Vad är en transistor?

En transistor är en elektronisk komponent som används i en krets för att styra en stor mängd ström eller spänning med en liten mängd spänning eller ström. Detta innebär att den kan användas för att förstärka eller växla (korrigera) elektriska signaler eller ström, så att den kan användas i ett brett utbud av elektroniska enheter.

Det gör det genom att slå in en halvledare mellan två andra halvledare. Eftersom strömmen överförs över ett material som normalt har hög motstånd (dvs. motstånd), är det en "överföringsmotstånd" eller transistor.

Den första praktiska punktkontaktstransistorn byggdes 1948 av William Bradford Shockley, John Bardeen och Walter House Brattain. Patent för begreppet transistor går så långt tillbaka som 1928 i Tyskland, även om de verkar aldrig ha byggts, eller åtminstone ingen hävdade att de hade byggt dem. De tre fysikerna fick Nobelpriset i fysik 1956 för detta arbete.

Grundläggande punkt-kontakt-transistorstruktur

Det finns i huvudsak två grundläggande typer av punktkontaktstransistorer, den npn transistor och pnp transistor, där n och p stå för respektive negativt och positivt. Den enda skillnaden mellan de två är arrangemanget av förspänningar.

För att förstå hur en transistor fungerar måste du förstå hur halvledare reagerar på en elektrisk potential. Vissa halvledare kommer att vara n-typ eller negativ, vilket innebär att fria elektroner i materialet drivs från en negativ elektrod (av, till exempel, ett batteri som det är anslutet till) mot det positiva. Andra halvledare kommer att vara p-typ, i vilket fall elektronema fyller "hål" i de atomära elektronskalarna, vilket innebär att den uppträder som om en positiv partikel rör sig från den positiva elektroden till den negativa elektroden. Typen bestäms av atomstrukturen i det specifika halvledarmaterialet.

Tänk nu på en npn transistor. Varje ände av transistorn är en n-typ halvledarmaterial och mellan dem är a p-halvledarmaterial. Om du ser på en sådan enhet ansluten till ett batteri ser du hur transistorn fungerar:

• de n-typregion som är fäst vid batteriets negativa ände hjälper till att driva elektroner i mitten p-typregion.
• de n-typregion som är fäst vid batteriets positiva ände hjälper till att långsamma elektroner kommer ut ur p-typregion.
• de p-typregion i mitten gör båda.

Genom att variera potentialen i varje region kan du då påverka hastigheten för elektronflödet över transistorn drastiskt.

Fördelarna med transistorer

Jämfört med vakuumrören som användes tidigare var transistorn ett fantastiskt framsteg. Transistorn kan, i mindre storlek, lätt tillverkas billigt i stora mängder. De hade också olika operativa fördelar, som är för många för att nämna här.

Vissa anser att transistorn är den största enskilda uppfinningen på 1900-talet eftersom den öppnade så mycket i vägen för andra elektroniska framsteg. Praktiskt taget varje modern elektronisk enhet har en transistor som en av dess primära aktiva komponenter. Eftersom de är byggstenarna för mikrochips, dator, telefoner och andra enheter kunde inte existera utan transistorer.

Andra typer av transistorer

Det finns en mängd olika transistortyper som har utvecklats sedan 1948. Här är en lista (inte nödvändigtvis uttömmande) över olika typer av transistorer:

• Bipolär förbindelsetransistor (BJT)
• Fälteffekttransistor (FET)
• Bipolär transistor med heterojunktion
• Unijunction transistor
• FET med två grindar
• Lavintransistor
• Tunnfilmstransistor
• Darlington transistor
• Ballistisk transistor
• FinFET
• Flytande grindtransistor
• Inverterad-T-effekttransistor
• Snurrtransistor
• Fototransistor
• Isolerad bipolär grindtransistor
• Enelektronstransistor
• Nanofluidisk transistor
• Trigattransistor (Intel-prototyp)
• Jonkänslig FET
• Snabbomvänd epitaxal diode FET (FREDFET)
• Elektrolytoxid-halvledar FET (EOSFET)

Redigerad av Anne Marie Helmenstine, Ph.D.