Vi forklarer, hvad en transistor er, dens oprindelse og hvordan den fungerer. Også typerne af transistorer og deres integrerede kredsløb.
Hvad er en transistor?
Det kaldes en transistor (fra engelsk:transfer resystor, "Overførselsmodstand") til en type halvleder elektronisk enhed, der er i stand til at modificere et elektrisk udgangssignal som svar på et indgangssignal, der tjener som en forstærker, switch, oscillator eller ensretter deraf.
Det er en type enhed, der almindeligvis bruges i mange enheder, såsom ure, lamper, tomografer, mobiltelefoner, radioer, fjernsyn og frem for alt som en del af integrerede kredsløb (chips eller mikrochips).
Transistorer har deres oprindelse i behovet for at kontrollere strømmen af elektrisk strøm i forskellige applikationer, som en del af udviklingen af feltet af elektronik. Dens direkte forgænger var et apparat opfundet af Julius Edgar Lilienfeld i Canada i 1925, men det ville først være i midten af århundredet, hvor det kunne implementeres ved hjælp af halvledermaterialer (i stedet for vakuumrør).
De første resultater i denne henseende bestod i at udvide kraften af et elektrisk signal ved at lede det gennem to guldstivere påført en germaniumkrystal.
Transistornavnet blev foreslået af den amerikanske ingeniør John R. Pierce, fra de første modeller designet af Bell Laboratories. Den første kontakttransistor dukkede op i Tyskland i 1948, mens den første højfrekvente transistor blev opfundet i 1953 i USA.
Dette var de første skridt hen imod den elektroniske eksplosion i anden halvdel af det 20. århundrede, som blandt meget andet muliggjorde udviklingen af computere.
Materialer som germanium (Ge), silicium (Si), galliumarsenid (GaAs) eller legeringer af silicium og germanium eller silicium og aluminium bruges i konstruktionen af transistorer i dag. Afhængigt af det anvendte materiale vil enheden være i stand til at modstå en vis mængde elektrisk spænding og en temperatur modstand opvarmning maksimum.
Hvordan fungerer en transistor?
Transistorer fungerer på et strømflow, fungerer som forstærkere (modtager et svagt signal og genererer et stærkt) eller som kontakter (modtager et signal og afbryder det) af samme. Dette sker afhængigt af hvilken af de tre positioner en transistor indtager på et bestemt tidspunkt, og hvilke er:
- I aktiv. Et variabelt strømniveau (mere eller mindre strøm) tillades at passere igennem.
- Snittet. Den lader ikke den elektriske strøm passere.
- I mætning. Det tillader al strømmen af elektrisk strøm at passere (maksimal strøm).
I denne forstand fungerer transistoren som en stophane i et rør: hvis den er helt åben, lukker den hele flowet ind i Vand, hvis den er lukket, lader den intet passere, og i sine mellemstillinger lader den mere eller mindre vand passere.
Nu er hver transistor opbygget af tre elementer: base, kollektor og emitter. Den første er den, der medierer mellem emitteren (hvor strømmen kommer ind) og kollektoren (hvor strømmen forlader). Og det gør det til gengæld aktiveret af en lavere elektrisk strøm, forskellig fra den, der moduleres af transistoren.
På denne måde, hvis basen ikke modtager strøm, er transistoren placeret i afskæringspositionen; hvis den modtager en mellemstrøm, vil basen åbne strømmen med en vis mængde; og hvis basen modtager nok strøm, så åbner dæmningen helt, og den fulde modulerede strøm vil passere igennem.
Det er således underforstået, at transistoren fungerer som en måde at styre mængden af elektricitet det sker på et bestemt tidspunkt, hvilket tillader konstruktionen af logiske sammenhænge.
Typer af transistorer
Der er flere typer transistorer:
- Punktkontakt transistor. Også kaldet "kontaktspids", det er den ældste type transistor og fungerer på en germanium base. Det var en revolutionerende opfindelse, selvom den var svær at fremstille, skør og støjende. I dag bruges den ikke længere.
- Bipolær junction transistor. Fremstillet på en krystal af halvledermateriale, som er forurenet på en selektiv og kontrolleret måde med atomer af arsen eller fosfor (donorer af elektroner), hvilket genererer basis-, emitter- og kollektorregionerne.
- Felteffekt transistor. I dette tilfælde bruges en siliciumstang eller en anden lignende halvleder, i hvis terminaler der er etableret ohmske terminaler, der således fungerer ved positiv spænding.
- Fototransistorer. De kaldes på denne måde til de følsomme transistorer til lys, i spektre tæt på det synlige. Så de kan betjenes ved hjælp af elektromagnetiske bølger på afstand.
Integrerede kredsløb
Integrerede kredsløb er bedre kendt som chips eller mikrochips, og de er små strukturer af silicium eller andre halvledere, i en indkapsling plast keramik, som vi normalt finder i de elektroniske paneler på forskellige enheder (computere, lommeregnere, fjernsyn osv.).
Disse kredsløb består af adskillige små transistorer og modstande placeret på et ark for effektivt at udføre opgaver med at manipulere et elektrisk signal, som f.eks. forstærkning.