Τρανζίστορ

Το τρανζίστορ είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέρος ενός ενισχυτή ή ως διακόπτης. Κατασκευάζεται από ημιαγωγικό υλικό. Τα τρανζίστορ βρίσκονται στις περισσότερες ηλεκτρονικές συσκευές. Το τρανζίστορ ήταν μια σημαντική εξέλιξη μετά την τριοδική λυχνία, με τη χρήση πολύ λιγότερης ηλεκτρικής ενέργειας, και με διάρκεια ζωής πολλά χρόνια μεγαλύτερη, για να αλλάξει ή να ενισχύσει ένα άλλο ηλεκτρονικό ρεύμα.

Το τρανζίστορ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια ποικιλία διαφορετικών πραγμάτων, συμπεριλαμβανομένων ενισχυτών και ψηφιακών διακοπτών για μικροεπεξεργαστές υπολογιστών. Οι ψηφιακές εργασίες χρησιμοποιούν ως επί το πλείστον MOSFET. Ορισμένα τρανζίστορ είναι ατομικά συσκευασμένα, κυρίως για να μπορούν να διαχειριστούν υψηλή ισχύ. Τα περισσότερα τρανζίστορ βρίσκονται μέσα σε ολοκληρωμένα κυκλώματα.

Μερικοί τύποι τρανζίστορ σε ατομική συσκευασία

Πώς λειτουργούν

Τα τρανζίστορ έχουν τρεις ακροδέκτες: την πύλη, την αποστράγγιση και την πηγή (σε ένα διπολικό τρανζίστορ, τα καλώδια μπορούν να ονομάζονται εκπομπός, συλλέκτης και βάση). Όταν η πηγή (ή ο εκπομπός) είναι συνδεδεμένη με τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας και η αποστράγγιση (ή ο συλλέκτης) με τον θετικό πόλο, δεν θα ρέει ηλεκτρικό ρεύμα στο κύκλωμα (αν έχετε μόνο μια λάμπα σε σειρά με το τρανζίστορ). Όταν όμως αγγίξετε την πύλη και την αποστράγγιση μαζί, το τρανζίστορ θα αφήσει να περάσει ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν η πύλη είναι θετικά φορτισμένη, τα θετικά ηλεκτρόνια θα σπρώξουν άλλα θετικά ηλεκτρόνια στο τρανζίστορ αφήνοντας τα αρνητικά ηλεκτρόνια να περάσουν. Το τρανζίστορ μπορεί επίσης να λειτουργήσει όταν η πύλη είναι απλώς θετικά φορτισμένη, οπότε δεν χρειάζεται να αγγίζει την αποστράγγιση.

Οπτικοποίηση

Ένας εύκολος τρόπος για να σκεφτείτε πώς λειτουργεί ένα τρανζίστορ είναι σαν ένας σωλήνας με μια απότομη καμπή που εμποδίζει το νερό να περάσει. Το νερό είναι τα ηλεκτρόνια, και όταν φορτίζετε θετικά την πύλη, η πύλη ξεκαμπυλώνει τον σωλήνα, αφήνοντας το νερό να ρέει.

Το βασικό κύκλωμα τρανζίστορ Darlington σχηματίζεται από δύο διπολικά τρανζίστορ συνδεδεμένα με εκπομπό στη βάση, ώστε να λειτουργούν ως ένα τρανζίστορ. Το ένα από τα τρανζίστορ είναι συνδεδεμένο έτσι ώστε να ελέγχει το ρεύμα στη βάση του άλλου τρανζίστορ. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να ελέγχετε την ίδια ποσότητα ρεύματος με πολύ μικρή ποσότητα ρεύματος που πηγαίνει στη βάση.

Όταν ο κεντρικός ακροδέκτης τροφοδοτείται με ρεύμα, η τροφοδοσία μπορεί να ρέει.

Το κυκλωματικό σύμβολο ενός τρανζίστορ Darlington. Το "B" συμβολίζει τη βάση, το "C" συμβολίζει τον συλλέκτη και το "E" συμβολίζει τον εκπομπό.

Χρησιμοποιεί το

Όταν η πύλη ενός MOSFET P-καναλιού είναι θετικά φορτισμένη, η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσα από αυτό, κάτι που είναι χρήσιμο για τα ηλεκτρονικά συστήματα που απαιτούν την ενεργοποίηση ενός διακόπτη, καθιστώντας το έτσι έναν ηλεκτρονικό διακόπτη. Αυτό ανταγωνίζεται τον μηχανικό διακόπτη, ο οποίος απαιτεί μια σταθερή δύναμη που τον πιέζει.

Σε ένα MOSFET που χρησιμοποιείται ως ενισχυτής, τα τρανζίστορ παίρνουν τη ροή της αποστράγγισης και της πηγής, και δεδομένου ότι το ρεύμα της πηγής είναι πολύ μεγαλύτερο από το ρεύμα της αποστράγγισης, είναι σύνηθες το ρεύμα της αποστράγγισης να αυξάνεται στην τιμή της πηγής, ενισχύοντάς την.

Υλικά

Τα τρανζίστορ κατασκευάζονται από χημικά στοιχεία ημιαγωγών, συνήθως πυρίτιο, το οποίο ανήκει στη σύγχρονη ομάδα 14 (πρώην ομάδα IV) του περιοδικού πίνακα των στοιχείων. Το γερμάνιο, ένα άλλο στοιχείο της ομάδας 14, χρησιμοποιείται μαζί με το πυρίτιο σε εξειδικευμένα τρανζίστορ. Οι ερευνητές μελετούν επίσης τρανζίστορ από ειδικές μορφές άνθρακα. Τα τρανζίστορ μπορούν επίσης να κατασκευαστούν από ενώσεις όπως το αρσενιούχο γάλλιο.

Ιστορία

Το τρανζίστορ δεν ήταν η πρώτη διάταξη τριών ακροδεκτών. Η τρίοδος εξυπηρετούσε τον ίδιο σκοπό με το τρανζίστορ 50 χρόνια νωρίτερα. Οι λυχνίες κενού ήταν σημαντικές στην οικιακή τεχνολογία πριν από τα τρανζίστορ. Δυστυχώς, οι λυχνίες ήταν μεγάλες και εύθραυστες, κατανάλωναν πολλή ενέργεια και δεν διαρκούσαν πολύ. Το τρανζίστορ έλυσε αυτά τα προβλήματα.

Τρεις φυσικοί πιστώθηκαν την εφεύρεση του τρανζίστορ το 1947: Walter H. Brattain, John Bardeen και William Shockley, οι οποίοι συνέβαλαν τα μέγιστα.

Σημασία

Το τρανζίστορ είναι ένα πολύ σημαντικό στοιχείο σήμερα. Αν δεν υπήρχε το τρανζίστορ, συσκευές όπως τα κινητά τηλέφωνα και οι υπολογιστές θα ήταν πολύ διαφορετικές, ή μπορεί να μην είχαν εφευρεθεί καθόλου. Τα τρανζίστορ έχουν γίνει πολύ μικρά (με πλάτος δεκάδων ατόμων), ώστε δισεκατομμύρια από αυτά να μπορούν να τοποθετηθούν σε ένα μικρό τσιπ υπολογιστή.