Vi förklarar vad en transistor är, dess ursprung och hur den fungerar. Även typerna av transistorer och deras integrerade kretsar.
Vad är en transistor?
Det kallas en transistor (från engelska:transfer resystor, "Överföringsmotstånd") till en typ av elektronisk halvledaranordning, kapabel att modifiera en elektrisk utsignal som svar på en insignal, som tjänar som en förstärkare, omkopplare, oscillator eller likriktare för denna.
Det är en typ av enhet som vanligtvis används i många enheter, såsom klockor, lampor, tomografer, mobiltelefoner, radioapparater, tv-apparater och framför allt som en komponent i integrerade kretsar (chips eller mikrochips).
Transistorer har sitt ursprung i behovet av att kontrollera flödet av elektrisk ström i olika tillämpningar, som en del av utvecklingen av området elektronik. Dess direkta föregångare var en apparat som uppfanns av Julius Edgar Lilienfeld i Kanada 1925, men det skulle dröja till mitten av århundradet när den kunde implementeras med hjälp av halvledarmaterial (istället för vakuumrör).
De första framgångarna i detta avseende bestod i att utöka kraften hos en elektrisk signal genom att leda den genom två guldstag applicerade på en germaniumkristall.
Transistornamnet föreslogs av den amerikanske ingenjören John R. Pierce, från de första modellerna designade av Bell Laboratories. Den första kontakttransistorn dök upp i Tyskland 1948, medan den första högfrekvenstransistorn uppfanns 1953 i USA.
Detta var de första stegen mot den elektroniska explosionen under andra hälften av 1900-talet, som bland annat möjliggjorde utvecklingen av datorer.
Material som germanium (Ge), kisel (Si), galliumarsenid (GaAs) eller legeringar av kisel och germanium eller kisel och aluminium används i konstruktionen av transistorer idag. Beroende på vilket material som används kommer enheten att kunna motstå en viss mängd elektrisk spänning och en temperatur motstånd uppvärmning max.
Hur fungerar en transistor?
Transistorer arbetar på ett strömflöde, fungerar som förstärkare (tar emot en svag signal och genererar en stark) eller som omkopplare (tar emot en signal och stänger av den) av densamma. Detta sker beroende på vilken av de tre positionerna en transistor upptar vid ett visst ögonblick, och vilka är:
- I aktiv. En variabel strömnivå (mer eller mindre ström) tillåts passera.
- Sektionsvis. Den låter inte den elektriska strömmen passera.
- I mättnad. Det låter allt flöde av elektrisk ström passera (maximal ström).
I denna mening fungerar transistorn som en kran i ett rör: om den är helt öppen släpper den in allt flöde av Vatten, om den är stängd låter den ingenting passera, och i sina mellanlägen låter den mer eller mindre vatten passera.
Nu är varje transistor uppbyggd av tre element: bas, kollektor och emitter. Den första är den som förmedlar mellan emittern (där strömflödet kommer in) och kollektorn (där strömflödet lämnar). Och det gör det i sin tur, aktiverat av en lägre elektrisk ström, annorlunda än den som moduleras av transistorn.
På detta sätt, om basen inte tar emot ström, är transistorn placerad i avstängt läge; om den tar emot en mellanström kommer basen att öppna flödet med en viss mängd; och om basen får tillräckligt med ström, kommer dammen att öppnas helt och den fulla modulerade strömmen kommer att passera igenom.
Det är således underförstått att transistorn fungerar som ett sätt att styra mängden elektricitet som händer vid ett visst ögonblick, vilket möjliggör konstruktionen av logiska sammankopplingsförhållanden.
Typer av transistorer
Det finns flera typer av transistorer:
- Punktkontakttransistor. Kallas även "kontaktspets", det är den äldsta typen av transistor och fungerar på en germaniumbas. Det var en revolutionerande uppfinning, även om den var svår att tillverka, spröd och bullrig. Idag används den inte längre.
- Bipolär junction transistor. Tillverkad på en kristall av halvledarmaterial, som är förorenad på ett selektivt och kontrollerat sätt med atomer av arsenik eller fosfor (givare av elektroner), vilket genererar bas-, emitter- och kollektorregionerna.
- Fälteffekttransistor. I detta fall används en kiselstav eller någon annan liknande halvledare, i vars anslutningar ohmska anslutningar är etablerade, och fungerar således med positiv spänning.
- Fototransistorer. De kallas på detta sätt till de känsliga transistorerna till ljus, i spektra nära det synliga. Så att de kan drivas med hjälp av elektromagnetiska vågor på avstånd.
Integrerade kretsar
Integrerade kretsar är mer kända som chips eller mikrochips, och de är små strukturer av kisel eller andra halvledare, i en inkapsling plast keramik, som vi vanligtvis hittar i de elektroniska panelerna på olika enheter (datorer, miniräknare, tv-apparater, etc.).
Dessa kretsar består av många små transistorer och motstånd placerade på ett ark, för att effektivt utföra uppgifter att manipulera en elektrisk signal, som t.ex. förstärkning.