Pojasnimo, kaj je tranzistor, njegov izvor in kako deluje. Tudi vrste tranzistorjev in njihova integrirana vezja.
Kaj je tranzistor?
Imenuje se tranzistor (iz angleščine:transfer resystor, "prenosni upor") na vrsto polprevodniške elektronske naprave, ki je sposobna spreminjati električni izhodni signal kot odziv na vhodni signal, ki služi kot ojačevalnik, stikalo, oscilator ali usmernik.
Je vrsta naprave, ki se običajno uporablja v številnih napravah, kot so ure, svetilke, tomografi, mobilni telefoni, radijski sprejemniki, televizorji predvsem pa kot sestavni del integriranih vezij (čipov ali mikročipov).
Tranzistorji izvirajo iz potrebe po nadzoru pretoka električni tok v različnih aplikacijah, kot del razvoja področja elektronika. Njegov neposredni predhodnik je bil aparat, ki ga je leta 1925 v Kanadi izumil Julius Edgar Lilienfeld, vendar bi ga lahko izvajali s polprevodniškimi materiali (namesto vakuumskih cevi) šele sredi stoletja.
Prvi dosežki v zvezi s tem so bili razširitev moči električnega signala s prevajanjem skozi dva zlata opornika, nanesena na germanijev kristal.
Ime tranzistorja je predlagal ameriški inženir John R. Pierce iz prvih modelov, ki jih je zasnoval Bell Laboratories. Prvi kontaktni tranzistor se je pojavil v Nemčiji leta 1948, prvi visokofrekvenčni tranzistor pa so izumili leta 1953 v ZDA.
To so bili prvi koraki k elektronski eksploziji druge polovice 20. stoletja, ki je med drugim omogočila razvoj računalniki.
Danes se pri gradnji tranzistorjev uporabljajo materiali, kot so germanij (Ge), silicij (Si), galijev arzenid (GaAs) ali zlitine silicija in germanija ali silicija in aluminija. Glede na uporabljeni material bo naprava zdržala določeno količino električne napetosti in a temperaturo maksimalna odpornost na ogrevanje.
Kako deluje tranzistor?
Tranzistorji delujejo na tokovnem toku, delujejo kot ojačevalniki (sprejemajo šibek signal in ustvarjajo močnega) ali kot stikala (sprejemajo signal in ga izklopijo) istega. To se zgodi glede na to, kateri od treh položajev tranzistor v določenem trenutku zaseda in kateri so:
- V aktivni. Spremenljiva raven toka (več ali manj toka) je dovoljena skozi.
- Sekcijski. Ne prepušča električnega toka.
- V nasičenosti. Omogoča prehod celotnega toka električnega toka (maksimalni tok).
V tem smislu tranzistor deluje kot zaporna pipa v cevi: če je popolnoma odprt, prepusti ves tok Voda, če je zaprta ne prepušča ničesar, v svojih vmesnih položajih pa prepušča več ali manj vode.
Zdaj je vsak tranzistor sestavljen iz treh elementov: baze, kolektorja in oddajnika. Prvi je tisti, ki posreduje med emiterjem (kjer vstopi tok) in kolektorjem (kjer tokovni tok zapusti). In to počne, nato pa ga aktivira nižji električni tok, ki se razlikuje od tistega, ki ga modulira tranzistor.
Na ta način, če baza ne prejema toka, se tranzistor nahaja v položaju izklopa; če prejme vmesni tok, bo baza odprla tok za določeno količino; in če baza prejme dovolj toka, se bo jez popolnoma odprl in skozi njo bo prešel polni modulirani tok.
Tako se razume, da tranzistor deluje kot način nadzora količine elektrika ki se zgodi v določenem trenutku, kar omogoča gradnjo logičnih odnosov medsebojne povezanosti.
Vrste tranzistorjev
Obstaja več vrst tranzistorjev:
- Točkovni kontaktni tranzistor. Imenuje se tudi "kontaktna konica", je najstarejši tip tranzistorja in deluje na osnovi germanija. To je bil revolucionaren izum, čeprav je bil težak za izdelavo, krhek in hrupen. Danes se ne uporablja več.
- Bipolarni tranzistor. Proizvedeno na kristalu iz polprevodniškega materiala, ki je na selektiven in nadzorovan način kontaminiran z atomi arzena ali fosforja (donatorji elektronov), s čimer nastane baza, emiter in kolektor.
- Tranzistor z učinkom polja. V tem primeru se uporablja silikonska palica ali kakšen drug podoben polprevodnik, v katerega so vstavljene ohmske sponke in tako delujejo s pozitivno napetostjo.
- Fototranzistorji. Tako se imenujejo občutljivi tranzistorji na svetloba, v spektrih blizu vidnega. Tako da jih je mogoče upravljati z elektromagnetnimi valovi na daljavo.
Integrirana vezja
Integrirana vezja so bolj znana kot čipi ali mikročipi in so majhne strukture iz silicija ali drugih polprevodnikov v enkapsulaciji plastike keramika, ki jo običajno najdemo v elektronskih ploščah različnih naprav (računalniki, kalkulatorji, televizorji itd.).
Ta vezja so sestavljena iz številnih drobnih tranzistorjev in uporov, nameščenih na list, za učinkovito izvajanje nalog manipulacije električnega signala, kot je npr. ojačanje.