Mes paaiškiname, kas yra tranzistorius, jo kilmė ir kaip jis veikia. Taip pat tranzistorių tipai ir jų integriniai grandynai.
Kas yra tranzistorius?
Jis vadinamas tranzistoriumi (iš anglų kalbos:vertfer resystor, "Perdavimo rezistorius") į tam tikro tipo puslaidininkinį elektroninį įtaisą, galintį modifikuoti elektrinį išėjimo signalą, reaguodamas į įvesties signalą, veikiantį kaip jų stiprintuvas, jungiklis, generatorius arba lygintuvas.
Tai prietaiso tipas, dažniausiai naudojamas daugelyje prietaisų, tokių kaip laikrodžiai, lempos, tomografai, mobilieji telefonai, radijo imtuvai, televizoriai ir, svarbiausia, kaip integrinių grandynų (lustų arba mikroschemų) sudedamoji dalis.
Tranzistoriai kyla iš būtinybės kontroliuoti srautą elektros srovė įvairiose srityse, kaip srities evoliucijos dalis elektronika. Jo tiesioginis pirmtakas buvo 1925 m. Kanadoje Juliaus Edgaro Lilienfeldo išrastas aparatas, tačiau tik amžiaus viduryje jį būtų galima įdiegti naudojant puslaidininkines medžiagas (vietoj vakuuminių vamzdžių).
Pirmieji pasiekimai šiuo atžvilgiu buvo elektrinio signalo galios išplėtimas, perduodant jį per du auksinius statramsčius, pritvirtintus prie germanio kristalo.
Tranzistoriaus pavadinimą iš pirmųjų Bell Laboratories sukurtų modelių pasiūlė amerikiečių inžinierius Johnas R. Pierce'as. Pirmasis kontaktinis tranzistorius pasirodė Vokietijoje 1948 m., o pirmasis aukšto dažnio tranzistorius buvo išrastas 1953 m. JAV.
Tai buvo pirmieji žingsniai link XX amžiaus antrosios pusės elektroninio sprogimo, kuris, be daugelio kitų dalykų, leido sukurti kompiuteriai.
Šiandien tranzistorių gamyboje naudojamos tokios medžiagos kaip germanis (Ge), silicis (Si), galio arsenidas (GaAs) arba silicio ir germanio arba silicio ir aliuminio lydiniai. Priklausomai nuo naudojamos medžiagos, įrenginys galės atlaikyti tam tikrą elektros įtampą ir a temperatūros varžos šildymo maksimalus.
Kaip veikia tranzistorius?
Tranzistoriai veikia srovės srautu, veikia kaip stiprintuvai (priima silpną signalą ir generuoja stiprų) arba kaip jungikliai (priima signalą ir jį išjungia). Tai atsitinka priklausomai nuo to, kurią iš trijų padėčių tranzistorius užima tam tikru momentu ir kurios yra:
- Aktyviame. Leidžiamas kintamasis srovės lygis (daugiau ar mažiau srovės).
- Sekcijinis. Jis nepraleidžia elektros srovės.
- Prisotintame. Jis leidžia praleisti visą elektros srovės srautą (didžiausia srovė).
Šia prasme tranzistorius veikia kaip čiaupas vamzdyje: jei jis yra visiškai atidarytas, jis praleidžia visą srautą. Vanduo, uždarytas nieko nepraleidžia, o tarpinėse padėtyse praleidžia daugiau ar mažiau vandens.
Dabar kiekvienas tranzistorius susideda iš trijų elementų: pagrindo, kolektoriaus ir emiterio. Pirmasis yra tas, kuris tarpininkauja tarp emiterio (kur patenka srovės srautas) ir kolektoriaus (kur išeina srovės srautas). Ir tai daro, savo ruožtu, įjungiama mažesne elektros srove, kuri skiriasi nuo tos, kurią moduliuoja tranzistorius.
Tokiu būdu, jei bazė negauna srovės, tranzistorius yra išjungimo padėtyje; jei jis gauna tarpinę srovę, bazė atvers srautą tam tikru kiekiu; o jei bazė gaus pakankamai srovės, tai užtvanka visiškai atsidarys ir praeis visa moduliuota srovė.
Taigi suprantama, kad tranzistorius veikia kaip būdas valdyti kiekį elektros tai įvyksta tam tikru momentu, taip leidžiant sukurti loginius tarpusavio ryšio ryšius.
Tranzistorių tipai
Yra keletas tranzistorių tipų:
- Taškinis kontaktinis tranzistorius. Taip pat vadinamas „kontaktiniu antgaliu“, tai yra seniausias tranzistorių tipas ir veikia germanio pagrindu. Tai buvo revoliucinis išradimas, nors jį buvo sunku pagaminti, jis buvo trapus ir triukšmingas. Šiandien jis nebenaudojamas.
- Bipolinis jungties tranzistorius. Pagaminta ant puslaidininkinės medžiagos kristalo, kuris selektyviai ir kontroliuojamai užterštas atomai arseno arba fosforo (donorai elektronų), taip sukuriant bazinę, emiterio ir kolektoriaus sritis.
- Lauko efekto tranzistorius. Šiuo atveju naudojamas silicio strypas arba koks nors kitas panašus puslaidininkis, kurio gnybtuose yra įtvirtinti ominiai gnybtai, taip veikiantys teigiama įtampa.
- Fototranzistoriai. Jie vadinami tokiu būdu jautriems tranzistoriams į šviesa, spektruose, artimuose matomam. Kad juos būtų galima valdyti elektromagnetinėmis bangomis per atstumą.
Integrinės grandinės
Integrinės grandinės yra geriau žinomos kaip lustai arba mikroschemos ir yra mažos silicio ar kitų puslaidininkių struktūros, supakuotos į kapsulę. plastmasinis keramikos, kurią dažniausiai randame įvairių įrenginių (kompiuterių, skaičiuotuvų, televizorių ir kt.) elektroninėse plokštėse.
Šios grandinės sudarytos iš daugybės mažų tranzistorių ir rezistorių, išdėstytų ant lapo, kad būtų galima efektyviai atlikti manipuliavimo elektros signalu užduotis, pvz., stiprinimas.