Tranzistor

Un tranzistor este o componentă electronică care poate fi utilizată ca parte a unui amplificator sau ca întrerupător. Acesta este fabricat dintr-un material semiconductor. Tranzistoarele se găsesc în majoritatea dispozitivelor electronice. Tranzistorul a reprezentat un progres major după tubul triode, utilizând mult mai puțină energie electrică și având o durată de viață mult mai mare cu mulți ani în urmă, pentru a comuta sau amplifica un alt curent electronic.

Tranzistorul poate fi utilizat pentru o varietate de lucruri diferite, inclusiv amplificatoare și comutatoare digitale pentru microprocesoarele de calculator. Lucrările digitale utilizează în principal MOSFET-uri. Unii tranzistoare sunt ambalate individual, în principal pentru a putea gestiona o putere mare. Majoritatea tranzistoarelor se află în interiorul circuitelor integrate.

Câteva tipuri de tranzistoare ambalate individual

Cum funcționează

Tranzistoarele au trei terminale: poarta, drenajul și sursa (la un tranzistor bipolar, firele pot fi numite emițător, colector și bază). Atunci când sursa (sau emițătorul) este conectată la borna negativă a bateriei, iar drenajul (sau colectorul) la borna pozitivă, în circuit nu circulă energie electrică (dacă aveți doar o lampă în serie cu tranzistorul). Dar atunci când atingeți împreună poarta și drena, tranzistorul va lăsa să treacă electricitatea. Acest lucru se datorează faptului că atunci când poarta este încărcată pozitiv, electronii pozitivi vor împinge alți electroni pozitivi din tranzistor lăsând electronii negativi să treacă. Tranzistorul poate funcționa și atunci când poarta este doar încărcată pozitiv, deci nu este nevoie să atingă drenajul.

Vizualizare

Un mod simplu de a ne gândi la modul în care funcționează un tranzistor este ca la un furtun cu o curbă ascuțită care oprește apa să treacă. Apa reprezintă electronii, iar atunci când încărcați pozitiv poarta, aceasta desface furtunul, lăsând apa să curgă.

Circuitul de bază al tranzistorului Darlington este format din două tranzistoare bipolare conectate emitor la bază, astfel încât acestea acționează ca un singur tranzistor. Unul dintre tranzistoare este conectat astfel încât să controleze curentul către baza celuilalt tranzistor. Acest lucru înseamnă că puteți controla aceeași cantitate de curent cu o cantitate foarte mică de curent care intră în bază.

Atunci când pinul central este alimentat, energia poate curge.

Simbolul circuitului unui tranzistor Darlington. "B" reprezintă baza, "C" reprezintă colectorul, iar "E" reprezintă emițătorul.

Utilizează

Atunci când poarta unui MOSFET cu canal P este încărcată pozitiv, curentul electric va trece prin el, ceea ce este util pentru componentele electronice care necesită un comutator pentru a fi pornit, ceea ce îl transformă într-un comutator electronic. Acest lucru rivalizează cu întrerupătorul mecanic, care necesită o forță constantă care apasă pe el.

Într-un MOSFET utilizat ca amplificator, tranzistorii preiau fluxul de la drenă și sursă și, deoarece curentul sursei este mult mai mare decât cel al drenei, este obișnuit ca curentul drenei să crească până la valoarea sursei, amplificând-o.

Materiale

Tranzistoarele sunt fabricate din elemente chimice semiconductoare, de obicei siliciu, care aparține grupului 14 (fostul grup IV) din tabelul periodic al elementelor. Germaniul, un alt element din grupa 14, este utilizat împreună cu siliciul în tranzistoarele specializate. Cercetătorii studiază, de asemenea, tranzistoarele realizate din forme speciale de carbon. Tranzistoarele pot fi realizate și din compuși precum arsenura de galiu.

Istoric

Tranzistorul nu a fost primul dispozitiv cu trei terminale. Trioda a avut același scop ca și tranzistorul cu 50 de ani mai devreme. Tuburile cu vid au fost importante în tehnologia casnică înainte de tranzistori. Din păcate, tuburile erau mari și fragile, consumau multă energie și nu durau prea mult. Tranzistorul a rezolvat aceste probleme.

Trei fizicieni au fost creditați cu inventarea tranzistorului în 1947: Walter H. Brattain, John Bardeen și William Shockley, care au contribuit cel mai mult.

Importanță

Tranzistorul este o componentă foarte importantă în prezent. Dacă nu ar fi existat tranzistorul, dispozitive precum telefoanele mobile și computerele ar fi fost foarte diferite sau poate că nu ar fi fost inventate deloc. Tranzistoarele au fost făcute foarte mici (cu lățimea de zeci de atomi), astfel încât miliarde dintre ele pot fi introduse într-un mic cip de calculator.