Обясняваме какво е транзистор, неговия произход и как работи. Също така, видовете транзистори и техните интегрални схеми.
Какво е транзистор?
Нарича се транзистор (от английски:трансfer reсистор, „Прехвърлящ резистор“) към тип полупроводниково електронно устройство, способно да модифицира електрически изходен сигнал в отговор на входен сигнал, служещо като негов усилвател, ключ, осцилатор или изправител.
Това е тип устройство, което обикновено се използва в много устройства, като часовници, лампи, томографи, мобилни телефони, радиостанции, телевизори и преди всичко като компонент на интегрални схеми (чипове или микрочипове).
Транзисторите произхождат от необходимостта да се контролира потокът на електрически ток в различни приложения, като част от еволюцията на областта на електроника. Негов пряк предшественик е апарат, изобретен от Юлий Едгар Лилиенфелд в Канада през 1925 г., но едва в средата на века може да бъде реализиран с помощта на полупроводникови материали (вместо вакуумни тръби).
Първите постижения в това отношение се състоят в разширяване на мощността на електрическия сигнал чрез провеждането му през две златни подпори, приложени към германиев кристал.
Името на транзистора е предложено от американския инженер Джон Р. Пиърс, от първите модели, проектирани от Bell Laboratories. Първият контактен транзистор се появява в Германия през 1948 г., докато първият високочестотен транзистор е изобретен през 1953 г. в Съединените щати.
Това бяха първите стъпки към електронната експлозия от втората половина на 20 век, която позволи, наред с много други неща, развитието на компютри.
Материали като германий (Ge), силиций (Si), галиев арсенид (GaAs) или сплави на силиций и германий или силиций и алуминий се използват днес при конструирането на транзистори. В зависимост от използвания материал, устройството ще може да издържи на определено количество електрическо напрежение и a температура съпротивление нагряване максимално.
Как работи транзисторът?
Транзисторите работят на токов поток, като работят като усилватели (получават слаб сигнал и генерират силен) или като превключватели (получават сигнал и го изключват) на същия. Това се случва в зависимост от това коя от трите позиции транзисторът заема в определен момент и кои са:
- В активна. Позволено е да преминава променливо ниво на тока (повече или по-малко ток).
- Секционен. Не пропуска електрическия ток.
- В насищане. Той позволява целия поток на електрически ток да премине (максимален ток).
В този смисъл транзисторът работи като спирателен кран в тръба: ако е напълно отворен, той пропуска целия поток на Вода, ако е затворено не пропуска нищо, а в междинните си позиции пропуска повече или по-малко вода.
Сега всеки транзистор се състои от три елемента: база, колектор и емитер. Първият е този, който посредничи между емитера (където влиза токовият поток) и колектора (където напуска токовият поток). И той го прави от своя страна, активиран от по-нисък електрически ток, различен от този, модулиран от транзистора.
По този начин, ако базата не получава ток, транзисторът се намира в изключено положение; ако получи междинен ток, базата ще отвори потока с определено количество; и ако базата получи достатъчно ток, тогава язовирът ще се отвори напълно и целият модулиран ток ще премине през него.
По този начин се разбира, че транзисторът работи като начин за контролиране на количеството електричество това се случва в определен момент, като по този начин позволява изграждането на логически връзки на взаимовръзка.
Видове транзистори
Има няколко вида транзистори:
- Транзистор с точков контакт. Наричан още "контактен накрайник", той е най-старият тип транзистор и работи на германиева основа. Това беше революционно изобретение, въпреки че беше трудно за производство, крехко и шумно. Днес вече не се използва.
- Биполярен преходен транзистор. Произведен върху кристал от полупроводников материал, който е замърсен по селективен и контролиран начин с атоми на арсен или фосфор (донори на електрони), като по този начин се генерират областите на базата, емитера и колектора.
- Полев транзистор. В този случай се използва силиконова пръчка или друг подобен полупроводник, в чиито изводи са установени омични клеми, като по този начин работят с положително напрежение.
- Фототранзистори. Те се наричат така към чувствителните транзистори към светлина, в спектри, близки до видимото. За да могат да се управляват с помощта на електромагнитни вълни от разстояние.
Интегрални схеми
Интегралните схеми са по-известни като чипове или микрочипове и са малки структури от силиций или други полупроводници, в капсула пластмасов керамика, която обикновено срещаме в електронните табла на различни устройства (компютри, калкулатори, телевизори и др.).
Тези схеми са съставени от множество малки транзистори и резистори, поставени върху лист, за ефективно изпълнение на задачи за манипулиране на електрически сигнал, като например усилване.