Что такое транзистор?

Транзистор представляет собой электронный компонент, используемый в цепи для управления большим количеством тока или напряжения с небольшим количеством напряжения или тока. Это означает, что его можно использовать для усиления или переключения (выпрямления) электрических сигналов или мощности, что позволяет использовать его в широком спектре электронных устройств.

Транзистор устроен как сандвич: один полупроводник между двумя другими полупроводниками. Поскольку ток передается по материалу, который обычно имеет более высокое сопротивление (то есть резистор), он является «передающим резистором» или транзистором.

Первый практичный контактный транзистор был построен в 1948 году Уильямом Брэдфордом Шокли, Джоном Бардином и Уолтером Хаутом Браттеном. Патенты на концепцию транзистора поданы еще в 1928 году в Германии, хотя они, кажется, никогда не были построены или, по крайней мере, никто никогда не утверждал, что они их построили. Для этой работы три физика получили Нобелевскую премию 1956 года по физике.

Транзисторы

Транзисторы

Основная структура транзисторов с контактным контактом

Существуют, по существу, два основных типа точечных транзисторов:

  • npn-транзистор
  • pnp-транзистор,

где n и p обозначают отрицательный (n — negative) и положительный (p — positive), соответственно.

Единственная разница между ними — это расположение напряжений смещения.

Чтобы понять, как работает транзистор, вы должны понимать, как полупроводники реагируют на электрический потенциал. Некоторые полупроводники будут n-типа или отрицательны, что означает, что свободные электроны в материале дрейфуют от отрицательного электрода (скажем, от батареи, к которой он подключен) к положительному. Другие полупроводники будут p-типом, и в этом случае электроны заполняют «дырки» в атомных электронных оболочках, а это означает, что он ведет себя так, как будто положительная частица движется от положительного электрода к отрицательному электроду. Тип определяется атомной структурой конкретного полупроводникового материала.

Теперь рассмотрим npn-транзистор.

Каждый конец транзистора является полупроводниковым материалом n-типа, а между ними — полупроводниковый материал p-типа. Если вы изображаете такое устройство, подключенное к батарее, вы увидите, как работает транзистор:

  • область n-типа, прикрепленная к отрицательному концу батареи, помогает продвигать электроны в среднюю область p-типа.
  • область n-типа, прикрепленная к положительному концу батареи, помогает замедлить электроны, выходящие из области p-типа.
  • область p-типа в центре делает оба.

Изменяя потенциал в каждой области, вы можете резко повлиять на скорость потока электронов через транзистор.

Преимущества транзисторов

По сравнению с используемыми ранее вакуумных трубок транзистор был потрясающим шагом вперед. Меньше по размеру, транзистор может быть легко изготовлен дешево в больших количествах. Также они имели массу эксплуатационных преимуществ, которых слишком много, чтобы упомянуть здесь.

Некоторые считают, что транзистор является самым большим изобретением 20-го века, так как он так сильно открывал путь к другим электронным достижениям. Практически каждое современное электронное устройство имеет транзистор в качестве одного из его основных активных компонентов. Поскольку они являются строительными блоками микрочипов, компьютеров, телефонов и других устройств, которые не могут существовать без транзисторов.

Другие типы транзисторов

Существует широкий спектр типов транзисторов, которые были разработаны с 1948 года.

Вот далеко не исчерпывающий список различных типов транзисторов:

 Биполярный переходный транзистор (BJT)

Bipolar junction transistor (BJT)

Полевой транзистор (FET) Field-effect transistor (FET)
Двухполюсный биполярный транзистор Heterojunction bipolar transistor
Однополюсный транзистор Unijunction transistor
Тонкопленочный транзистор Thin-film transistor
Фототранзистор Photo transistor
Биполярный транзистор с изолированным затвором Insulated gate bipolar transistor
Одноэлектронный транзистор Single-electron transistor
Нанофлюидный транзистор Nanofluidic transistor
Ион-чувствительный полевой транзистор Ion-sensitive FET