Transistor

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
Verskillende soorte transistors.

'n Transistor is 'n halfgeleier elektroniese komponent wat algemeen gebruik word as seinversteker of elektronies beheerde skakelaar. Transistors het twee hoof kontakte wat 'n veranderende gelykstroom toelaat om deur die transistor te vloei. 'n Derde kontak beheer hierdie elektriese stroom, of deur 'n spanning, of deur 'n relatiewe klein stroom. Die transistor is die fundamentele boublok van rekenaar, sellulêre telefone en ander moderne elektroniese stroombane.

Die transistor word gebruik in 'n verskeidenheid van digitale en analoog funkies, insluitende seinversterkers, skakelstroombane, spannings reguleerders, seinmodulasie, geheue selle en ossillators. Transistors word afsonderlik of as geïntegreerde stroombaan verpak. 'n Geïntegreerde stroombaan kan biljoene transistors binne 'n baie klein area huisves.

Bipolêre NPN-transistor
Bipolêre PNP-transistor

Inleiding[wysig]

Moderne transistors word verdeel tussen twee kategorieë: bipolêre spervlaktransistors (BSTs) en veldeffektransistors (VETs). Die geleidingsvermoë tussen die transistor se uitgang en gemene terminale neem toe waneer 'n elektriese stroom vir BVT of 'n elektriese spanning vir VET tussen die inset en gemene terminale toegepas word. Die stroomvloei deur die uitgang en gemene terminaal van die transistor word dus beheer deur die stroom (BST) of spanning (VET) tussen die inset en gemene terminale van die transistor. Die eienskappe van die transistor word bepaal deur die soort transistor.

Die term "transistor" het oorspronklik verwys na puntkontaktransistors, maar is vinnig vervang met die meer praktiese bipolêre spervlaktransistor in die vroeë 1950s. Net so het die simbool vir die transistor verwys na hierdie lank reeds verouderde toestelle. Vir 'n kort tyd tydens die vroeë 1960s het sommige vervaardigers en elektroniese tydskrifte begin om simbole te gebruik wat die konstruksie van verskillende BST meer akkuraat uitgebeeld het, maar dit is later laat vaar.

In analoë stroombane word transistors gebruik as seinversterkers (geleikstroomversterkers, klankversterkers of radiofrekwensieversterkers) en lineêr gereguleerde spanningsbronne. Transistors word ook gebruik in digitale stroombane as elektroniese skakelaars, selde as afsonderlike komponent, maar meestal as 'n onderdeel van 'n geïntegreerde stroombaan. Digitale stroombane sluit in: logiese hekke, rekenaargeheue, mikroverwerkers en digitale seinverwerkers (DSV).

Waarde van Transistor[wysig]

Die transistor word beskou as een van die belangrikste uitvindsels van die twintigste eeu. [1] Die transistor is die sleutel komponent van prakties alle moderne elektronika. Die sukses van die transistor rus op die geoutomatiseerde massa produksie van transistors teen 'n baie lae per-transistor koste.

Hoewel miljoene afsonderlike transistors (bekend as diskrete transistors) nog gebruik word, word die meerderheid in geïntegreedestroombane gebruik saam met diodes, resistor, kapasitors en ander elektroniese komponente om volledige elektroniese stroombane te vorm. 'n Logiese hek bestaan uit ongeveer twintig transistors terwyl moderne mikroverwerkers biljoene transistors bevat.

Die transistor se lae koste, aanpasbaarheid en betroubaarheid maak dit die algemene toestel vir gebruik in nie maganiese toepassings. Transistor stroombane vervang ook elektromeganies komponente vir die beheer van toestelle en masjinerie. Die is goedkoper en meer effektief om mikrobeheerders met die toepaslike sagteware te gebruik om funksies te beheer as die ekwivalente maganiese beheerstelsel.

Aangesien die koste van transistors laag is, is daar 'n neiging om informasie te digitaliseer. Die vermoë van rekenaars om vinnige soektogte, sorteer en prosesseering van digitale informasie te kan verig maak dit meer effekfief om informasie te digitaliseer. As 'n resultaat word die meeste media vandag in digitale vorm gelewer vir omskakeling na analoog deur gebruik te maak van rekenaar hardeware.

Voordeel van transistors bo vakuumbuise[wysig]

Voor die uitvinding van die transistor was vakuuumbuise die hoof aktiewe komponent in elektroniese toerusting. Die sleutel voordele van transistors bo vakuumbuise is die volgende:

  • Die klein grootte en lae gewig van transistor het verdwerging in elektroniese toestelle te weeg gebring.
  • Transistor vervaardiging is geoutomatiseer wat lae eenheids koste per transistor te weeg bring.
  • Lae spannings werkverigting maak battery aangedrewe toestelle moontlik.
  • Vakuumbuise benodig 'n opwarmings periode voor hulle begin funksioneer.
  • Transistors is meer energie effektief en het laer drywings verbruik.
  • Transistors is meer betroubaar en het 'n hoër ruheid as vakuumbuise.
  • Transistors het 'n langer lewensduur.
  • Daar is meer verskeidendheid van transistors deur die doteerings vlak van sperlaag, geometrie en tiepe halfgeleier materiaal te verander.
  • Transistors het die vermoë om hoë stroom te hanteer.
  • Transistors se werkverrigting is nie sensitief vir skok en vibrasie nie.

