Selitämme, mikä transistori on, sen alkuperä ja miten se toimii. Myös transistorien tyypit ja niiden integroidut piirit.
Mikä on transistori?
Sitä kutsutaan transistoriksi (englanniksi:transfer resystor, "Siirtovastus") eräänlaiseen puolijohdeelektroniikkalaitteeseen, joka pystyy muuttamaan sähköistä lähtösignaalia vasteena tulosignaalille ja joka toimii sen vahvistimena, kytkimenä, oskillaattorina tai tasasuuntaajana.
Se on laitetyyppi, jota käytetään yleisesti monissa laitteissa, kuten kelloissa, lampuissa, tomografeissa, matkapuhelimissa, radioissa, televisiot ja ennen kaikkea integroitujen piirien (sirujen tai mikrosirujen) osana.
Transistorit ovat peräisin tarpeesta ohjata virtausta sähkövirta erilaisissa sovelluksissa osana alan kehitystä elektroniikka. Sen suora edeltäjä oli Julius Edgar Lilienfeldin Kanadassa vuonna 1925 keksimä laite, mutta vasta vuosisadan puolivälissä se voitiin toteuttaa käyttämällä puolijohdemateriaaleja (tyhjiöputkien sijaan).
Ensimmäiset saavutukset tässä suhteessa olivat sähköisen signaalin tehon laajentaminen johtamalla se kahden germaniumkiteen kultatuen läpi.
Transistorin nimen ehdotti amerikkalainen insinööri John R. Pierce ensimmäisistä Bell Laboratoriesin suunnittelemista malleista. Ensimmäinen kosketustransistori ilmestyi Saksassa vuonna 1948, kun taas ensimmäinen suurtaajuustransistori keksittiin vuonna 1953 Yhdysvalloissa.
Nämä olivat ensimmäiset askeleet kohti 1900-luvun toisen puoliskon elektroniräjähdystä, joka mahdollisti muun muassa tietokoneita.
Transistorien valmistuksessa käytetään nykyään materiaaleja, kuten germaniumia (Ge), piitä (Si), galliumarsenidia (GaAs) tai piin ja germaniumin seoksia tai piitä ja alumiinia. Käytetystä materiaalista riippuen laite kestää tietyn määrän sähköjännitettä ja a lämpötila vastuslämmitys maksimi.
Miten transistori toimii?
Transistorit toimivat virralla, toimien vahvistimina (vastaanottavat heikon signaalin ja muodostavat vahvan) tai sen kytkiminä (vastaanottavat signaalin ja katkaisevat sen). Tämä tapahtuu riippuen siitä, missä kolmesta asennosta transistori on tietyllä hetkellä, ja mitkä ovat:
- Epäaktiivinen. Vaihtuva virtataso (enemmän tai vähemmän virtaa) saa kulkea läpi.
- Poikkileikkaus. Se ei päästä sähkövirtaa kulkemaan.
- Kyllästyksessä. Se sallii kaiken sähkövirran kulkemisen (maksimivirta).
Tässä mielessä transistori toimii kuin sulkuhana putkessa: jos se on täysin auki, se päästää sisään kaiken virtauksen. Vesi, jos se on kiinni, se ei päästä mitään läpi, ja väliasennoissaan se päästää enemmän tai vähemmän vettä läpi.
Nyt jokainen transistori koostuu kolmesta elementistä: kanta, kollektori ja emitteri. Ensimmäinen on se, joka välittää emitterin (johon virtaus tulee) ja kollektorin (josta virta lähtee) välillä. Ja se puolestaan aktivoituu pienemmällä sähkövirralla, joka on erilainen kuin transistorin moduloima sähkövirta.
Tällä tavalla, jos tukiasema ei vastaanota virtaa, transistori sijaitsee katkaisuasennossa; jos se vastaanottaa välivirran, pohja avaa virtauksen tietyllä määrällä; ja jos alusta saa tarpeeksi virtaa, pato avautuu kokonaan ja täysi moduloitu virta kulkee läpi.
Näin ollen ymmärretään, että transistori toimii tapana ohjata määrää sähköä joka tapahtuu tietyllä hetkellä, mikä mahdollistaa loogisten yhteyksien rakentamisen.
Transistorien tyypit
Transistoreja on useita tyyppejä:
- Pistekontaktitransistori. Sitä kutsutaan myös "kosketinkärjeksi", se on vanhin transistorityyppi ja toimii germaniumpohjalla. Se oli vallankumouksellinen keksintö, vaikka se oli vaikea valmistaa, hauras ja meluisa. Nykyään sitä ei enää käytetä.
- Bipolaarinen liitostransistori. Valmistettu puolijohdemateriaalista, joka on saastunut valikoidulla ja kontrolloidulla tavalla atomeja arseenia tai fosforia (luovuttajia elektroneja), jolloin muodostuu kanta-, emitteri- ja kollektorialueet.
- Kenttäefektitransistori. Tällöin käytetään piitankoa tai muuta vastaavaa puolijohdetta, jonka liittimiin muodostetaan ohmiset liittimet, jotka toimivat siten positiivisella jännitteellä.
- Valotransistorit. Niitä kutsutaan tällä tavalla herkille transistoreille valoa, spektrissä lähellä näkyvää. Jotta niitä voidaan käyttää sähkömagneettisten aaltojen avulla etäältä.
Integroidut piirit
Integroidut piirit tunnetaan paremmin siruina tai mikrosiruina, ja ne ovat pieniä rakenteita piistä tai muista puolijohteista, koteloituina. muovi- keramiikka, jota löydämme yleensä eri laitteiden elektronisista paneeleista (tietokoneet, laskimet, televisiot jne.).
Nämä piirit koostuvat lukuisista pienistä transistoreista ja vastuksista, jotka on sijoitettu levylle, jotta ne suorittavat tehokkaasti sähkösignaalin manipulointitehtäviä, kuten vahvistusta.