Tranzistor , polprevodniška naprava za ojačevanje, krmiljenje in generiranje električnih signalov. Tranzistorji so aktivne komponente sistema integrirana vezja , ali mikročipi, ki pogosto vsebujejo milijarde teh majhnih naprav, vtisnjenih v njihove bleščeče površine. Tranzistorji, globoko vdelani v skoraj vse elektronsko, so postali živčne celice informacijske dobe.
V tranzistorju so običajno trije električni kabli, imenovani oddajnik, kolektor in osnova - ali v sodobnih stikalnih aplikacijah vir, odtok in vrata. Električni signal, ki se nanaša na dno (ali vrata), vpliva na sposobnost prevodnosti polprevodniškega materiala električni tok , ki v večini aplikacij teče med oddajnikom (ali virom) in kolektorjem (ali odtokom). Vir napetosti, kot je baterijo poganja tok, medtem ko hitrost pretoka toka skozi tranzistor v danem trenutku regulira vhodni signal na vratih - podobno kot pipa se uporablja za uravnavanje pretoka vode skozi vrtno cev.
Tranzistor NMOS Polprevodniki kovinskega oksida z negativnim kanalom (NMOS) uporabljajo pozitivno sekundarno napetost za preklop plitve plasti str -tip polprevodniškega materiala pod vhodom v n -tip. Pri pozitivnih kanalih kovinsko-oksidnih polprevodnikov (PMOS) so vse te polaritete obrnjene. Tranzistorji NMOS so dražji, vendar hitrejši od tranzistorjev PMOS. Enciklopedija Britannica, Inc.
Prve komercialne aplikacije za tranzistorje so bile namenjene slušni aparat in žepni radijski sprejemniki v petdesetih letih prejšnjega stoletja. S svojo majhnostjo in majhno močjo poraba , tranzistorji so bili zaželen nadomestek vakuumskih cevi (v Veliki Britaniji znani kot ventili), ki so jih nato uporabljali za ojačanje šibkih električnih signalov in ustvarjanje zvočnih zvokov. Tranzistorji so začeli nadomeščati tudi vakuumske cevi v oscilatorjih, ki se uporabljajo za generiranje radijskih signalov, še posebej potem, ko so bile razvite specializirane strukture za obdelavo višjih frekvenc in ravni moči. Nizkofrekvenčne aplikacije z visoko močjo, na primer pretvorniki napajalnikov, ki se pretvarjajo izmenični tok (AC) v enosmerni tok (DC), so bili tudi tranzistorizirani. Nekateri močni tranzistorji lahko zdaj obvladujejo tokove sto amperov pri električnih potencialih nad tisoč voltov .
zelene molekule v diagramu ...
Danes je daleč najpogostejša uporaba tranzistorjev za računalniške pomnilniške čipe - vključno s polprevodniškimi večpredstavnostnimi pomnilniškimi napravami za elektronske igre , fotoaparati in MP3 predvajalniki - in mikroprocesorji, kjer so milijoni komponent vgrajeni v en sam integrirano vezje . Tu napetost, ki se nanaša na elektrodo vrat, običajno nekaj voltov ali manj, določa, ali lahko tok teče od vira tranzistorja do njegovega odtoka. V tem primeru tranzistor deluje kot stikalo: če teče tok, je vključeno vezje vklopljeno, v nasprotnem primeru pa izklopljeno. Ti dve ločeni stanji, edini možnosti v takem vezju, ustrezata binarnim 1 in 0, ki se uporabljata v digitalnih računalnikih. Podobne aplikacije tranzistorjev se pojavljajo v kompleksnih stikalnih tokokrogih, ki se uporabljajo v sodobnih telekomunikacijskih sistemih. Potencialne preklopne hitrosti teh tranzistorjev zdaj znašajo stotine gigahercev ali več kot 100 milijard ciklov vklopa in izklopa na sekundo.
Tranzistor so v letih 1947–48 izumili trije ameriški fiziki John Bardeen, Walter H. Brattain in William B. Shockley iz laboratorija Bell American American Telephone and Telegraph Company. Tranzistor se je izkazal za izvedljivega alternativa na elektronsko cev in do konca petdesetih let prejšnjega stoletja v številnih aplikacijah izpodrinila slednjo. Majhna, majhna toplota generacija, visoka zanesljivost in nizka poraba energije so omogočili preboj v miniaturizaciji kompleksnih vezij. V šestdesetih in sedemdesetih letih so bili tranzistorji vključeni v integrirana vezja , pri katerem je na enem čipu polprevodniškega materiala oblikovana množica komponent (npr. diode, upori in kondenzatorji).
Elektronske cevi so zajetne in krhke ter porabijo veliko energije za ogrevanje svojih katodnih filamentov in ustvarjanje tokov elektronov; prav tako pogosto izgorijo po nekaj tisoč urah delovanja. Elektromehanska stikala ali releji so počasni in se lahko zataknejo v položaju za vklop ali izklop. Za aplikacije, ki zahtevajo na tisoče cevi ali stikal, na primer telefonske sisteme po vsej državi, ki so se razvijali po vsem svetu v 40. letih prejšnjega stoletja, in prve elektronske digitalne računalnike, je to pomenilo, da je potrebna stalna budnost, da se neizogibne okvare čim bolj zmanjšajo.
mitohondrije najdemo v _____
Alternativa je bila najdena v polprevodnikih, materialih, kot sta silicij ali germanij, katerih električna prevodnost leži na sredini med izolatorji kot naprimer steklo in vodniki kot je aluminij. Prevodne lastnosti polprevodnikov je mogoče nadzorovati tako, da jih dopiramo z izbranimi nečistočami, nekaj vizionarjev pa je videlo potencial takšnih naprav za telekomunikacije in računalnike. Vendar je bilo to vojaško financiranje radar razvoj v štiridesetih letih, ki je odprl vrata za njihovo uresničitev. Za superheterodinska elektronska vezja, ki so se uporabljala za zaznavanje radarskih valov, je bil potreben diodni usmernik - naprava, ki omogoča tok toka v samo eno smer -, ki bi lahko uspešno delovala na ultra visokih frekvencah v enem gigahercu. Elektronske cevi enostavno niso zadostuje in polprevodniške diode na osnovi obstoječih bakrooksidnih polprevodnikov so bile v ta namen tudi veliko prepočasne.
Na pomoč so priskočili kristalni usmerniki na osnovi silicija in germanija. V teh napravah a volfram žica je bila zabodena v površino polprevodniškega materiala, ki je bil dopiran z majhnimi količinami nečistoč, na primer bora ali fosfor . Atomi nečistoče so zavzeli položaje v materialu kristal rešetke, ki izpodrivajo silicijeve (ali germanijeve) atome in s tem ustvarjajo majhne populacije nosilcev naboja (kot so elektroni), ki lahko prevajajo uporaben električni tok. Odvisno od narave nosilcev naboja in uporabljene napetosti lahko tok teče iz žice na površino ali obratno, vendar ne v obe smeri. Tako so te naprave služile kot prepotrebni usmerniki, ki delujejo na gigaherčnih frekvencah, potrebnih za zaznavanje odskočnega mikrovalovnega sevanja v vojaških radarskih sistemih. Do konca leta druga svetovna vojna , ameriški proizvajalci, kot sta Sylvania in Western Electric, letno proizvajajo milijone kristalnih usmernikov.
