Tranzistor

Tranzistor je elektronska komponenta, ki se lahko uporablja kot del ojačevalnika ali kot stikalo. Izdelan je iz polprevodniškega materiala. Tranzistorje najdemo v večini elektronskih naprav. Tranzistor je bil po triodni cevi velik napredek, saj je za preklapljanje ali ojačevanje drugega elektronskega toka porabil veliko manj električne energije in trajal več let dlje.

Tranzistor se lahko uporablja za različne stvari, vključno z ojačevalniki in digitalnimi stikali za računalniške mikroprocesorje. Pri digitalnem delu se večinoma uporabljajo tranzistorji MOSFET. Nekateri tranzistorji so posamično pakirani, predvsem zato, da lahko prenesejo veliko moč. Večina tranzistorjev je v integriranih vezjih.

Nekaj vrst posamezno pakiranih tranzistorjev

Kako delujejo

Tranzistorji imajo tri sponke: vrata, odvod in izvor (pri bipolarnem tranzistorju se žice imenujejo emitor, kolektor in baza). Če je izvor (ali emitor) priključen na negativno sponko baterije, odvod (ali kolektor) pa na pozitivno sponko, v tokokrog ne bo tekla elektrika (če imate v seriji s tranzistorjem samo svetilko). Če pa se dotaknete vrat in odvodnika skupaj, bo tranzistor prepuščal elektriko. To je zato, ker so vrata pozitivno nabita, pozitivni elektroni potisnejo druge pozitivne elektrone v tranzistorju in prepuščajo negativne elektrone. Tranzistor lahko deluje tudi, kadar so vrata samo pozitivno nabita, zato se ni treba dotikati odvodnika.

Vizualizacija

Delovanje tranzistorja si lahko preprosto predstavljamo kot cev z ostrim zavojem, ki zaustavlja pretok vode. Voda so elektroni, in ko pozitivno napolnite vrata, se cev odvije in voda lahko teče.

Osnovno vezje Darlingtonovega tranzistorja je sestavljeno iz dveh bipolarnih tranzistorjev, ki sta povezana emitor z bazo, tako da delujeta kot en tranzistor. Eden od tranzistorjev je priključen tako, da nadzoruje tok v bazo drugega tranzistorja. To pomeni, da lahko z zelo majhno količino toka v bazo nadzorujete enako količino toka.

Ko je osrednji zatič napajan, lahko teče elektrika.

Simbol vezja Darlingtonovega tranzistorja. "B" pomeni bazo, "C" pomeni kolektor, "E" pa emitor.

Uporablja

Ko so vrata P-kanala MOSFET-a pozitivno nabita, skozi njih teče elektrika, kar je uporabno za elektroniko, ki zahteva vklop stikala, zato je to elektronsko stikalo. To je konkurenca mehanskemu stikalu, ki zahteva stalen pritisk sile.

V MOSFET-u, ki se uporablja kot ojačevalnik, tranzistorji prevzemajo tok iztoka in izvira, in ker je tok iztoka veliko večji od toka iztoka, se pogosto zgodi, da se tok iztoka poveča na vrednost izvorov, kar ga okrepi.

Materiali

Tranzistorji so izdelani iz polprevodniških kemičnih elementov, običajno iz silicija, ki v periodnem sistemu elementov spada v sodobno skupino 14 (nekdanja skupina IV). Germanij, še en element iz skupine 14, se uporablja skupaj s silicijem v specializiranih tranzistorjih. Raziskovalci proučujejo tudi tranzistorje iz posebnih oblik ogljika. Tranzistorje je mogoče izdelati tudi iz spojin, kot je galijev arzenid.

Zgodovina

Tranzistor ni bil prva naprava s tremi priključki. Trioda je 50 let prej služila istemu namenu kot tranzistor. Vakuumske cevi so bile pomembne v gospodinjski tehnologiji pred tranzistorji. Žal so bile elektronke velike in krhke, porabile so veliko energije in niso dolgo zdržale. Te težave je rešil tranzistor.

Za izum tranzistorja leta 1947 so bili zaslužni trije fiziki: Brattain, John Bardeen in William Shockley, ki so prispevali največ.

Pomembnost

Tranzistor je danes zelo pomembna komponenta. Če ne bi bilo tranzistorja, bi bile naprave, kot so mobilni telefoni in računalniki, povsem drugačne ali pa sploh ne bi bile izumljene. Tranzistorji so zelo majhni (široki nekaj deset atomov), tako da jih je mogoče v majhen računalniški čip vgraditi na milijarde.