Chi si diletta di elettronica pratica, progettando e costruendo, ha spesso necessità di consultare dei data-sheets o comunque dei siti informativi, allo scopo di individuare un certo tipo di transistor. Anche qualche suggerimento circa semplici soluzioni circuitali, può senz'altro tornare utile.
In questa pagina ho pensato di raccogliere le caratteristiche principali dei transistor di uso più comune, e qualche breve consiglio sul loro impiego.

Il "case" o "package", ovvero il vestito del transistor

Cominciamo parlando di una caratteristica non secondaria dei transistor, ovvero del loro involucro, detto in inglese "case" o "package".
Di seguito sono descritti i tipi di case che più frequentemente si incontrano attualmente.

TO-3: Il TO-3 è uno dei package di maggiori dimensioni; è completamente metallico, in grado di dissipare molto calore e, pertanto, utilizzato per semiconduttori di alta potenza. Il TO-3 è previsto per essere montato su grandi dissipatori, eventualmente interponendo un isolatore in mica o ceramico, nel caso lo si voglia mantenere isolato dal metallo del dissipatore. Il corpo stesso del TO-3 è il collettore, mentre la base e l'emettitore fanno capo a due terminali che fuoriescono dall'involucro. Un transistor che veniva prodotto in case TO-3 è il "glorioso" 2N3055 (figura 1).

TO-18: Si tratta di un case ormai non più usato; era il case di transistori come il BC107, BC108 e simili (figura 2).

TO-92: E' un invlucro plastico di piccole dimensioni, con il frontale piatto ed il lato posteriore di forma circolare. Si tratta di un involucro molto economico, ma non adatto a smaltire calore e quindi destinato a semiconduttori di piccola potenza. Hanno questo involucro i comunissimi transistori BC327, BC516, BC547 ecc. (figura 3)

TO-126: Il TO-126 è l'involucro dei transistor di media potenza, come ad esempio BD136 BD237 MJE350 (figura 4).

TO-247: Questo tipo di package, e altri simili come TO-220 o SOT-93, sono riservati a transitor di elevata potenza, come tutta la famiglia dei TIP (TIP30 TIP31 TIP41 TIP50 TIP3055 ecc.), MJE15030, 2N6488, 2N6107 e vari altri (figura 5).

Transistor per piccoli segnali

Nei circuiti che trattano piccoli segnali, come stadi di preamplificazione, oscillatori e simili, la scelta più comune ricade sull'onnipresente BC547. Si tratta in effetti di una famiglia di transistori di tipo npn: BC546, BC547, BC548, BC549, BC550 ; hanno tutti una Ic_max (massima corrente di collettore) di 100 mA, e possono dissipare una Pc_max (massima potenza dissipabile al collettore) di 500 mW. Ciò che li distingue è la massima tensione collettore/emettitore, che è di 30V per il BC548 e il BC549, di 45 V per il BC547 e il BC550 e di 65 V per il BC546; ma per comuni ciruiti sperimentali funzionanti con basse tensioni, questo aspetto è senz'altro trascurabile.
Nei casi in cui serve un transistor pnp è possibile usare uno dei seguenti: BC556, BC557, BC558, BC559, BC560; tranne che per la polarità, sono in tutto equivalenti ai precedenti, hanno una Ic_max di 100 mA e una Pc_max di 500 mW.
Il pinout di tutti i transistor appena descritti, sia npn che pnp, è in figura 6.

Quando occorre usare un transistor npn e quando un pnp?

In figura 7 vediamo un semplice esempio: si tratta di comandare un relè abbinato all'uscita di un amplificatore operazionale. Poichè l'operazionale può fornire una corrente molto modesta (in genere si tratta di pochi mA) è necessario interporre un transistor, che si faccia carico di far scorrere nel suo collettore la corrente necessaria ad alimentare la bobina del relè.


Sono possibili due casi; nel riquadro a sinistra, quello in rosso, vogliamo azionare il relè quando l'uscita dell'opamp è a livello alto (H). La soluzione è semplice: si usa il solito BC547, disponendo il relè sul circuito di collettore, e si aggiunge un diodo per la protezione dalle extratensioni causate dalla bobina del relè. Il transistor viene pilotato tramite un'adeguata resistenza di base, che può avere un valore di alcuni kohm.
Altri transistor npn ugualmente validi, anzi con valori limite leggermente più alti, sono il BC337 e il BC338; hanno la stessa piedinatura del BC547.

