Elmagyarázzuk, mi a tranzisztor, eredete és működése. Továbbá a tranzisztorok típusai és integrált áramköreik.
Mi az a tranzisztor?
Tranzisztornak hívják (angolul:fordfer resystor, "Átviteli ellenállás") egy olyan típusú félvezető elektronikus eszközhöz, amely egy bemeneti jelre reagálva képes egy elektromos kimenő jelet módosítani, és ennek erősítőjeként, kapcsolójaként, oszcillátoraként vagy egyenirányítójaként szolgál.
Ez egy olyan típusú készülék, amelyet gyakran használnak számos eszközben, például órákban, lámpákban, tomográfokban, mobiltelefonokban, rádiókban, televíziók és mindenekelőtt integrált áramkörök (chipek vagy mikrochipek) alkotóelemeként.
A tranzisztorok az áramlás szabályozásának szükségességéből erednek elektromos áram különböző alkalmazásokban, a terület fejlődésének részeként elektronika. Közvetlen elődje Julius Edgar Lilienfeld 1925-ben Kanadában feltalált készüléke volt, de csak a század közepén lehetett megvalósítani félvezető anyagok felhasználásával (vákuumcsövek helyett).
Az első vívmányok ebben a tekintetben egy elektromos jel erejének kiterjesztésében mutatkoztak meg úgy, hogy azt egy germániumkristályra helyezett két aranyrudakon vezették át.
A tranzisztor nevét John R. Pierce amerikai mérnök javasolta a Bell Laboratories által tervezett első modellekből. Az első érintkező tranzisztor 1948-ban jelent meg Németországban, míg az első nagyfrekvenciás tranzisztort 1953-ban az Egyesült Államokban találták fel.
Ezek voltak az első lépések a 20. század második felének elektronikai robbanása felé, amely sok egyéb mellett lehetővé tette a számítógépek.
Manapság olyan anyagokat használnak a tranzisztorok gyártása során, mint a germánium (Ge), szilícium (Si), gallium-arzenid (GaAs) vagy szilícium és germánium ötvözetei vagy szilícium és alumínium. A felhasznált anyagtól függően a készülék bizonyos mennyiségű elektromos feszültséget és a hőfok ellenállás fűtési maximum.
Hogyan működik a tranzisztor?
A tranzisztorok árammal működnek, erősítőkként (gyenge jelet vesznek és erőst generálnak) vagy kapcsolóként (jelet vesznek és lekapcsolnak). Ez attól függően történik, hogy a tranzisztor a három pozíció közül melyiket foglalja el egy adott pillanatban, és melyek:
- Aktív. Változó áramszint (több vagy kevesebb áram) áthaladhat.
- Szekcionált. Nem engedi át az elektromos áramot.
- Telítettségben. Lehetővé teszi az összes elektromos áram áthaladását (maximális áram).
Ebben az értelemben a tranzisztor úgy működik, mint egy elzárócsap a csőben: ha teljesen nyitva van, beengedi a teljes áramlást. Víz, ha zárva nem enged át semmit, köztes állásaiban pedig több-kevesebb vizet enged át.
Most minden tranzisztor három elemből áll: alapból, kollektorból és emitterből. Az első az, amely közvetít az emitter (ahová az áramáramlás belép) és a kollektor (ahonnan az áram kilép) között. És ezt viszont egy alacsonyabb elektromos áram aktiválja, amely különbözik a tranzisztor által modulált áramtól.
Ily módon, ha a bázis nem kap áramot, a tranzisztor levágási helyzetben van; ha közbenső áramot kap, a bázis egy bizonyos mértékben megnyitja az áramlást; és ha a bázis elegendő áramot kap, akkor a gát teljesen kinyílik, és a teljes modulált áram áthalad rajta.
Így érthető, hogy a tranzisztor a mennyiség szabályozásának módjaként működik elektromosság ami egy adott pillanatban történik, így lehetővé válik az összekapcsolódás logikai kapcsolatainak felépítése.
A tranzisztorok típusai
Többféle tranzisztor létezik:
- Pont érintkező tranzisztor. "Érintkezőcsúcsnak" is nevezik, ez a tranzisztor legrégebbi típusa, és germánium bázison működik. Forradalmi találmány volt, annak ellenére, hogy nehéz volt gyártani, törékeny és zajos. Ma már nem használják.
- Bipoláris átmenet tranzisztor. Félvezető anyagú kristályon gyártva, amely szelektív és ellenőrzött módon szennyezett atomok arzén vagy foszfor (donorai elektronok), így létrejön a bázis, az emitter és a kollektor régió.
- Mezőhatás tranzisztor. Ebben az esetben egy szilíciumrudat vagy más hasonló félvezetőt használnak, amelynek kapcsaiban ohmos kapcsok vannak kialakítva, így pozitív feszültséggel működnek.
- Fototranzisztorok. Így hívják az érzékeny tranzisztorokat a fény, a láthatóhoz közeli spektrumokban. Annak érdekében, hogy elektromágneses hullámok segítségével távolról is működtethetők legyenek.
Integrált áramkörök
Az integrált áramkörök ismertebb nevén chipek vagy mikrochipek, és kis szilícium vagy más félvezető szerkezetek, tokozásban. műanyag kerámia, amelyet általában különféle eszközök (számítógépek, számológépek, televíziók stb.) elektronikai paneleiben találunk.
Ezek az áramkörök számos apró tranzisztorból és ellenállásból állnak, amelyek egy lapon vannak elhelyezve, hogy hatékonyan hajtsák végre az elektromos jelek, például a erősítés.