Tranzisztor

A tranzisztor egy olyan elektronikus alkatrész, amely erősítő részeként vagy kapcsolóként használható. Félvezető anyagból készül. A tranzisztorok a legtöbb elektronikus eszközben megtalálhatók. A tranzisztor a triódacső után jelentős előrelépés volt, mivel sokkal kevesebb villamos energiát használt, és sok évvel hosszabb ideig tartott, hogy egy másik elektronikus áramot kapcsoljon vagy erősítsen.

A tranzisztor számos különböző dologra használható, többek között erősítőkre és digitális kapcsolókra a számítógépes mikroprocesszorok számára. A digitális munka többnyire MOSFET-eket használ. Egyes tranzisztorok egyenként vannak csomagolva, főként azért, hogy nagy teljesítményt tudjanak kezelni. A legtöbb tranzisztor az integrált áramkörök belsejében található.

Néhány típus az egyedileg csomagolt tranzisztorok közül

Hogyan működnek

A tranzisztoroknak három csatlakozója van: a kapu, a csatorna és a forrás (a bipoláris tranzisztoroknál a vezetékeket emitternek, kollektornak és bázisnak is nevezhetjük). Ha a forrás (vagy emitter) az akkumulátor negatív pólusához, a lefolyó (vagy kollektor) pedig a pozitív pólushoz van csatlakoztatva, akkor az áramkörben nem folyik áram (ha csak egy lámpa van sorba kötve a tranzisztorral). Ha azonban a kaput és a lefolyót összeérintjük, a tranzisztor átengedi az áramot. Ez azért van, mert amikor a kapu pozitívan töltött, a pozitív elektronok a tranzisztorban lévő más pozitív elektronokat eltolják, és átengedik a negatív elektronokat. A tranzisztor akkor is működhet, ha a kapu csak pozitívan töltött, így nem kell hozzáérnie a lefolyóhoz.

Vizualizáció

A tranzisztor működését könnyen úgy képzelhetjük el, mint egy tömlőt, amelynek éles kanyarja megakadályozza, hogy a víz áthaladjon rajta. A víz az elektronok, és amikor a kaput pozitívan feltöltjük, a tömlő meghajlik, és a víz áramolhat.

Az alapvető Darlington-tranzisztor áramkört két bipoláris tranzisztor alkotja, amelyek emitter és bázis között vannak összekötve, így egy tranzisztorként működnek. Az egyik tranzisztor úgy van csatlakoztatva, hogy a másik tranzisztor bázisának áramát vezérli. Ez azt jelenti, hogy ugyanazt az árammennyiséget vezérelheti a bázisba menő nagyon kis mennyiségű árammal.

Ha a középső csapot táplálják, a tápellátás áramolhat.

A Darlington tranzisztor áramköri szimbóluma. A "B" a bázist, a "C" a kollektort, az "E" pedig az emittert jelöli.

Használja a

Amikor a P-csatornás MOSFET kapuja pozitívan feltöltődik, áram áramlik át rajta, ez hasznos az olyan elektronikában, amelynél egy kapcsolót kell bekapcsolni, így elektronikus kapcsolóvá válik. Ez vetekszik a mechanikus kapcsolóval, amely állandó nyomóerőt igényel.

Az erősítőként használt MOSFET-ben a tranzisztorok a drain és a source áramát veszik fel, és mivel a source áram sokkal nagyobb, mint a drain áram, gyakori, hogy a drain árama a forrás értékére emelkedik, erősítve azt.

Anyagok

A tranzisztorok félvezető kémiai elemekből, általában szilíciumból készülnek, amely az elemek periódusos rendszerének modern 14. (korábban IV.) csoportjába tartozik. A germániumot, egy másik 14-es csoportba tartozó elemet a szilíciummal együtt használják speciális tranzisztorokban. A kutatók a szén különleges formáiból készült tranzisztorokat is vizsgálják. Tranzisztorok készülhetnek olyan vegyületekből is, mint a gallium-arzenid.

Történelem

Nem a tranzisztor volt az első hárompólusú eszköz. A trióda ugyanazt a célt szolgálta, mint a tranzisztor 50 évvel korábban. A vákuumcsövek már a tranzisztorok előtt is fontosak voltak a háztartási technológiában. Sajnos a csövek nagyok és törékenyek voltak, sok energiát fogyasztottak, és nem voltak túl hosszú élettartamúak. A tranzisztor megoldotta ezeket a problémákat.

Három fizikusnak tulajdonították a tranzisztor 1947-es feltalálását: Walter H. Brattain, John Bardeen és William Shockley, akik a legtöbbet tettek hozzá.

Fontosság

A tranzisztor ma már nagyon fontos alkatrész. Ha a tranzisztor nem lenne, az olyan eszközök, mint a mobiltelefonok és a számítógépek nagyon különbözőek lennének, vagy talán fel sem találták volna őket. A tranzisztorokat nagyon kicsire (több tucatnyi atomnyi szélesre) gyártották, így több milliárd darabot lehet belőlük elhelyezni egy kis számítógépes chipben.