Tranzystory: jakie są i jak działają?

Tranzystor to element elektroniczny stosowany w obwodzie do sterowania dużą ilością obecny lub Napięcie z niewielką ilością napięcia lub prądu. Oznacza to, że można go używać do wzmacniania lub przełączania (prostowania) sygnałów elektrycznych lub mocy, co pozwala na stosowanie go w szerokiej gamie urządzeń elektronicznych.

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

Pierwszy praktyczny tranzystor punktowy został zbudowany w 1948 roku przez Williama Bradforda Shockleya, Johna Bardeen i Waltera House Brattaina. Patenty na koncepcję tranzystora pochodzą z 1928 r. 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 z 1956 roku.

Istnieją zasadniczo dwa podstawowe typy tranzystorów punktowo-kontaktowych:

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 elektrody ujemnej (np. baterii, z którą jest połączony) w kierunku dodatniej. Inne półprzewodniki będą p-typ, w którym to przypadku elektrony wypełniają „dziury” w atomowych powłokach elektronowych, co oznacza, że ​​zachowuje się tak, jakby cząsteczka dodatnia przemieszczała się z elektrody dodatniej do elektrody ujemnej. Typ zależy od struktury atomowej określonego materiału półprzewodnikowego.

Teraz rozważ npn tranzystor. Każdy koniec tranzystora jest nmateriał półprzewodnikowy typu i między nimi jest pmateriał półprzewodnikowy. Jeśli wyobrażasz sobie takie urządzenie podłączone do baterii, zobaczysz, jak działa tranzystor:

• nregion typu dołączony do ujemnego końca baterii pomaga napędzać elektrony na środek pregion typu.
• nregion typu dołączony do dodatniego końca baterii pomaga w powolnym elektronie wychodzącym z pregion typu.
• p-typ regionu w centrum robi jedno i drugie.

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

W porównaniu do rury próżniowe używane wcześniej tranzystor był niesamowitym postępem. Mniejszy rozmiar tranzystora można łatwo wyprodukować tanio w dużych ilościach. Miały także różne zalety operacyjne, których jest zbyt wiele, by je tutaj wymienić.

Niektórzy uważają tranzystor za największy pojedynczy wynalazek XX wieku, odkąd tak bardzo otworzył się na drodze do innych udoskonaleń elektronicznych. Praktycznie każde nowoczesne urządzenie elektroniczne ma tranzystor jako jeden z podstawowych elementów aktywnych. Ponieważ są budulcem mikroczipów, komputer, telefony i inne urządzenia nie mogłyby istnieć bez tranzystorów.

Istnieje wiele różnych typów tranzystorów, które zostały opracowane od 1948 roku. Oto lista (niekoniecznie wyczerpująca) różnych rodzajów tranzystorów:

• Tranzystor bipolarny (BJT)
• Tranzystor polowy (FET)
• Tranzystor bipolarny heterozłączowy
• Tranzystor jednozłączowy
• Podwójny FET
• Tranzystor lawinowy
• Tranzystor cienkowarstwowy
• Tranzystor Darlington
• Tranzystor balistyczny
• FinFET
• Tranzystor z ruchomą bramką
• Tranzystor z odwróconym efektem T.
• Tranzystor obrotowy
• Tranzystor fotograficzny
• Tranzystor bipolarny z izolowaną bramką
• Tranzystor jednoelektronowy
• Tranzystor nanofluidowy
• Tranzystor trigate (prototyp Intel)
• FET wrażliwy na jony
• Szybka zwrotna dioda epitaksalna FET (FREDFET)
• Półprzewodnikowy FET elektrolit-tlenek (EOSFET)

Edytowany przez Dr Anne Marie Helmenstine