Vi forklarer hva en transistor er, dens opprinnelse og hvordan den fungerer. Også typene transistorer og deres integrerte kretser.
Hva er en transistor?
Det kalles en transistor (fra engelsk:transfer resystor, "Overføringsmotstand") til en type halvleder elektronisk enhet, i stand til å modifisere et elektrisk utgangssignal som respons på et inngangssignal, som tjener som en forsterker, bryter, oscillator eller likeretter for dette.
Det er en type enhet som vanligvis brukes i mange enheter, for eksempel klokker, lamper, tomografer, mobiltelefoner, radioer, TV-er og fremfor alt som en komponent i integrerte kretser (brikker eller mikrobrikker).
Transistorer har sitt opphav i behovet for å kontrollere flyten av elektrisk strøm i ulike applikasjoner, som en del av utviklingen av feltet av elektronikk. Dens direkte forgjenger var et apparat som ble oppfunnet av Julius Edgar Lilienfeld i Canada i 1925, men det ville ikke være før midten av århundret da det kunne implementeres ved bruk av halvledermaterialer (i stedet for vakuumrør).
De første prestasjonene i denne forbindelse besto i å utvide kraften til et elektrisk signal ved å lede det gjennom to gullstag påført en germaniumkrystall.
Transistornavnet ble foreslått av den amerikanske ingeniøren John R. Pierce, fra de første modellene designet av Bell Laboratories. Den første kontakttransistoren dukket opp i Tyskland i 1948, mens den første høyfrekvente transistoren ble oppfunnet i 1953 i USA.
Dette var de første skrittene mot den elektroniske eksplosjonen i andre halvdel av 1900-tallet, som blant annet muliggjorde utviklingen av datamaskiner.
Materialer som germanium (Ge), silisium (Si), galliumarsenid (GaAs) eller legeringer av silisium og germanium eller silisium og aluminium brukes i konstruksjonen av transistorer i dag. Avhengig av materialet som brukes, vil enheten være i stand til å motstå en viss mengde elektrisk spenning og en temperatur motstand oppvarming maksimum.
Hvordan fungerer en transistor?
Transistorer opererer på en strømflyt, fungerer som forsterkere (mottar et svakt signal og genererer et sterkt) eller som brytere (mottar et signal og skjærer det av) av samme. Dette skjer avhengig av hvilken av de tre posisjonene en transistor opptar på et bestemt tidspunkt, og hvilke er:
- I aktiv. Et variabelt strømnivå (mer eller mindre strøm) tillates å passere.
- Seksjonelt. Den lar ikke den elektriske strømmen passere.
- I metning. Den lar all strømmen av elektrisk strøm passere (maksimal strøm).
I denne forstand fungerer transistoren som en stoppekran i et rør: hvis den er helt åpen, slipper den inn all strømmen av Vann, hvis den er lukket slipper den ikke noe forbi, og i mellomposisjonene slipper den mer eller mindre vann.
Nå består hver transistor av tre elementer: base, kollektor og emitter. Den første er den som formidler mellom emitteren (hvor strømmen kommer inn) og kollektoren (hvor strømmen går). Og det gjør det i sin tur aktivert av en lavere elektrisk strøm, forskjellig fra den som moduleres av transistoren.
På denne måten, hvis basen ikke mottar strøm, er transistoren plassert i avskjæringsposisjon; hvis den mottar en mellomstrøm, vil basen åpne strømmen med en viss mengde; og hvis basen mottar nok strøm, vil demningen åpne seg helt og den fullmodulerte strømmen vil passere gjennom.
Det er således forstått at transistoren fungerer som en måte å kontrollere mengden av elektrisitet som skjer på et bestemt tidspunkt, og dermed tillater konstruksjonen av logiske sammenhenger for sammenkobling.
Typer transistorer
Det finnes flere typer transistorer:
- Punktkontakt transistor. Også kalt "kontaktspiss", det er den eldste typen transistor og opererer på en germaniumbase. Det var en revolusjonerende oppfinnelse, selv om den var vanskelig å produsere, sprø og bråkete. I dag brukes den ikke lenger.
- Bipolar junction transistor. Produsert på en krystall av halvledermateriale, som er forurenset på en selektiv og kontrollert måte med atomer av arsen eller fosfor (donorer av elektroner), og genererer dermed base-, emitter- og kollektorregionene.
- Felteffekttransistor. I dette tilfellet brukes en silisiumstang eller en annen lignende halvleder, i hvis terminaler er det etablert ohmske terminaler, og fungerer dermed med positiv spenning.
- Fototransistorer. De kalles på denne måten til de følsomme transistorene til lys, i spektra nær det synlige. Slik at de kan betjenes ved hjelp av elektromagnetiske bølger på avstand.
Integrerte kretser
Integrerte kretser er bedre kjent som brikker eller mikrobrikker, og de er små strukturer av silisium eller andre halvledere, i en innkapsling plast keramikk, som vi vanligvis finner i de elektroniske panelene til forskjellige enheter (datamaskiner, kalkulatorer, fjernsyn, etc.).
Disse kretsene består av mange små transistorer og motstander plassert på et ark, for å effektivt utføre oppgaver med å manipulere et elektrisk signal, som f. forsterkning.