Co to jest tranzystor?

Czym jest tranzystor i jak działa

Różne tranzystory. TEK IMAGE / Getty Images / Science Photo Library

Tranzystor to element elektroniczny używany w obwodzie do kontrolowania dużej ilości obecny lub Napięcie z niewielką ilością napięcia lub prądu. Oznacza to, że może być używany do wzmacniania lub przełączania (prostowania) sygnałów elektrycznych lub zasilania, co pozwala na zastosowanie go w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych.

Czyni to poprzez umieszczenie jednego półprzewodnika między dwoma innymi półprzewodnikami. Ponieważ prąd jest przenoszony przez materiał, który normalnie ma wysoką rezystancję (tj rezystor ), jest to „rezystor transferowy” lub tranzystor .

Pierwszy praktyczny tranzystor stykowy został zbudowany w 1948 roku przez Williama Bradforda Shockleya, Johna Bardeena i Waltera House Brattain. Patenty na koncepcję tranzystora sięgają 1928 roku w Niemczech, choć wydaje się, że nigdy nie zostały zbudowane, a przynajmniej nikt nigdy nie twierdził, że je zbudował. Trzej fizycy otrzymali za tę pracę Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1956 roku.

Podstawowa struktura tranzystora stykowego

Zasadniczo istnieją dwa podstawowe typy tranzystorów stykowych, npn tranzystor i pnp tranzystor, gdzie n oraz p oznaczają odpowiednio negatyw i pozytyw. Jedyną różnicą między nimi jest układ napięć polaryzacji.

Aby zrozumieć, jak działa tranzystor, musisz zrozumieć, jak półprzewodniki reagują na potencjał elektryczny. Niektóre półprzewodniki będą n -typ lub ujemny, co oznacza, że ​​wolne elektrony w materiale dryfują od ujemnej elektrody (powiedzmy baterii, do której jest podłączona) w kierunku dodatniej. Inne półprzewodniki będą p -typ, w którym to przypadku elektrony wypełniają „dziury” w powłokach elektronów atomowych, co oznacza, że ​​zachowuje się tak, jakby cząstka dodatnia przemieszczała się od elektrody dodatniej do elektrody ujemnej. Typ zależy od struktury atomowej określonego materiału półprzewodnikowego.

Rozważmy teraz npn tranzystor. Każdy koniec tranzystora jest n -typ materiału półprzewodnikowego, a między nimi jest a p materiał półprzewodnikowy typu. Jeśli wyobrazisz sobie takie urządzenie podłączone do akumulatora, zobaczysz, jak działa tranzystor:

• ten n -obszar typu przymocowany do ujemnego końca baterii pomaga w przemieszczaniu elektronów do środka p -typ regionu.
• ten n -obszar typu przymocowany do dodatniego końca baterii pomaga spowolnić wydostawanie się elektronów z p -typ regionu.
• ten p -typ regionu w centrum robi jedno i drugie.

Zmieniając potencjał w każdym regionie, możesz drastycznie wpłynąć na szybkość przepływu elektronów przez tranzystor.

Zalety tranzystorów

W porównaniu do rury próżniowe które były używane wcześniej, tranzystor był niesamowitym postępem. Mniejszy tranzystor może być łatwo wytwarzany tanio w dużych ilościach. Mieli też różne zalety operacyjne, których jest zbyt wiele, by je tutaj wymieniać.

Niektórzy uważają, że tranzystor jest największym wynalazkiem XX wieku, ponieważ tak bardzo otworzył drogę do innych osiągnięć elektroniki. Praktycznie każde nowoczesne urządzenie elektroniczne ma tranzystor jako jeden z podstawowych elementów aktywnych. Ponieważ są one budulcem mikrochipów, komputerów, telefonów i innych urządzeń, które nie mogłyby istnieć bez tranzystorów.

Inne typy tranzystorów

Istnieje wiele różnych typów tranzystorów opracowanych od 1948 roku. Oto lista (niekoniecznie wyczerpująca) różnych typów tranzystorów:

• Tranzystor bipolarny (BJT)
• Tranzystor polowy (FET)
• Tranzystor bipolarny z heterozłączem
• Tranzystor jednozłączowy
• FET z podwójną bramką
• Tranzystor lawinowy
• Tranzystor cienkowarstwowy
• Tranzystor Darlingtona
• Tranzystor balistyczny
• FinFET
• Tranzystor z pływającą bramką
• Tranzystor z odwróconym efektem T
• Zakręć tranzystor
• Tranzystor fotograficzny
• Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką
• Tranzystor jednoelektronowy
• Tranzystor nanocieczowy
• Tranzystor trigate (prototyp Intela)
• FET czuły na jony
• Dioda epitaksalna szybkiego cofania FET (FREDFET)
• Elektrolito-tlenek-półprzewodnik FET (EOSFET)

Edytowany przezdr Anne Marie Helmenstine