Transistori

Transistori on elektroninen komponentti, jota voidaan käyttää osana vahvistinta tai kytkimenä. Se on valmistettu puolijohdemateriaalista. Transistoreja on useimmissa elektronisissa laitteissa. Transistori oli merkittävä edistysaskel triodiputken jälkeen, sillä se käytti paljon vähemmän sähköä ja kesti monta vuotta pidempään toisen elektronisen virran kytkemiseen tai vahvistamiseen.

Transistoria voidaan käyttää moniin eri tarkoituksiin, kuten vahvistimiin ja tietokoneiden mikroprosessoreiden digitaalisiin kytkimiin. Digitaalisessa työssä käytetään useimmiten MOSFETeja. Jotkin transistorit ovat yksittäin pakattuja, lähinnä siksi, että ne voivat käsitellä suurta tehoa. Useimmat transistorit ovat integroitujen piirien sisällä.

Muutamia yksittäispakattuja transistorityyppejä

Miten ne toimivat

Transistoreissa on kolme liitäntää: portti, tyhjennys ja lähde (bipolaarisessa transistorissa johtimia voidaan kutsua emitteriksi, kollektoriksi ja emäkseksi). Kun lähde (tai emitteri) on kytketty pariston negatiiviseen napaan ja tyhjennys (tai kollektori) positiiviseen napaan, virtapiirissä ei virtaa sähköä (jos transistorin kanssa sarjassa on vain lamppu). Mutta kun kosketat porttia ja tyhjennystä yhteen, transistori päästää sähköä läpi. Tämä johtuu siitä, että kun portti on positiivisesti varautunut, positiiviset elektronit työntävät transistorin muita positiivisia elektroneja ja päästävät negatiiviset elektronit virtaamaan läpi. Transistori voi toimia myös silloin, kun portti on vain positiivisesti varautunut, jolloin sen ei tarvitse koskettaa tyhjennystä.

Visualisointi

Transistorin toimintaa on helppo ajatella letkuna, jossa on jyrkkä mutka, joka estää vettä kulkemasta läpi. Vesi on elektroneja, ja kun portti ladataan positiivisesti, letku taipuu ja vesi pääsee virtaamaan.

Darlington-transistorin peruspiiri muodostuu kahdesta bipolaaritransistorista, jotka on kytketty emitteri ja pohja yhteen, jolloin ne toimivat yhtenä transistorina. Toinen transistoreista on kytketty siten, että se ohjaa toisen transistorin pohjaan tulevaa virtaa. Tämä tarkoittaa, että voit hallita samaa virran määrää hyvin pienellä virran määrällä, joka menee pohjaan.

Kun keskitapin virta on kytketty, virta voi kulkea.

Darlington-transistorin piirisymboli. B tarkoittaa pohjaa, C tarkoittaa kollektoria ja E tarkoittaa emitteriä.

Käyttää

Kun P-kanavaisen MOSFET:n portti on positiivisesti varattu, sähkö virtaa sen läpi, mikä on hyödyllistä elektroniikassa, joka vaatii kytkimen kytkemistä päälle, jolloin siitä tulee elektroninen kytkin. Tämä kilpailee mekaanisen kytkimen kanssa, joka vaatii jatkuvaa voimaa painamalla sitä.

Vahvistimena käytettävässä MOSFET:ssä transistorit ottavat virran viemäriin ja lähteeseen, ja koska lähdevirta on niin paljon suurempi kuin viemäriin tuleva virta, on tavallista, että viemäriin tuleva virta nousee lähteiden arvoon, mikä vahvistaa sitä.

Materiaalit

Transistorit valmistetaan kemiallisista puolijohdealkuaineista, yleensä piistä, joka kuuluu alkuaineiden jaksollisen järjestelmän nykyiseen ryhmään 14 (entinen ryhmä IV). Germaniumia, toista ryhmän 14 alkuaineita, käytetään yhdessä piin kanssa erikoistransistoreissa. Tutkijat tutkivat myös hiilen erityismuodoista valmistettuja transistoreja. Transistoreja voidaan valmistaa myös yhdisteistä, kuten galliumarsenidista.

Historia

Transistori ei ollut ensimmäinen kolmen liittimen laite. Triodi palveli samaa tarkoitusta kuin transistori 50 vuotta aiemmin. Tyhjiöputket olivat tärkeitä kodintekniikassa ennen transistoria. Valitettavasti putket olivat isoja ja hauraita, käyttivät paljon virtaa eivätkä kestäneet kovin pitkään. Transistori ratkaisi nämä ongelmat.

Transistorin keksimisestä vuonna 1947 saivat kunnian kolme fyysikkoa: Walter H. Brattain, John Bardeen ja William Shockley, jotka vaikuttivat eniten.

Tärkeys

Transistori on nykyään erittäin tärkeä komponentti. Ilman transistoria kännyköiden ja tietokoneiden kaltaiset laitteet olisivat hyvin erilaisia, tai niitä ei ehkä olisi keksitty lainkaan. Transistorit on tehty hyvin pieniksi (kymmenien atomien levyisiksi), jotta niitä voidaan sijoittaa miljardeja pieneen tietokonesiruun.