Tranzistors

Tranzistors ir elektronisks komponents, ko var izmantot kā daļu no pastiprinātāja vai kā slēdzi. Tas ir izgatavots no pusvadītāju materiāla. Tranzistori ir sastopami lielākajā daļā elektronisko ierīču. Tranzistors bija nozīmīgs sasniegums pēc triodu lampas, jo tas izmantoja daudz mazāk elektrības un ilgāk darbojās daudzus gadus, lai pārslēgtu vai pastiprinātu citu elektronisko strāvu.

Tranzistoru var izmantot visdažādākajās lietās, tostarp pastiprinātājos un digitālajos slēdžos datoru mikroprocesoriem. Digitālajos darbos lielākoties izmanto MOSFET. Daži tranzistori ir atsevišķi iepakoti, galvenokārt tāpēc, lai tie varētu darboties ar lielu jaudu. Lielākā daļa tranzistoru ir integrālās shēmās.

Daži atsevišķi iepakotu tranzistoru veidi

Kā tie darbojas

Tranzistoriem ir trīs spailes: vārti, dren un avots (bipolārā tranzistorā vadus var saukt par emiteri, kolektoru un bāzi). Ja avots (jeb emiteris) ir savienots ar akumulatora negatīvo spaili, bet drenāža (jeb kolektors) - ar pozitīvo spaili, ķēdē elektrība netecēs (ja ar tranzistoru virknē ir tikai lampa). Bet, kad jūs pieskaraties aizvaram un drenam kopā, tranzistors caurlaidīs elektrību. Tas ir tāpēc, ka, ja aizvars ir pozitīvi lādēts, pozitīvie elektroni izstumj citus tranzistora pozitīvos elektronus, ļaujot caurplūst negatīvajiem elektroniem. Tranzistors var darboties arī tad, ja aizvars ir tikai pozitīvi lādēts, tāpēc tam nav jāpieskaras drenam.

Vizualizācija

Tranzistora darbību var viegli iztēloties kā šļūteni ar asu līkumu, kas neļauj ūdenim izplūst cauri. Ūdens ir elektroni, un, pozitīvi uzlādējot aizbīdni, šļūtene atlocās, ļaujot ūdenim plūst.

Darlingtona tranzistora pamatshēmu veido divi bipolārie tranzistori, kas savienoti emiterī ar bāzi, lai tie darbotos kā viens tranzistors. Viens no tranzistoriem ir savienots tā, lai tas kontrolētu strāvu uz otra tranzistora bāzi. Tas nozīmē, ka var kontrolēt tādu pašu strāvas daudzumu ar ļoti mazu strāvas daudzumu, kas nonāk bāzē.

Kad centrālais kontakts ir darbināts, strāva var plūst.

Darlingtona tranzistora shēmas simbols. "B" apzīmē bāzi, "C" - kolektoru, bet "E" - emiteri.

Izmanto

Kad P-kanāla MOSFET vārti ir pozitīvi uzlādēti, caur tiem plūst elektrība, un tas ir noderīgi elektronikā, kur nepieciešams ieslēgt slēdzi, padarot to par elektronisku slēdzi. Tas konkurē ar mehāniskajiem slēdžiem, kuriem nepieciešams pastāvīgs spēks, lai tos piespiestu.

MOSFET, ko izmanto kā pastiprinātāju, tranzistori izmanto drenāžas un avota plūsmu, un, tā kā avota strāva ir daudz lielāka par drenāžas strāvu, parasti drenāžas strāva pieaug līdz avota vērtībai, to pastiprinot.

Materiāli

Tranzistori ir izgatavoti no pusvadītāju ķīmiskajiem elementiem, parasti silīcija, kas periodiskajā elementu tabulā pieder pie mūsdienu 14. grupas (agrāk IV grupa). Specializētajos tranzistoru sastāvā kopā ar silīciju izmanto arī 14. grupas elementu ģermāniju. Pētnieki pēta arī tranzistorus, kas izgatavoti no īpašām oglekļa formām. Tranzistorus var izgatavot arī no tādiem savienojumiem kā gallija arsenīds.

Vēsture

Tranzistors nebija pirmā ierīce ar trim spailēm. Trijoda kalpoja tam pašam mērķim, kam tranzistors kalpoja 50 gadus agrāk. Vakuuma lampas bija svarīgas sadzīves tehnikā pirms tranzistoriem. Diemžēl lampas bija lielas un trauslas, patērēja daudz enerģijas un nedarbojās ilgi. Tranzistors atrisināja šīs problēmas.

Par tranzistora izgudrojumu 1947. gadā tika atzīti trīs fiziķi: Lielāko ieguldījumu deva Valters H. Bratteins, Džons Bardīns un Viljams Šoklijs.

Svarīgums

Tranzistors mūsdienās ir ļoti svarīgs komponents. Ja nebūtu tranzistora, tādas ierīces kā mobilie tālruņi un datori būtu pavisam citādas vai arī tās vispār nebūtu izgudrotas. Tranzistori ir izgatavoti ļoti mazi (vairāku desmitu atomu platumā), lai miljardiem no tiem varētu ievietot mazā datora mikroshēmā.