Geskiedenis[wysig]

'n Replika van die eerste werkende transistor.

Die eerste drie patente vir die veldeffektransistor beginsel was geregistreer in Duitsland in 1928 deur die fisikus Julius Edgar Lilienfeld, maar hy het geen navorsings artikel gepubliseer nie, dus is die uitvinding deur industrie geïgnoreer. In 1934 het nog 'n Duitse fisikus, Dr. Oskar Heil, 'n ander veldeffektransistor gepatenteer. Daar is geen bewys dat hierdie toestelle vervaardig is nie, maar daar is in die 1990 gewys dat een van Lilienfeld se ontwerpe wel werk soos beskryf. Regsdokumente van die Bell Labs patent wys dat Shockley en Pearson werkende weergawes van die Lilienfeld patent vervaardig het, maar het nogtans nie verwys na die patent in enige van die navorsings of historiese artiekels wat gevolg het nie. The Other Transistor, R. G. Arns

Op die 16de Desember 1947 het William Shockley, John Bardeen en Walter Brattain die eerste praktiese puntkontaktransistor vervaardig. Hierdie werk het gevolg uit die oorlogtyd pogings om suiwer germanium "kristal" meng diodes te vervaardig vir gebruik as 'n frekwensie menger in mikrogolfradar eenhede. 'n Parallelle projek oor germanium diodes aan die Purdue Universiteit het daarin geslaag om 'n goeie kwaliteit germanium halfgeleier kristal te vervaardig wat deur Bell Labs gebruik is. [1] Vroeë vakuumbuis tegnologie het nie vinnig genoeg geskakel nie, wat gelei het na die gebruik van halfgeleier diodes deur die Bell Labs span. Met die kennis ter hande het hulle na die ontwerp van die triode gekyk, maar dit nie maklik gevind nie. Bardeen het uiteindelik 'n nuwe vertakking van oppervlak fisika ontwikkel om die vreemde gedrag wat hulle waargeneem het te beskryf. Bardeen en Brattain het uiteindelik daarin geslaag om 'n werkende toestel te vervaardig.

Dieselfde tyd was Europese wetenskaplikes gelei deur die idee van 'n halfgeleier versterker. In Augustus 1948 het Duitse fisici Herbert F. Mataré en Heinrich Welker, werkend by "Companie des Freins et Signaux Westinghoude" in Parys, Frankryk aansoek gedoen vir 'n patent van 'n versterker wat berus het op 'n minderheids draer invoering prosses wat hulle "transistron" genoem het. Aangesien Bell Labs eers 'n publieke bekendstelling van die transistor in Junie 1948 gemaak het, word die transistron beskou as 'n onafhanklike ontwikkeling. Mataré het die transkonduktansie verskynsel vir die eerste keer waargeneem tydens die vervaardiging van germanium dubbeldiodes vir Duitse radar tydens die Tweede Wêreld Oorlog. Transistrons was kommersieel vervaardig vir die Franse telefoon maatskappy en die militêre, en in 1953 is 'n halfgeleier radio ontvanger met vier transistrons gedemonstreer by die Düsseldorf Radio Skou.

Bell Labs het 'n generiese naam nodig gehad vir die nuwe uitvindsel. 'n Verskeidenheid name is voorgestel, maar die voorstel van transistor deur John R. Pierce het 'n interne lotting gewen.

Bell het dadelik die puntkontak transistor begin vevaardig in lae volumes. Prototiepes van net-transistor AM radios is gedemonstreer, maar was in werklikheid net laboratorium eksperimente. In 1950 het Shockley 'n radikaal verskillende transistor, die bipolêre voegvlaktransistor, ontwerp. Hoewel die werking van 'n puntkontak transistor en bipolere voegvlaktransistor verskil verwys die term "transistor" vandag meestal na die bipolere voervlaktransistor. Transistor radio vervaardiging is ook deur ander maatskappye gedoen onder lisensie. Ou transistors was chemies onstabiel en slegs bruikbaar vir lae spanning en lae frekwensie toepassings, maar hierdie tekortkomings is met tyd oorbrug.

Soorte Transistors[wysig]

Transistors word gekatogoriseer deur:

  • Tiepe halfgeleir materiaal: germanium, silikon, gallium arseniet, silikon karbied, ens.
  • Struktuur: BVT, VVET, MOVET, en ander
  • Polariteit: NPN, PNP vir BVTs; N-kanaal, P-kanaal vir VETs
  • Maksimum drywing verbruik: laag, gemiddeld, hoog
  • Maksimum werksfrekwensie: laag, gemiddeld, hoog, radio frekwensie, mikrogolf. (Die maksimum effektiewe frekwensie van 'n transistor word voorgestel deur f_\mathrm{T}, 'n afkorting van "frekwensie van oorgang (en:transition)". Die frekwensie van oorgang is die frekwensie waar die transistor eenheids versterking lewer.
  • Toepassings: skakelaar, algemeene toepassings, klank, hoë spanning, super-beta, lae geruis.
  • Verpakking: Deursteek montering ("Through-hole"), oppervlak montering, hoë drywing eenhede.

Bronnelys[wysig]

  1. Dennis F. Herrick (2003). Media Management in the Age of Giants: Business Dynamics of Journalism. Blackwell Publishing. ISBN 0813816998. 
Hierdie artikel is groottendeels 'n vertaling van die Engelse Wikipedia artikel "Transistor".