyłożony mały prąd, umożliwia to przepływ większego prądu z kolektora do emitera. Operacja ta wykorzystuje zdolność tranzystora do wzmacniania prądu i skutecznego kontrolowania go, umożliwiając mu działanie jako przełącznik. Gdy złącze baza-emiter jest wystarczająco spolaryzowane w kierunku przewodzenia, tranzystor znajduje się w trybie nasycenia, umożliwiając maksymalny przepływ prądu. Gdy złącze baza-emiter jest spolaryzowane zaporowo, tranzystor znajduje się w trybie odcięcia, w którym przepływa minimalny prąd.
Tranzystory mogą działać zarówno jako wzmacniacze, jak i przełączniki, w zależności od tego, jak są spolaryzowane i połączone w obwodzie. Jako wzmacniacze, tranzystory wzmacniają małe sygnały, aby wytworzyć większe sygnały wyjściowe. W trybie przełączania tranzystory kontrolują przepływ prądu, umożliwiając mu swobodny przepływ (przy włączonym) lub całkowicie go blokując (przy wyłączonym). Ta podwójna zdolność wynika ze zdolności tranzystora do kontrolowania przepływu prądu za pomocą małego sygnału wejściowego (w przypadku wzmacniaczy) lub przyłożonego napięcia polaryzacji (w przypadku przełączników).
Kiedy tranzystor działa jako przełącznik, zasadniczo przełącza pomiędzy dwoma stanami: całkowicie przewodzącym (włączony) i całkowicie nieprzewodzącym (wyłączony). W stanie włączonym tranzystor umożliwia przepływ prądu pomiędzy zaciskami kolektora i emitera, działając jak zamknięty przełącznik. W stanie wyłączonym tranzystor blokuje przepływ prądu pomiędzy kolektorem a emiterem, zachowując się jak otwarty przełącznik. To działanie przełączające ma kluczowe znaczenie w cyfrowej elektronice i obwodach sterujących, gdzie tranzystory służą do sterowania przepływem prądu i napięcia w oparciu o sygnały wejściowe lub warunki logiczne.
Tranzystory są szeroko stosowane jako przełączniki w różnych zastosowaniach, w tym:
- Cyfrowe bramki logiczne: Tranzystory są niezbędnymi elementami obwodów cyfrowych, gdzie pełnią funkcję przełączników wykonujących operacje logiczne, takie jak bramki AND, OR i NOT. Kontrolując przepływ prądu przez tranzystory, można przetwarzać i manipulować sygnałami cyfrowymi w celu wykonywania złożonych obliczeń i operacji.
- Kontrola mocy: W elektronice mocy i zasilaczach impulsowych tranzystory służą do kontrolowania przepływu prądów o dużej mocy. Działają jak przełączniki, które można szybko włączać i wyłączać w celu regulacji poziomów napięcia i prądu, umożliwiając wydajną konwersję mocy i zarządzanie nią w urządzeniach i systemach elektronicznych.
- Przełączanie sygnału: Tranzystory są stosowane w obwodach analogowych i RF (częstotliwość radiowa) do przełączania sygnałów między różnymi ścieżkami lub kanałami. Pozwala to na kierowanie sygnałów, przełączanie pomiędzy różnymi wejściami lub wyjściami oraz wybieranie określonych kanałów w systemach komunikacyjnych i sprzęcie audio/wideo.
Zastosowanie tranzystorów jako przełączników w kontekście technologii GTU (Geared Turbofan Engine) ma kluczowe znaczenie dla sterowania różnymi funkcjami w układzie silnika. Tranzystory w systemach GTU służą do zarządzania i regulowania sygnałów elektrycznych sterujących wtryskiem paliwa, synchronizacją silnika, sprzężeniem zwrotnym czujników i innymi kluczowymi parametrami. Działając jako przełączniki, tranzystory zapewniają precyzyjną i wydajną pracę elementów silnika, przyczyniając się do optymalnej wydajności, niezawodności i zużycia paliwa w nowoczesnych silnikach turbinowych stosowanych w lotnictwie i innych zastosowaniach przemysłowych.