Vysvětlíme, co je to tranzistor, jeho původ a jak funguje. Dále typy tranzistorů a jejich integrované obvody.
Co je to tranzistor?
Říká se mu tranzistor (z angličtiny:transfer resystor"Přenosový odpor") na typ polovodičového elektronického zařízení, schopného modifikovat elektrický výstupní signál v reakci na vstupní signál, sloužící jako jeho zesilovač, spínač, oscilátor nebo usměrňovač.
Je to typ zařízení běžně používaného v mnoha zařízeních, jako jsou hodinky, lampy, tomografy, mobilní telefony, rádia, televizory a především jako součást integrovaných obvodů (čipů nebo mikročipů).
Tranzistory mají svůj původ v potřebě řídit tok elektrický proud v různých aplikacích, jako součást evoluce oboru elektronika. Jeho přímým předchůdcem byl přístroj vynalezený Juliem Edgarem Lilienfeldem v Kanadě v roce 1925, ale teprve v polovině století mohl být implementován pomocí polovodičových materiálů (místo elektronek).
První úspěchy v tomto ohledu spočívaly v rozšíření síly elektrického signálu jeho vedením přes dvě zlaté vzpěry nanesené na krystal germania.
Název tranzistoru navrhl americký inženýr John R. Pierce, od prvních modelů navržených Bell Laboratories. První kontaktní tranzistor se objevil v Německu v roce 1948, zatímco první vysokofrekvenční tranzistor byl vynalezen v roce 1953 ve Spojených státech.
Byly to první kroky k elektronické explozi druhé poloviny 20. století, která umožnila mj. rozvoj tzv. počítače.
Při konstrukci tranzistorů se dnes používají materiály jako germanium (Ge), křemík (Si), arsenid galia (GaAs) nebo slitiny křemíku a germania či křemíku a hliníku. V závislosti na použitém materiálu bude zařízení schopno odolat určitému množství elektrického napětí a a teplota odporové vytápění max.
Jak funguje tranzistor?
Tranzistory pracují na proudovém toku, fungují jako zesilovače (přijímají slabý signál a generují silný) nebo jako spínače (přijímají signál a odpojují ho) téhož. K tomu dochází v závislosti na tom, kterou ze tří pozic tranzistor v určitém okamžiku zaujímá, a které jsou:
- V aktivním. Proměnná úroveň proudu (více či méně proudu) může procházet.
- Sekční. Nepropouští elektrický proud.
- V saturaci. Umožňuje průchod veškerému toku elektrického proudu (maximální proud).
V tomto smyslu funguje tranzistor jako uzavírací kohout v potrubí: pokud je zcela otevřený, propouští dovnitř veškerý tok Voda, pokud je zavřený nic nepropustí a ve svých mezipolohách propustí více či méně vody.
Nyní se každý tranzistor skládá ze tří prvků: báze, kolektor a emitor. První je ten, který je prostředníkem mezi emitorem (kam vstupuje tok proudu) a kolektorem (kam tok proudu odchází). A dělá to, naopak, aktivováno nižším elektrickým proudem, odlišným od proudu modulovaného tranzistorem.
Tímto způsobem, pokud báze nepřijímá proud, je tranzistor umístěn v odříznuté poloze; pokud dostane střední proud, základna otevře tok o určitou hodnotu; a pokud základna dostane dostatečný proud, pak se hráz plně otevře a projde jím plně modulovaný proud.
Rozumí se tedy, že tranzistor funguje jako způsob řízení množství elektřina k tomu dochází v určitém okamžiku, což umožňuje konstrukci logických vztahů vzájemného propojení.
Typy tranzistorů
Existuje několik typů tranzistorů:
- Bodový kontaktní tranzistor. Také nazývaný "kontaktní hrot" je nejstarším typem tranzistoru a pracuje na germaniové bázi. Byl to revoluční vynález, i když byl náročný na výrobu, křehký a hlučný. Dnes se již nepoužívá.
- Bipolární tranzistor. Vyrobeno na krystalu polovodičového materiálu, který je selektivně a kontrolovaně kontaminován atomy arsenu nebo fosforu (dárci elektrony), čímž se generují oblasti báze, emitoru a kolektoru.
- Tranzistor s efektem pole. V tomto případě se používá křemíková tyč nebo jiný podobný polovodič, v jehož svorkách jsou vytvořeny ohmické svorky, takže pracují s kladným napětím.
- Fototranzistory. Jsou nazývány tímto způsobem k citlivým tranzistorům k světlove spektrech blízkých viditelnému. Aby je bylo možné ovládat pomocí elektromagnetických vln na dálku.
Integrované obvody
Integrované obvody jsou lépe známé jako čipy nebo mikročipy a jsou to malé struktury křemíku nebo jiných polovodičů v zapouzdření. plastický keramické, které běžně najdeme v elektronických panelech různých zařízení (počítače, kalkulačky, televize atd.).
Tyto obvody se skládají z mnoha malých tranzistorů a rezistorů umístěných na desce, aby efektivně vykonávaly úkoly manipulace s elektrickým signálem, jako je např. zesílení.