Tranzistor

Tranzistor je elektronická součástka, kterou lze použít jako součást zesilovače nebo jako spínač. Je vyroben z polovodičového materiálu. Tranzistory se nacházejí ve většině elektronických zařízení. Tranzistor byl po triodové elektronce významným pokrokem, protože ke spínání nebo zesilování jiného elektronického proudu spotřebovává mnohem méně elektřiny a vydrží o mnoho let déle.

Tranzistor lze použít k různým účelům včetně zesilovačů a digitálních spínačů pro počítačové mikroprocesory. Při digitální práci se většinou používají tranzistory MOSFET. Některé tranzistory jsou samostatně balené, hlavně proto, aby zvládly vysoký výkon. Většina tranzistorů je uvnitř integrovaných obvodů.

Několik typů samostatně balených tranzistorů

Jak fungují

Tranzistory mají tři vývody: gate, drain a source (u bipolárního tranzistoru lze vodiče nazvat emitor, kolektor a báze). Pokud je zdroj (neboli emitor) připojen k zápornému pólu baterie a drain (neboli kolektor) ke kladnému pólu, neproudí v obvodu žádná elektřina (pokud máte v sérii s tranzistorem pouze lampu). Když se však dotknete gate a drain dohromady, tranzistor elektřinu propustí. Je to proto, že když je hradlo kladně nabité, kladné elektrony vytlačí ostatní kladné elektrony v tranzistoru a nechají procházet záporné elektrony. Tranzistor může fungovat i tehdy, když je hradlo pouze kladně nabité, takže se nemusí dotýkat drain.

Vizualizace

Tranzistor si lze snadno představit jako hadici s ostrým ohybem, který brání průchodu vody. Voda jsou elektrony, a když kladně nabijete hradlo, hadice se rozpojí a nechá vodu proudit.

Základní zapojení Darlingtonova tranzistoru je tvořeno dvěma bipolárními tranzistory zapojenými emitor k bázi, takže se chovají jako jeden tranzistor. Jeden z tranzistorů je zapojen tak, že ovládá proud do báze druhého tranzistoru. To znamená, že můžete řídit stejné množství proudu s velmi malým množstvím proudu jdoucího do báze.

Když je středový kolík napájen, může proudit.

Symbol zapojení Darlingtonova tranzistoru. "B" znamená bázi, "C" znamená kolektor a "E" znamená emitor.

Používá

Když je hradlo P-kanálu MOSFETu kladně nabité, začne jím protékat elektrický proud, což je užitečné pro elektroniku, která vyžaduje zapnutí spínače, takže se jedná o elektronický spínač. Ten konkuruje mechanickému spínači, který vyžaduje neustálé tlačení silou.

V tranzistoru MOSFET, který se používá jako zesilovač, odebírají proudy drain a source, a protože proud zdroje je mnohem větší než proud drain, je běžné, že proud drain stoupne na hodnotu zdrojů a zesílí se.

Materiály

Tranzistory jsou vyrobeny z polovodičových chemických prvků, obvykle z křemíku, který patří do moderní 14. skupiny (dříve IV. skupina) periodické tabulky prvků. Germanium, další prvek 14. skupiny, se používá společně s křemíkem ve specializovaných tranzistorech. Vědci také zkoumají tranzistory vyrobené ze speciálních forem uhlíku. Tranzistory lze vyrábět také ze sloučenin, jako je arsenid galia.

Historie

Tranzistor nebyl prvním třípólovým zařízením. Trioda sloužila ke stejnému účelu jako tranzistor o 50 let dříve. Vakuové elektronky byly v domácí technice důležité dříve než tranzistory. Bohužel elektronky byly velké a křehké, spotřebovávaly hodně energie a neměly dlouhou životnost. Tranzistor tyto problémy vyřešil.

O vynález tranzistoru se v roce 1947 zasloužili tři fyzikové: Brattain, John Bardeen a William Shockley, kteří se o to zasloužili nejvíce.

Důležitost

Tranzistor je dnes velmi důležitou součástkou. Nebýt tranzistoru, zařízení, jako jsou mobilní telefony a počítače, by vypadala úplně jinak nebo by možná vůbec nebyla vynalezena. Tranzistory byly vyrobeny velmi malé (široké desítky atomů), takže jich lze do malého počítačového čipu umístit miliardy.