Kaj je tranzistor?

Kaj je tranzistor in kako deluje

Razni tranzistorji. TEK IMAGE / Getty Images / Znanstvena knjižnica fotografij

Tranzistor je elektronska komponenta, ki se uporablja v vezju za nadzor velike količine trenutno oz Napetost z majhno količino napetosti ali toka. To pomeni, da se lahko uporablja za ojačanje ali preklapljanje (popravljanje) električnih signalov ali moči, kar omogoča uporabo v širokem naboru elektronskih naprav.

To stori tako, da en polprevodnik vstavi med dva druga polprevodnika. Ker se tok prenaša čez material, ki ima običajno visoko upornost (tj upor ), gre za 'transfer-resistor' oz tranzistor .

Prvi praktični tranzistor s točkovnim kontaktom so leta 1948 izdelali William Bradford Shockley, John Bardeen in Walter House Brattain. Patenti za koncept tranzistorja segajo v leto 1928 v Nemčijo, čeprav se zdi, da nikoli niso bili izdelani ali vsaj nihče ni trdil, da jih je zgradil. Trije fiziki so za to delo leta 1956 prejeli Nobelovo nagrado za fiziko.

Osnovna zgradba tranzistorja s točkovnim kontaktom

V bistvu obstajata dve osnovni vrsti tranzistorjev s točkovnim kontaktom npn tranzistor in pnp tranzistor, kjer je n in str pomeni negativno oziroma pozitivno. Edina razlika med obema je razporeditev prednapetosti.

Da bi razumeli, kako deluje tranzistor, morate razumeti, kako se polprevodniki odzivajo na električni potencial. Nekateri polprevodniki bodo n -tipa ali negativnega, kar pomeni, da prosti elektroni v materialu odnašajo od negativne elektrode (na primer baterije, na katero je priključena) proti pozitivni elektrodi. Drugi polprevodniki bodo str -tipa, v tem primeru elektroni zapolnijo 'luknje' v atomskih elektronskih lupinah, kar pomeni, da se obnaša, kot da se pozitivni delec premika od pozitivne elektrode k negativni elektrodi. Vrsta je določena z atomsko strukturo določenega polprevodniškega materiala.

Zdaj razmislite o npn tranzistor. Vsak konec tranzistorja je en n -vrsta polprevodniškega materiala in med njima je a str -tip polprevodniškega materiala. Če si predstavljate takšno napravo, priključeno na baterijo, boste videli, kako deluje tranzistor:

• the n območje, pritrjeno na negativni konec baterije, pomaga poganjati elektrone v sredino str -vrstna regija.
• the n območje, pritrjeno na pozitivni konec baterije, pomaga upočasniti izstopanje elektronov str -vrstna regija.
• the str -tipska regija v sredini deluje oboje.

S spreminjanjem potenciala v vsaki regiji lahko drastično vplivate na hitrost pretoka elektronov skozi tranzistor.

Prednosti tranzistorjev

V primerjavi z vakuumske cevi ki so bili uporabljeni prej, je bil tranzistor neverjeten napredek. Tranzistor je manjši, zato bi ga bilo mogoče poceni izdelati v velikih količinah. Imeli so tudi različne operativne prednosti, ki jih je preveč, da bi jih tukaj omenjali.

Nekateri menijo, da je tranzistor največji posamezen izum 20. stoletja, saj je veliko pripomogel k drugemu elektronskemu napredku. Skoraj vsaka sodobna elektronska naprava ima tranzistor kot eno svojih primarnih aktivnih komponent. Ker so gradniki mikročipov, računalnik, telefoni in druge naprave ne bi mogli obstajati brez tranzistorjev.

Druge vrste tranzistorjev

Od leta 1948 so bili razviti številni tipi tranzistorjev. Tukaj je seznam (ne nujno izčrpen) različnih tipov tranzistorjev:

• Bipolarni spojni tranzistor (BJT)
• Tranzistor z učinkom polja (FET)
• Heterospojni bipolarni tranzistor
• Unijunkcijski tranzistor
• FET z dvojnimi vrati
• Lavinski tranzistor
• Tankoplastni tranzistor
• Darlingtonov tranzistor
• Balistični tranzistor
• FinFET
• Tranzistor s plavajočimi vrati
• Tranzistor z invertnim T efektom
• Spin tranzistor
• Foto tranzistor
• Bipolarni tranzistor z izoliranimi vrati
• Tranzistor z enim elektronom
• Nanofluidni tranzistor
• Trigate tranzistor (Intel prototip)
• Ionsko občutljiv FET
• Fast-reverse epitaxal diode FET (FREDFET)
• Elektrolit-oksid-polprevodnik FET (EOSFET)

UredilAnne Marie Helmenstine, dr.