Wat is een transistor?

Wat een transistor is en hoe het werkt

Diverse transistoren. TEK IMAGE / Getty Images / Science Photo Library

Een transistor is een elektronische component die in een circuit wordt gebruikt om een ​​grote hoeveelheid huidig of Spanning met een kleine hoeveelheid spanning of stroom. Dit betekent dat het kan worden gebruikt om elektrische signalen of stroom te versterken of te schakelen (rectificeren), waardoor het kan worden gebruikt in een breed scala aan elektronische apparaten.

Het doet dit door een halfgeleider tussen twee andere halfgeleiders te sandwichen. Omdat de stroom wordt overgedragen over een materiaal dat normaal gesproken een hoge weerstand heeft (d.w.z. a weerstand ), het is een 'overdrachtsweerstand' of transistor .

De eerste praktische puntcontacttransistor werd in 1948 gebouwd door William Bradford Shockley, John Bardeen en Walter House Brattain. Patenten voor het concept van een transistor dateren al in 1928 in Duitsland, hoewel ze nooit lijken te zijn gebouwd, of tenminste niemand heeft ooit beweerd ze te hebben gebouwd. De drie natuurkundigen ontvingen voor dit werk in 1956 de Nobelprijs voor de natuurkunde.

Basispunt-contacttransistorstructuur

Er zijn in wezen twee basistypen puntcontacttransistoren, de npn transistor en de pnp transistor, waar de n en p staan ​​voor respectievelijk negatief en positief. Het enige verschil tussen de twee is de opstelling van voorspanningen.

Om te begrijpen hoe een transistor werkt, moet je begrijpen hoe halfgeleiders reageren op een elektrische potentiaal. Sommige halfgeleiders zullen n -type, of negatief, wat betekent dat vrije elektronen in het materiaal van een negatieve elektrode (van bijvoorbeeld een batterij waarmee het is verbonden) naar de positieve drijven. Andere halfgeleiders zullen p -type, in welk geval de elektronen 'gaten' in de atomaire elektronenschillen vullen, wat betekent dat het zich gedraagt ​​alsof een positief deeltje van de positieve elektrode naar de negatieve elektrode beweegt. Het type wordt bepaald door de atomaire structuur van het specifieke halfgeleidermateriaal.

Overweeg nu een npn transistor. Elk uiteinde van de transistor is een n -type halfgeleidermateriaal en daartussen is a p -type halfgeleidermateriaal. Als je je een dergelijk apparaat voorstelt dat op een batterij is aangesloten, zul je zien hoe de transistor werkt:

• de n -type regio bevestigd aan het negatieve uiteinde van de batterij helpt elektronen naar het midden te stuwen p -type regio.
• de n -type regio bevestigd aan het positieve uiteinde van de batterij helpt bij het vertragen van elektronen die uit de komen p -type regio.
• de p -type regio in het centrum doet beide.

Door de potentiaal in elke regio te variëren, kunt u de snelheid van de elektronenstroom door de transistor drastisch beïnvloeden.

Voordelen van transistoren

Vergeleken met de vacuüm buizen die eerder werden gebruikt, was de transistor een geweldige vooruitgang. Kleiner van formaat, zou de transistor gemakkelijk goedkoop in grote hoeveelheden kunnen worden vervaardigd. Ze hadden ook verschillende operationele voordelen, die te talrijk zijn om hier op te noemen.

Sommigen beschouwen de transistor als de grootste uitvinding van de 20e eeuw, omdat deze zo veel opende in de weg van andere elektronische ontwikkelingen. Vrijwel elk modern elektronisch apparaat heeft een transistor als een van de belangrijkste actieve componenten. Omdat ze de bouwstenen zijn van microchips, zouden computers, telefoons en andere apparaten niet kunnen bestaan ​​zonder transistors.

Andere soorten transistoren

Er is een grote verscheidenheid aan transistortypen ontwikkeld sinds 1948. Hier is een lijst (niet noodzakelijk uitputtend) van verschillende typen transistors:

• Bipolaire junctietransistor (BJT)
• Veldeffecttransistor (FET)
• Heterojunctie bipolaire transistor
• Unijunctie-transistor
• Dual-gate FET
• Lawinetransistor
• Dunne-filmtransistor
• Darlington-transistor
• Ballistische transistor
• FinFET
• Zwevende poorttransistor
• Omgekeerde-T-effecttransistor
• Spin-transistor
• Fototransistor
• Bipolaire transistor met geïsoleerde poort:
• Single-elektron transistor
• Nanofluïdische transistor
• Trigate-transistor (Intel-prototype)
• Ionengevoelige FET
• Fast-reverse epitaxale diode FET (FREDFET)
• Elektrolyt-oxide-halfgeleider FET (EOSFET)

Bewerkt doorAnne Marie Helmenstine, Ph.D.