Wyjaśniamy czym jest tranzystor, jego pochodzenie i jak działa. Także rodzaje tranzystorów i ich układów scalonych.
Co to jest tranzystor?
Nazywa się to tranzystorem (z angielskiego:transodwoływać sięsystor, „rezystor przenoszący”) do pewnego rodzaju półprzewodnikowego urządzenia elektronicznego, zdolnego do modyfikowania elektrycznego sygnału wyjściowego w odpowiedzi na sygnał wejściowy, służącego jako jego wzmacniacz, przełącznik, oscylator lub prostownik.
Jest to typ urządzenia powszechnie stosowany w wielu urządzeniach, takich jak zegarki, lampy, tomografy, telefony komórkowe, radia, telewizory a przede wszystkim jako element składowy układów scalonych (chipów lub mikrochipów).
Tranzystory mają swoje źródło w potrzebie kontrolowania przepływu prąd elektryczny w różnych zastosowaniach, w ramach ewolucji dziedziny elektronika. Jego bezpośrednim poprzednikiem była aparatura wynaleziona przez Juliusa Edgara Lilienfelda w Kanadzie w 1925 roku, ale dopiero w połowie stulecia można ją było wdrożyć z użyciem materiałów półprzewodnikowych (zamiast lamp próżniowych).
Pierwsze osiągnięcia w tym zakresie polegały na zwiększeniu mocy sygnału elektrycznego poprzez przeprowadzenie go przez dwie złote rozpórki nałożone na kryształ germanu.
Nazwę tranzystora zaproponował amerykański inżynier John R. Pierce, od pierwszych modeli zaprojektowanych przez Bell Laboratories. Pierwszy tranzystor kontaktowy pojawił się w Niemczech w 1948 roku, a pierwszy tranzystor wysokiej częstotliwości został wynaleziony w 1953 roku w Stanach Zjednoczonych.
Były to pierwsze kroki w kierunku elektronicznej eksplozji drugiej połowy XX wieku, która pozwoliła m.in. na rozwój komputery.
Materiały takie jak german (Ge), krzem (Si), arsenek galu (GaAs) lub stopy krzemu i germanu lub krzemu i aluminium są dziś używane do budowy tranzystorów. W zależności od użytego materiału urządzenie będzie w stanie wytrzymać określoną wartość napięcia elektrycznego i temperatura maksymalne ogrzewanie oporowe.
Jak działa tranzystor?
Tranzystory działają na przepływ prądu, pracując jako wzmacniacze (odbierając słaby sygnał i generujący mocny) lub jako przełączniki (odbierając sygnał i odcinając go). Dzieje się tak w zależności od tego, którą z trzech pozycji w danym momencie zajmuje tranzystor, a które to:
- W aktywnym. Przepuszczany jest zmienny poziom prądu (mniejszy lub większy prąd).
- Sekcyjny. Nie przepuszcza prądu elektrycznego.
- W nasyceniu. Umożliwia przejście całego przepływu prądu elektrycznego (prąd maksymalny).
W tym sensie tranzystor działa jak kurek w rurze: jeśli jest całkowicie otwarty, przepuszcza cały przepływ Woda, jeśli jest zamknięty, nie przepuszcza niczego, a w swoich pozycjach pośrednich przepuszcza mniej lub więcej wody.
Teraz każdy tranzystor składa się z trzech elementów: bazy, kolektora i emitera. Pierwszy to ten, który pośredniczy między emiterem (gdzie przepływa prąd) a kolektorem (gdzie prąd wypływa). A robi to z kolei, aktywowany niższym prądem elektrycznym, innym niż ten modulowany przez tranzystor.
W ten sposób, jeśli baza nie otrzymuje prądu, tranzystor znajduje się w pozycji odcięcia; jeśli otrzyma prąd pośredni, podstawa otworzy przepływ o określoną wartość; a jeśli baza otrzyma wystarczającą ilość prądu, tama otworzy się całkowicie i przepłynie przez nią pełny prąd modulowany.
Rozumie się zatem, że tranzystor działa jako sposób kontrolowania ilości Elektryczność dzieje się to w pewnym momencie, umożliwiając tym samym budowanie logicznych relacji wzajemnych połączeń.
Rodzaje tranzystorów
Istnieje kilka rodzajów tranzystorów:
- Tranzystor stykowy. Nazywany również „końcówką kontaktową”, jest najstarszym typem tranzystora i działa na bazie germanu. Był to rewolucyjny wynalazek, choć trudny w produkcji, kruchy i hałaśliwy. Dziś nie jest już używany.
- Tranzystor bipolarny. Wytwarzany na krysztale materiału półprzewodnikowego, który jest zanieczyszczony w selektywny i kontrolowany sposób atomy arsenu lub fosforu (dawcy elektrony), generując w ten sposób regiony podstawy, emitera i kolektora.
- Tranzystor polowy. W tym przypadku stosuje się pręt krzemowy lub inny podobny półprzewodnik, w którego zaciskach ustanowiono zaciski omowe, działając w ten sposób przy napięciu dodatnim.
- Fototranzystory. Nazywa się je tak, aby wrażliwe tranzystory na światło, w widmach zbliżonych do widzialnego. Aby mogły być obsługiwane za pomocą fal elektromagnetycznych na odległość.
Układy scalone
Układy scalone są lepiej znane jako chipy lub mikroczipy i są to małe struktury krzemu lub innych półprzewodników w obudowie Plastikowy ceramika, którą najczęściej spotykamy w panelach elektronicznych różnych urządzeń (komputery, kalkulatory, telewizory itp.).
Obwody te składają się z wielu maleńkich tranzystorów i rezystorów umieszczonych na arkuszu, aby skutecznie wykonywać zadania manipulowania sygnałem elektrycznym, takie jak wzmocnienie.