Tranzystor

Tranzystor jest elementem elektronicznym, który może być używany jako część wzmacniacza lub jako przełącznik. Jest on wykonany z materiału półprzewodnikowego. Tranzystory znajdują się w większości urządzeń elektronicznych. Tranzystor stanowił duży postęp po lampie triodowej, zużywając znacznie mniej energii elektrycznej i działając o wiele lat dłużej, do przełączania lub wzmacniania innego prądu elektronicznego.

Tranzystor może być używany do wielu różnych rzeczy, w tym wzmacniaczy i przełączników cyfrowych dla mikroprocesorów komputerowych. W pracy cyfrowej używa się głównie MOSFET-ów. Niektóre tranzystory są pakowane pojedynczo, głównie po to, aby mogły obsługiwać duże moce. Większość tranzystorów znajduje się wewnątrz układów scalonych.

Kilka typów indywidualnie pakowanych tranzystorów

Jak działają

Tranzystory mają trzy zaciski: bramkę, dren i źródło (w tranzystorze bipolarnym przewody te można nazwać emiterem, kolektorem i bazą). Kiedy źródło (emiter) jest podłączone do ujemnego bieguna baterii, a dren (kolektor) do bieguna dodatniego, w obwodzie nie popłynie prąd (jeśli masz tylko lampę w szeregu z tranzystorem). Jeśli jednak zetkniemy razem bramkę i dren, tranzystor przepuści prąd. Dzieje się tak dlatego, że gdy bramka jest naładowana dodatnio, dodatnie elektrony będą wypychać inne dodatnie elektrony w tranzystorze, pozwalając na przepływ ujemnych elektronów. Tranzystor może również działać, gdy bramka jest naładowana dodatnio, więc nie musi dotykać drenu.

Wizualizacja

Łatwy sposób myślenia o tym jak działa tranzystor to jak wąż z ostrym zakrętem, który nie pozwala wodzie przejść. Woda to elektrony, a kiedy naładujesz dodatnio bramkę, rozchyla ona wąż, pozwalając wodzie płynąć.

Podstawowy obwód tranzystora Darlingtona jest utworzony z dwóch tranzystorów bipolarnych połączonych emiterem do bazy tak, że działają jak jeden tranzystor. Jeden z tranzystorów jest podłączony tak, że kontroluje prąd płynący do bazy drugiego tranzystora. Oznacza to, że można kontrolować tę samą ilość prądu przy bardzo małej ilości prądu płynącego do bazy.

Kiedy środkowy pin jest zasilany, zasilanie może płynąć.

Symbol obwodu tranzystora Darlingtona. B" oznacza bazę, "C" - kolektor, a "E" - emiter.

Korzysta z

Kiedy bramka P-kanałowego MOSFETu jest naładowana dodatnio, prąd elektryczny przepływa przez nią, jest to przydatne w elektronice, która wymaga włączenia przełącznika, dzięki czemu jest to przełącznik elektroniczny. To rywalizuje z przełącznikiem mechanicznym, który wymaga stałej siły nacisku na niego.

W MOSFET-ach stosowanych jako wzmacniacz, tranzystory pobierają prąd drenu i źródła, a ponieważ prąd źródła jest znacznie większy od prądu drenu, często zdarza się, że prąd drenu rośnie do wartości prądu źródła, wzmacniając go.

Materiały

Tranzystory wykonane są z półprzewodnikowych pierwiastków chemicznych, najczęściej z krzemu, który należy do nowoczesnej grupy 14 (dawniej IV grupa) w układzie okresowym pierwiastków. German, inny pierwiastek z grupy 14, jest używany razem z krzemem w wyspecjalizowanych tranzystorach. Naukowcy badają również tranzystory wykonane ze specjalnych form węgla. Tranzystory mogą być również wykonane z takich związków jak arsenek galu.

Historia

Tranzystor nie był pierwszym urządzeniem trójkońcówkowym. Trioda służyła do tego samego celu co tranzystor 50 lat wcześniej. Lampy próżniowe były ważne w technologii domowej przed tranzystorami. Niestety, lampy były duże i delikatne, zużywały dużo energii i nie działały zbyt długo. Tranzystor rozwiązał te problemy.

Wynalezienie tranzystora w 1947 roku przypisuje się trzem fizykom: Walter H. Brattain, John Bardeen i William Shockley, którzy wnieśli największy wkład.

Znaczenie

Tranzystor jest dziś bardzo ważnym elementem. Gdyby nie tranzystor, urządzenia takie jak telefony komórkowe i komputery byłyby zupełnie inne, a być może w ogóle by ich nie wynaleziono. Tranzystory stały się bardzo małe (o szerokości kilkudziesięciu atomów), dzięki czemu miliardy z nich można umieścić w małym układzie scalonym komputera.