Tranzistor (polovodičová súčiastka)

Tranzistor je elektronická súčiastka, ktorá sa môže používať ako súčasť zosilňovača alebo ako spínač. Je vyrobený z polovodičového materiálu. Tranzistory sa nachádzajú vo väčšine elektronických zariadení. Tranzistor bol po triódovej elektrónke významným pokrokom, pretože na spínanie alebo zosilňovanie iného elektronického prúdu spotreboval oveľa menej elektrickej energie a vydržal dlhšie.

Tranzistor sa dá použiť na rôzne účely vrátane zosilňovačov a digitálnych spínačov pre počítačové mikroprocesory. Pri digitálnej práci sa väčšinou používajú tranzistory MOSFET. Niektoré tranzistory sú samostatne balené, najmä preto, aby zvládli vysoký výkon. Väčšina tranzistorov sa nachádza vo vnútri integrovaných obvodov.

Niekoľko typov samostatne balených tranzistorov

Ako fungujú

Tranzistory majú tri svorky: gate, drain a source (v bipolárnom tranzistore sa vodiče môžu nazývať emitor, kolektor a báza). Keď je zdroj (alebo emitor) pripojený k zápornému pólu batérie a odtok (alebo kolektor) ku kladnému pólu, v obvode nebude prúdiť žiadna elektrina (ak máte v sérii s tranzistorom iba lampu). Keď sa však dotknete hradla a odtoku spolu, tranzistor prepustí elektrinu. Je to preto, že keď je hradlo kladne nabité, kladné elektróny vytlačia ostatné kladné elektróny v tranzistore a nechajú prúdiť záporné elektróny. Tranzistor môže fungovať aj vtedy, keď je hradlo len kladne nabité, takže sa nemusí dotýkať drénu.

Vizualizácia

Jednoducho si môžete predstaviť, ako tranzistor funguje, ako hadicu s ostrým ohybom, ktorý bráni vode v prechode. Voda sú elektróny, a keď kladne nabijete bránu, tá hadicu rozpojí a nechá vodu prúdiť.

Základný obvod Darlingtonovho tranzistora je vytvorený z dvoch bipolárnych tranzistorov zapojených emitor k báze, takže sa správajú ako jeden tranzistor. Jeden z tranzistorov je zapojený tak, že riadi prúd do bázy druhého tranzistora. To znamená, že môžete ovládať rovnaké množstvo prúdu s veľmi malým množstvom prúdu idúceho do bázy.

Keď je stredový kolík napájaný, môže prúdiť energia.

Symbol zapojenia Darlingtonovho tranzistora. "B" znamená bázu, "C" znamená kolektor a "E" znamená emitor.

Používa

Keď je brána P-kanálu MOSFET kladne nabitá, prúdi cez ňu elektrický prúd, čo je užitočné pre elektroniku, ktorá vyžaduje zapnutie spínača, čím sa z neho stáva elektronický spínač. Ten konkuruje mechanickému spínaču, ktorý si vyžaduje neustále tlačenie silou.

V tranzistore MOSFET, ktorý sa používa ako zosilňovač, tranzistory preberajú prúd odtoku a zdroja, a keďže prúd zdroja je oveľa väčší ako prúd odtoku, je bežné, že prúd odtoku stúpa na hodnotu zdrojov, čím sa zosilňuje.

Materiály

Tranzistory sa vyrábajú z polovodičových chemických prvkov, zvyčajne z kremíka, ktorý patrí do modernej 14. skupiny (predtým IV. skupina) periodickej tabuľky prvkov. Germánium, ďalší prvok 14. skupiny, sa používa spolu s kremíkom v špecializovaných tranzistoroch. Vedci skúmajú aj tranzistory vyrobené zo špeciálnych foriem uhlíka. Tranzistory sa môžu vyrábať aj zo zlúčenín, ako je arzenid gália.

História

Tranzistor nebol prvým trojpólovým zariadením. Trióda slúžila na rovnaký účel ako tranzistor o 50 rokov skôr. Vákuové elektrónky boli dôležité v domácej technike pred tranzistormi. Bohužiaľ, elektrónky boli veľké a krehké, spotrebovali veľa energie a nevydržali dlho. Tieto problémy vyriešil tranzistor.

V roku 1947 sa o vynález tranzistora zaslúžili traja fyzici: Brattain, John Bardeen a William Shockley, ktorí prispeli najviac.

Dôležitosť

Tranzistor je dnes veľmi dôležitou súčasťou. Nebyť tranzistora, zariadenia, ako sú mobilné telefóny a počítače, by boli úplne iné alebo by možno vôbec neboli vynájdené. Tranzistory boli vyrobené veľmi malé (široké desiatky atómov), takže ich možno vložiť do malého počítačového čipu miliardy.