Ce este un tranzistor?

Un tranzistor este o componentă electronică folosită într-un circuit pentru a controla o cantitate mare de curent sau tensiune cu o cantitate mică de tensiune sau curent. Acest lucru înseamnă că poate fi utilizat pentru a amplifica sau comuta (rectifica) semnale electrice sau de putere, permițându-l să fie utilizat într-o gamă largă de dispozitive electronice.

Face acest lucru prin sandwich-ul unui semiconductor între alte două semiconductoare. Deoarece curentul este transferat pe un material care are în mod normal o rezistență ridicată (adică a rezistor), este un „transfer-rezistor” sau tranzistor.

Primul tranzistor practic de contact a fost construit în 1948 de William Bradford Shockley, John Bardeen și Walter House Brattain. Brevetele pentru conceptul de tranzistor datează încă din 1928 în Germania, deși par să nu fi fost construite niciodată, sau cel puțin nimeni nu a pretins că le-a construit. Cei trei fizicieni au primit Premiul Nobel pentru fizică din 1956 pentru această lucrare.

Structura de bază a tranzistorului punct-contact

Există, în esență, două tipuri de tranzistori de contact punct, NPN tranzistor și pnp tranzistor, unde n și p susțineți negativ și, respectiv, pozitiv. Singura diferență între cele două este aranjarea tensiunilor de părtinire.

Pentru a înțelege cum funcționează un tranzistor, trebuie să înțelegeți cum reacționează semiconductorii la un potențial electric. Unii semiconductori vor fi n-tip sau negativ, ceea ce înseamnă că electronii liberi din material derivă dintr-un electrod negativ (de exemplu, o baterie cu care este conectat) spre pozitiv. Alți semiconductori vor fi p-tip, caz în care electronii umplu „găuri” în carcasele de electroni atomici, ceea ce înseamnă că se comportă ca și cum o particulă pozitivă se deplasează de la electrodul pozitiv la electrodul negativ. Tipul este determinat de structura atomică a materialului semiconductor specific.

Acum, ia în considerare un NPN tranzistor. Fiecare capăt al tranzistorului este un n-material semiconductor de tip și între ele este un p-material semiconductor de tip. Dacă imaginezi un astfel de dispozitiv conectat la o baterie, vei vedea cum funcționează tranzistorul:

• n-regiunea de tip atașată la capătul negativ al bateriei ajută la propulsarea electronilor către mijloc p-regiune tip.
• n-regiunea de tip atașată la capătul pozitiv al bateriei ajută încetinirea electronilor care ies din p-regiune tip.
• p-regiunea de tip din centru face ambele.

Prin variația potențialului în fiecare regiune, atunci puteți afecta drastic rata fluxului de electroni pe tranzistor.

Beneficiile tranzistoarelor

În comparație cu tuburile de vid folosite anterior, tranzistorul a fost un avans uimitor. De dimensiuni mai mici, tranzistorul ar putea fi ușor fabricat ieftin în cantități mari. De asemenea, aveau diverse avantaje operaționale, care sunt prea numeroase pentru a fi menționate aici.

Unii consideră tranzistorul drept cea mai mare invenție a secolului XX, deoarece a deschis atât de mult în calea altor avansări electronice. Practic, fiecare dispozitiv electronic modern are un tranzistor ca una dintre componentele sale active principale. Deoarece sunt blocurile de construcție ale microcipurilor, computerului, telefoanelor și altor dispozitive nu ar putea exista fără tranzistoare.

Alte tipuri de tranzistoare

Există o mare varietate de tipuri de tranzistoare dezvoltate începând cu 1948. Iată o listă (nu neapărat exhaustivă) a diferitelor tipuri de tranzistoare:

• Tranzistor de joncțiune bipolară (BJT)
• Tranzistor cu efect de câmp (FET)
• Tranzistor bipolar hetero-funcțional
• Tranzistor unijuncțional
• FET cu dublă poartă
• Tranzistor de avalanșă
• Tranzistor cu film subțire
• Tranzistor Darlington
• Tranzistor balistic
• FinFET
• Tranzistor poartă plutitoare
• Tranzistor cu efect T inversat
• Transistor rotativ
• Transistor foto
• Tranzistor bipolar de poartă izolat
• Tranzistor cu un singur electron
• Tranzistor nanofluidic
• Tranzistor declanșat (prototip Intel)
• FET sensibil la ioni
• Diodă epitaxală cu inversă rapidă FET (FREDFET)
• Electrolit-Oxid-Semiconductor FET (EOSFET)

Editat de Anne Marie Helmenstine, doctorat.