Nel riquadro a destra, quello in azzurro, vogliamo azionare il relè quando l'uscita dell'operazionale è a livello basso (L). E' questo il momento di ricorrere ad un transistor pnp, come il BC557. I transistor pnp vanno infatti in conduzione quando la loro base risulta a tensione più bassa rispetto all'emettitore. Collegheremo quindi il nostro pnp con l'emettitore al polo (+) e, tramite la solita resistenza, piloteremo la base con l'uscita dell'opamp: quando questa passa a livello basso, ovvero a tensione zero, il transistor passa a sua volta in conduzione, permettendo il passaggio di una corrente che, scorrendo dall'emettitore verso il collettore, va ad alimentare la bobina del relè.
Un altro transistor pnp è il BC327; ha la stessa piedinatura del BC547, una Ic_max di 800 mA ed una Pc_max di 625 mW.

Quando occorre gestire una corrente più forte ed una maggiore potenza, si ricorre a transistori come quelli elencati di seguito:
BD435, BD437, BD439, BD441: sono transistori NPN, hanno una Ic_max di ben 4 A e possono smaltire una Pc_maxdi 36 W (naturalmente vanno montati su apposito dissipatore di calore). La piedinatura è in figura 8; attenzione: la placchetta metallica sul retro del transistor è elettricamente collegata al collettore.

Transistori equivalenti, ma di polarità PNP, sono il BD438 e il BD442; hanno lo stesso pinout di figura 8.
Una coppia di transistor, di cui uno NPN ed uno PNP, aventi caratteristiche molto vicine, viene detta "coppia complementare"; un esempio lo abbiamo appena descritto: il BD441 ed il BD442. Le coppie di complementari vengono usate tra l'altro negli stadi finali degli amplificatori audio in classe AB (figura 9), in una configurazione detta "push-pull" o, anche, "simmetria complementare", dove i due transistor entrano in conduzione alternativamente, amplificando ciascuno una semionda del segnale.

I transistor Darlington

Con il termine "Darlington" ci si riferisce in effetti ad una particolare configurazione circuitale realizzata con due transistor. Come si vede in figura 10, i due transistor Tr1 e Tr2 sono accoppiati in modo che ic1, ovvero la corrente di collettore di Tr1, in uscita dall'emettitore, entri sulla base di Tr2. Occorre osservare che la corrente ic1 è già una corrente amplificata rispetto alla ib1, corrente che entra sulla base di Tr1; quando la corrente ic1 entra nella base di Tr2, subisce un'ulteriore amplificazione. Per tale motivo, i transistor in configurazione darlington presentano un guadagno di corrente elevatissimo, superiore a 10000, contro un valore di 100 o 200 dei normali transistor BJT, ed una impedenza d'ingresso particolarmente elevata. Per contro, come difetti, si possono rilevare una velocità di commutazione ridotta ed una caduta di tensione tra base ed emettitore circa doppia rispetto ai normali transistor.
I transistor in configurazione Darlington sono anche disponibili in un singolo chip, come transistor unico.
Come esempio, se ne elencano alcuni di seguito:
MPSA28, NPN, Ic_max 500 mA, Pc_max 625 mW (stesso pinout del BCX38)
BCX38, NPN, Ic_max 800 mA, Pc_max 1 W (pinout in figura 11)
BC516, PNP, Ic_max 1 A, Pc_max 625 mW (pinout in figura 11)
TIP140, TIP141, TIP142, NPN, Ic_max 10 A, Pc_max 125 W (figura 11)
TIP145, TIP146, TIP147, PNP, Ic_max 10 A, Pc_max 125 W (figura 11)

I transistor di potenza

Per applicazioni che richiedono di gestire correnti e potenze elevate occorre usare transistor in grado di smaltire con efficienza il calore prodotto; in pratica si tratta di transistor in cui il collettore, grazie ad un progetto costruttivo che garantisce una ridotta resistenza termica, riesce a trasmettere il calore prodotto al radiatore cui è collegato.
I cosiddetti "Power transistor" sono moltissimi; di seguito se ne descrivono alcuni fra quelli di uso più comune:

KSD2012: NPN, I_c= 3 A, P_D = 25 W (pinout fig.12)
D45C8: PNP, I_c= 4 A, P_D = 60 W (pinout fig.12)
MJE3055: NPN, I_c= 10 A, P_D = 75 W (pinout fig.12)

Tra i transistor di potenza, non possiamo non parlare dei "Darlington di potenza", che permettono di controllare potenze notevoli tramite correnti di base di pochi µA.

2N6036 (NPN), 2N6039 (PNP): coppia complementare, I_c= 4 A, P_D = 40 W (pinout fig.13)
BD675, BD677, BD679, BD681: NPN, I_c= 4 A, P_D = 40 W (pinout fig.13)
BDX53: NPN, I_c= 8 A, P_D = 60 W (pinout fig.12)

Tabella riassuntiva

Per comodità del lettore, nella tabella che segue si riportano i dati essenziali dei più comuni transistor disponibili attualmente, elencati per potenza crescente:

(1) Vceo> TIPxxG:40V; TIPxxAG:60V; TIPxxBG:80V; TIPxxCG:100V