We leggen uit wat een transistor is, waar hij vandaan komt en hoe hij werkt. Ook de soorten transistors en hun geïntegreerde schakelingen.
Wat is een transistor?
Het wordt een transistor genoemd (uit het Engels:transfer resystor, "Overdrachtsweerstand") naar een type elektronisch halfgeleiderapparaat dat in staat is een elektrisch uitgangssignaal te wijzigen in reactie op een ingangssignaal, dat dient als een versterker, schakelaar, oscillator of gelijkrichter daarvan.
Het is een type apparaat dat veel wordt gebruikt in veel apparaten, zoals horloges, lampen, tomografen, mobiele telefoons, radio's, televisies en vooral als onderdeel van geïntegreerde schakelingen (chips of microchips).
Transistoren hebben hun oorsprong in de behoefte om de stroom van de elektrische stroom in verschillende toepassingen, als onderdeel van de evolutie van het vakgebied elektronica. Zijn directe voorganger was een apparaat uitgevonden door Julius Edgar Lilienfeld in Canada in 1925, maar het zou pas in het midden van de eeuw kunnen worden geïmplementeerd met behulp van halfgeleidermaterialen (in plaats van vacuümbuizen).
De eerste resultaten in dit opzicht bestonden uit het vergroten van de kracht van een elektrisch signaal door het te geleiden door twee gouden stutten die op een germaniumkristal waren aangebracht.
De naam transistor werd voorgesteld door de Amerikaanse ingenieur John R. Pierce, uit de eerste modellen ontworpen door Bell Laboratories. De eerste contacttransistor verscheen in 1948 in Duitsland, terwijl de eerste hoogfrequente transistor in 1953 in de Verenigde Staten werd uitgevonden.
Dit waren de eerste stappen naar de elektronische explosie van de tweede helft van de 20e eeuw, die onder meer de ontwikkeling van de computers.
Materialen zoals germanium (Ge), silicium (Si), galliumarsenide (GaAs) of legeringen van silicium en germanium of silicium en aluminium worden tegenwoordig gebruikt bij de constructie van transistors. Afhankelijk van het gebruikte materiaal is het apparaat bestand tegen een bepaalde hoeveelheid elektrische spanning en een temperatuur- weerstand verwarming maximaal.
Hoe werkt een transistor?
Transistors werken op een stroom, werken als versterkers (een zwak signaal ontvangen en een sterk signaal genereren) of als schakelaars (een signaal ontvangen en afsnijden) van hetzelfde. Dit gebeurt afhankelijk van welke van de drie posities een transistor op een bepaald moment inneemt, en welke zijn:
- Inactief. Een variabel stroomniveau (meer of minder stroom) wordt doorgelaten.
- Sectioneel. Het laat de elektrische stroom niet door.
- In verzadiging. Het laat alle elektrische stroom door (maximale stroom).
In die zin werkt de transistor als een kraan in een leiding: als hij helemaal open is, laat hij alle stroom van de Water, als het gesloten is, laat het niets door, en in zijn tussenposities laat het meer of minder water door.
Nu bestaat elke transistor uit drie elementen: basis, collector en emitter. De eerste is degene die bemiddelt tussen de emitter (waar de stroom binnenkomt) en de collector (waar de stroom vertrekt). En het doet dat op zijn beurt, geactiveerd door een lagere elektrische stroom, anders dan die gemoduleerd door de transistor.
Op deze manier, als de basis geen stroom ontvangt, bevindt de transistor zich in de afgesneden positie; als het een tussenstroom ontvangt, zal de basis de stroom met een bepaalde hoeveelheid openen; en als de basis voldoende stroom krijgt, zal de dam volledig openen en de volledige gemoduleerde stroom doorlaten.
Het is dus duidelijk dat de transistor werkt als een manier om de hoeveelheid . te regelen elektriciteit dat gebeurt op een bepaald moment, waardoor de constructie van logische onderlinge verbanden mogelijk wordt.
Soorten transistors
Er zijn verschillende soorten transistoren:
- Puntcontact transistor. Ook wel "contacttip" genoemd, het is het oudste type transistor en werkt op een germaniumbasis. Het was een revolutionaire uitvinding, ook al was het moeilijk te vervaardigen, broos en lawaaierig. Tegenwoordig wordt het niet meer gebruikt.
- Bipolaire junctietransistor. Vervaardigd op een kristal van halfgeleidermateriaal, dat selectief en gecontroleerd is verontreinigd met atomen van arseen of fosfor (donoren van elektronen), waardoor de basis-, emitter- en collectorgebieden worden gegenereerd.
- Veldeffecttransistor. In dit geval wordt een siliciumstaaf of een andere soortgelijke halfgeleider gebruikt, in de klemmen waarvan ohmse klemmen zijn gemaakt, dus werkend met positieve spanning.
- Fototransistoren. Ze worden zo genoemd naar de gevoelige transistors naar de licht, in spectra dicht bij het zichtbare. Zodat ze op afstand bediend kunnen worden door middel van elektromagnetische golven.
Geïntegreerde schakelingen
Geïntegreerde schakelingen zijn beter bekend als chips of microchips, en het zijn kleine structuren van silicium of andere halfgeleiders, in een inkapseling plastic keramiek, dat we meestal aantreffen in de elektronische panelen van verschillende apparaten (computers, rekenmachines, televisies, enz.).
Deze circuits bestaan uit talloze kleine transistors en weerstanden die op een plaat zijn geplaatst om efficiënt taken uit te voeren voor het manipuleren van een elektrisch signaal, zoals de versterking.