Objašnjavamo što je tranzistor, njegovo porijeklo i kako radi. Također, vrste tranzistora i njihovih integriranih krugova.
Što je tranzistor?
Zove se tranzistor (od engleskog:transfer resistor, "prijenosni otpornik") na vrstu poluvodičkog elektroničkog uređaja, sposobnog za modificiranje električnog izlaznog signala kao odgovor na ulazni signal, koji služi kao pojačalo, sklopka, oscilator ili ispravljač.
To je vrsta uređaja koji se obično koristi u mnogim uređajima, kao što su satovi, lampe, tomografi, mobiteli, radio, televizori a prije svega kao sastavni dio integriranih sklopova (čipova ili mikročipova).
Tranzistori imaju svoje porijeklo u potrebi kontrole toka električna struja u raznim primjenama, kao dio evolucije područja elektronika. Njegov izravni prethodnik bio je aparat koji je izumio Julius Edgar Lilienfeld u Kanadi 1925. godine, no tek sredinom stoljeća mogao se implementirati korištenjem poluvodičkih materijala (umjesto vakuumskih cijevi).
Prva postignuća u tom pogledu sastojala su se od proširenja snage električnog signala provođenjem kroz dva zlatna podupirača nanesena na kristal germanija.
Naziv tranzistora predložio je američki inženjer John R. Pierce, od prvih modela koje je dizajnirao Bell Laboratories. Prvi kontaktni tranzistor pojavio se u Njemačkoj 1948. godine, dok je prvi visokofrekventni tranzistor izumljen 1953. godine u Sjedinjenim Državama.
Bili su to prvi koraci prema elektroničkoj eksploziji druge polovice 20. stoljeća, koja je, između ostalog, omogućila razvoj računala.
U konstrukciji tranzistora danas se koriste materijali kao što su germanij (Ge), silicij (Si), galij arsenid (GaAs) ili legure silicija i germanija ili silicij i aluminij. Ovisno o korištenom materijalu, uređaj će moći izdržati određenu količinu električnog napona i a temperatura otpor zagrijavanja maksimum.
Kako radi tranzistor?
Tranzistori rade na strujnom toku, djelujući kao pojačala (primaju slab signal, a generiraju jak) ili kao prekidači (primaju signal i isključuju ga) istog. To se događa ovisno o tome koji od tri položaja tranzistor zauzima u određenom trenutku, a koji su:
- U aktivnom. Dopušteno je proći promjenjivu razinu struje (više ili manje struje).
- Sekcijski. Ne propušta električnu struju.
- U zasićenju. Omogućuje da prođe sav tok električne struje (maksimalna struja).
U tom smislu, tranzistor radi kao zaporni ventil u cijevi: ako je potpuno otvoren, propušta sav protok Voda, ako je zatvoren ne propušta ništa, a u svojim međupoložajima propušta više ili manje vode.
Sada se svaki tranzistor sastoji od tri elementa: baze, kolektora i emitera. Prvi je onaj koji posreduje između emitera (gdje struja ulazi) i kolektora (gdje struja izlazi). I to čini, zauzvrat, aktiviran nižom električnom strujom, različitom od one koju modulira tranzistor.
Na taj način, ako baza ne prima struju, tranzistor se nalazi u položaju prekida; ako primi srednju struju, baza će otvoriti protok za određeni iznos; i ako baza primi dovoljno struje, tada će se brana potpuno otvoriti i puna modulirana struja će proći.
Stoga se podrazumijeva da tranzistor djeluje kao način kontrole količine struja to se događa u određenom trenutku, čime se omogućuje konstrukcija logičkih odnosa međusobne povezanosti.
Vrste tranzistora
Postoji nekoliko vrsta tranzistora:
- Točkasti kontakt tranzistor. Također se naziva i "kontaktni vrh", najstariji je tip tranzistora i radi na bazi germanija. Bio je to revolucionarni izum, iako je bio težak za proizvodnju, krhak i bučan. Danas se više ne koristi.
- Bipolarni spojni tranzistor. Proizvedeno na kristalu od poluvodičkog materijala koji je na selektivan i kontroliran način onečišćen s atoma arsena ili fosfora (donatori elektrona), čime se generiraju baza, emiter i kolektor.
- Tranzistor s efektom polja. U ovom slučaju koristi se silikonska šipka ili neki drugi sličan poluvodič, u čijim su stezaljkama postavljene omske stezaljke te tako rade pozitivnim naponom.
- Fototranzistori. Ovako se nazivaju osjetljivim tranzistorima svjetlo, u spektrima bliskim vidljivom. Tako da se njima može upravljati pomoću elektromagnetskih valova na daljinu.
Integrirani krugovi
Integrirani krugovi poznatiji su kao čipovi ili mikročipovi, a male su strukture od silicija ili drugih poluvodiča, u inkapsulaciji plastične keramike, koju obično nalazimo u elektroničkim pločama raznih uređaja (računala, kalkulatori, televizori i sl.).
Ovi sklopovi se sastoje od brojnih sićušnih tranzistora i otpornika postavljenih na ploču, kako bi učinkovito obavljali zadatke manipuliranja električnim signalom, kao što je pojačanje.