Čo je tranzistor?

Čo je tranzistor a ako funguje

Rôzne tranzistory. TEK IMAGE / Getty Images / Science Photo Library

Tranzistor je elektronická súčiastka používaná v obvode na ovládanie veľkého množstva prúd alebo Napätie s malým množstvom napätia alebo prúdu. To znamená, že ho možno použiť na zosilnenie alebo prepnutie (usmernenie) elektrických signálov alebo napájania, čo umožňuje jeho použitie v širokej škále elektronických zariadení.

Robí to vložením jedného polovodiča medzi dva ďalšie polovodiče. Pretože prúd sa prenáša cez materiál, ktorý má normálne vysoký odpor (t.j odpor ), ide o „prenosový odpor“, resp tranzistor .

Prvý praktický bodový kontaktný tranzistor zostrojili v roku 1948 William Bradford Shockley, John Bardeen a Walter House Brattain. Patenty na koncept tranzistora pochádzajú už z roku 1928 v Nemecku, aj keď sa zdá, že neboli nikdy postavené, alebo aspoň nikto nikdy netvrdil, že ich vyrobil. Traja fyzici dostali za túto prácu v roku 1956 Nobelovu cenu za fyziku.

Základná štruktúra tranzistorov s bodovým kontaktom

V podstate existujú dva základné typy bodových tranzistorov, tzv npn tranzistor a pnp tranzistor, kde n a p znamená negatívne a pozitívne, resp. Jediný rozdiel medzi nimi je usporiadanie predpätí.

Aby ste pochopili, ako funguje tranzistor, musíte pochopiť, ako polovodiče reagujú na elektrický potenciál. Niektoré polovodiče budú n -typ alebo záporný, čo znamená, že voľné elektróny v materiáli sa pohybujú od zápornej elektródy (napríklad batérie, ku ktorej je pripojená) smerom ku kladnej. Ostatné polovodiče budú p -typ, v tomto prípade elektróny vypĺňajú „diery“ v atómových elektrónových obaloch, čo znamená, že sa správa tak, ako keby sa kladná častica pohybovala od kladnej elektródy k zápornej elektróde. Typ je určený atómovou štruktúrou konkrétneho polovodičového materiálu.

Teraz zvážte npn tranzistor. Každý koniec tranzistora je a n -typ polovodičového materiálu a medzi nimi je a p -typ polovodičového materiálu. Ak si predstavíte takéto zariadenie zapojené do batérie, uvidíte, ako tranzistor funguje:

• a n Oblasť typu pripojená k zápornému koncu batérie pomáha poháňať elektróny do stredu p - typ regiónu.
• a n - oblasť typu pripojená ku kladnému koncu batérie pomáha spomaliť elektróny vychádzajúce z batérie p - typ regiónu.
• a p -región typu v strede robí oboje.

Zmenou potenciálu v každej oblasti potom môžete drasticky ovplyvniť rýchlosť toku elektrónov cez tranzistor.

Výhody tranzistorov

V porovnaní s vákuové trubice ktoré sa používali predtým, bol tranzistor úžasným pokrokom. Menší tranzistor by sa dal ľahko vyrábať lacno vo veľkých množstvách. Mali tiež rôzne prevádzkové výhody, ktorých je príliš veľa na to, aby sme ich tu spomenuli.

Niektorí považujú tranzistor za najväčší jednotlivý vynález 20. storočia, odkedy sa tak otvoril v ceste ďalším elektronickým pokrokom. Prakticky každé moderné elektronické zariadenie má tranzistor ako jednu z primárnych aktívnych komponentov. Pretože sú to stavebné kamene mikročipov, počítač, telefóny a iné zariadenia by bez tranzistorov nemohli existovať.

Iné typy tranzistorov

Existuje široká škála typov tranzistorov, ktoré boli vyvinuté od roku 1948. Tu je zoznam (nie nevyhnutne vyčerpávajúci) rôznych typov tranzistorov:

• Bipolárny tranzistor (BJT)
• Tranzistor s efektom poľa (FET)
• Heterojunkčný bipolárny tranzistor
• Unijunkčný tranzistor
• Dvojbránový FET
• Lavínový tranzistor
• Tenkovrstvový tranzistor
• Darlingtonov tranzistor
• Balistický tranzistor
• FinFET
• Tranzistor s plávajúcou bránou
• Tranzistor s invertovaným T efektom
• Spinový tranzistor
• Foto tranzistor
• Bipolárny tranzistor s izolovaným hradlom
• Jednoelektrónový tranzistor
• Nanofluidný tranzistor
• Trigate tranzistor (prototyp Intel)
• FET citlivý na ióny
• Rýchloreverzná epitaxná dióda FET (FREDFET)
• Elektrolyt-oxid-polovodičový FET (EOSFET)

UpravilAnne Marie Helmenstine, Ph.D.