Vă explicăm ce este un tranzistor, originea lui și cum funcționează. De asemenea, tipurile de tranzistoare și circuitele lor integrate.
Ce este un tranzistor?
Se numește tranzistor (din engleză:transfer resistor, „rezistor de transfer”) la un tip de dispozitiv electronic semiconductor, capabil să modifice un semnal electric de ieșire ca răspuns la un semnal de intrare, servind ca amplificator, comutator, oscilator sau redresor al acestuia.
Este un tip de dispozitiv utilizat în mod obișnuit în multe dispozitive, cum ar fi ceasuri, lămpi, tomografe, telefoane mobile, radiouri, televizoare și, mai ales, ca componentă a circuitelor integrate (cipuri sau microcipuri).
Tranzistoarele își au originea în necesitatea de a controla fluxul curent electric în diverse aplicații, ca parte a evoluției domeniului Electronică. Predecesorul său direct a fost un aparat inventat de Julius Edgar Lilienfeld în Canada în 1925, dar abia la mijlocul secolului ar putea fi implementat folosind materiale semiconductoare (în loc de tuburi vidate).
Primele realizări în acest sens au constat în extinderea puterii unui semnal electric prin conducerea acestuia prin două lupte de aur aplicate pe un cristal de germaniu.
Denumirea tranzistorului a fost propusă de inginerul american John R. Pierce, din primele modele proiectate de Bell Laboratories. Primul tranzistor de contact a apărut în Germania în 1948, în timp ce primul tranzistor de înaltă frecvență a fost inventat în 1953 în Statele Unite.
Aceștia au fost primii pași către explozia electronică din a doua jumătate a secolului XX, care a permis, printre multe alte lucruri, dezvoltarea calculatoare.
Materiale precum germaniu (Ge), siliciu (Si), arseniura de galiu (GaAs) sau aliaje de siliciu și germaniu sau siliciu și aluminiu sunt folosite astăzi în construcția tranzistoarelor. În funcție de materialul utilizat, dispozitivul va putea rezista la o anumită cantitate de tensiune electrică și a temperatura rezistenta la incalzire maxima.
Cum funcționează un tranzistor?
Tranzistoarele funcționează pe un flux de curent, funcționând ca amplificatoare (primind un semnal slab și generând unul puternic) sau ca întrerupătoare (primind un semnal și întrerupându-l) ale acestora. Aceasta se întâmplă în funcție de care dintre cele trei poziții ocupă un tranzistor la un anumit moment și care sunt:
- În activ. Un nivel de curent variabil (mai mult sau mai puțin curent) este lăsat să treacă.
- Secțional. Nu lasa curentul electric sa treaca.
- În saturație. Permite trecerea întregului flux de curent electric (curent maxim).
În acest sens, tranzistorul funcționează ca un robinet într-o țeavă: dacă este complet deschis, lasă să intre tot fluxul Apă, daca este inchis nu lasa sa treaca nimic, iar in pozitiile sale intermediare lasa sa treaca mai mult sau mai putina apa.
Acum, fiecare tranzistor este alcătuit din trei elemente: bază, colector și emițător. Primul este cel care mediază între emițător (unde intră fluxul de curent) și colector (de unde pleacă fluxul de curent). Și o face, la rândul său, activată de un curent electric mai scăzut, diferit de cel modulat de tranzistor.
În acest fel, dacă baza nu primește curent, tranzistorul este situat în poziția de întrerupere; dacă primește un curent intermediar, baza va deschide fluxul cu o anumită cantitate; iar dacă baza primește suficient curent, atunci barajul se va deschide complet și va trece curentul modulat complet.
Se înțelege astfel că tranzistorul funcționează ca o modalitate de control al cantității de electricitate care se întâmplă la un moment dat, permițând astfel construirea unor relații logice de interconectare.
Tipuri de tranzistoare
Există mai multe tipuri de tranzistoare:
- Tranzistor de contact punctual. Numit și „vârf de contact”, este cel mai vechi tip de tranzistor și funcționează pe o bază de germaniu. A fost o invenție revoluționară, deși era greu de fabricat, fragilă și zgomotoasă. Astăzi nu se mai folosește.
- Tranzistor de joncțiune bipolară. Fabricat pe un cristal de material semiconductor, care este contaminat într-un mod selectiv și controlat cu atomi de arsen sau fosfor (donatori de electroni), generând astfel regiunile de bază, emițător și colector.
- Tranzistor cu efect de câmp. În acest caz, se folosește o bară de siliciu sau un alt semiconductor similar, în ale cărui terminale sunt stabilite terminale ohmice, funcționând astfel prin tensiune pozitivă.
- Fototranzistoare. Ele sunt numite astfel la tranzistorii sensibili la ușoară, în spectre apropiate de vizibil. Pentru ca acestea să poată fi acționate cu ajutorul undelor electromagnetice la distanță.
Circuite integrate
Circuitele integrate sunt mai bine cunoscute ca cipuri sau microcipuri și sunt structuri mici de siliciu sau alți semiconductori, într-o încapsulare plastic ceramică, pe care o regăsim de obicei în panourile electronice ale diverselor dispozitive (calculatoare, calculatoare, televizoare etc.).
Aceste circuite sunt alcătuite din numeroase tranzistoare și rezistențe mici plasate pe o foaie, pentru a efectua eficient sarcini de manipulare a unui semnal electric, cum ar fi amplificare.