Transistor

En transistor är en elektronisk komponent som kan användas som en del av en förstärkare eller som en omkopplare. Den är tillverkad av ett halvledarmaterial. Transistorer finns i de flesta elektroniska apparater. Transistorn var ett stort framsteg efter triodröret, eftersom den använder mycket mindre elektricitet och håller många år längre för att koppla om eller förstärka en annan elektronisk ström.

Transistorn kan användas för en mängd olika saker, t.ex. förstärkare och digitala växlar för datormikroprocessorer. I digitalt arbete används oftast MOSFETs. Vissa transistorer är individuellt förpackade, främst för att de ska kunna hantera hög effekt. De flesta transistorer finns i integrerade kretsar.

Några typer av individuellt förpackade transistorer

Hur de fungerar

Transistorer har tre terminaler: grinden, dräneringen och källan (i en bipolär transistor kan trådarna kallas emitter, kollektor och bas). När källan (eller emittern) är ansluten till batteriets negativa pol och dräneringen (eller kollektorn) till den positiva polen, kommer ingen elektricitet att flöda i kretsen (om du bara har en lampa i serie med transistorn). Men när du rör grinden och dräneringen tillsammans kommer transistorn att släppa igenom elektricitet. Detta beror på att när grinden är positivt laddad kommer de positiva elektronerna att trycka på andra positiva elektroner i transistorn och släppa igenom de negativa elektronerna. Transistorn kan också fungera när grinden bara är positivt laddad, så den behöver inte röra vid dräneringen.

Visualisering

Ett enkelt sätt att tänka på hur en transistor fungerar är som en slang med en skarp krök som hindrar vattnet från att passera. Vattnet är elektronerna, och när du laddar grinden positivt bryter den upp slangen och låter vattnet flöda.

Den grundläggande Darlington-transistorkretsen består av två bipolära transistorer som är kopplade emitter till bas så att de fungerar som en transistor. En av transistorerna är ansluten så att den styr strömmen till basen på den andra transistorn. Detta innebär att man kan styra samma mängd ström med en mycket liten mängd ström som går till basen.

När centerpinnen är strömförsörjd kan strömmen flöda.

Kretsymbolen för en Darlington-transistor. "B" står för bas, "C" står för kollektor och "E" står för emitter.

Använder

När grinden på en P-kanalig MOSFET är positivt laddad flödar elektricitet igenom, vilket är användbart för elektronik som kräver att en strömbrytare slås på, vilket gör den till en elektronisk strömbrytare. Detta konkurrerar med den mekaniska brytaren, som kräver en konstant kraft som trycker på den.

I en MOSFET som används som förstärkare tar transistorerna strömmen från drain och källa, och eftersom källströmmen är så mycket större än drainströmmen är det vanligt att drainströmmen stiger till källans värde och förstärker den.

Material

Transistorer är tillverkade av kemiska halvledare, vanligtvis kisel, som tillhör den moderna gruppen 14 (tidigare grupp IV) i det periodiska systemet av grundämnen. Germanium, ett annat grundämne i grupp 14, används tillsammans med kisel i specialiserade transistorer. Forskare studerar också transistorer tillverkade av speciella former av kol. Transistorer kan också tillverkas av föreningar som galliumarsenid.

Historia

Transistorn var inte den första anordningen med tre terminaler. Trioden tjänade samma syfte som transistorn 50 år tidigare. Vakuumrör var viktiga inom hushållstekniken före transistorerna. Tyvärr var rören stora och ömtåliga, använde mycket ström och höll inte särskilt länge. Transistorn löste dessa problem.

Tre fysiker fick skulden för uppfinningen av transistorn 1947: Walter H. Brattain, John Bardeen och William Shockley bidrog mest.

Betydelse

Transistorn är en mycket viktig komponent i dag. Utan transistorn skulle apparater som mobiltelefoner och datorer se helt annorlunda ut, eller så hade de kanske inte uppfunnits alls. Transistorerna har gjorts mycket små (tiotals atomer breda) så att miljarder av dem kan placeras i ett litet datorchip.