Was ist ein Transistor?

Ein Transistor ist eine elektronische Komponente, die in einer Schaltung verwendet wird, um eine große Menge an Strom oder Spannung mit einer kleinen Menge an Spannung oder Strom zu steuern. Dies bedeutet, dass es verwendet werden kann, um elektrische Signale oder Energie zu verstärken oder zu schalten (gleichzurichten), so dass es in einer Vielzahl von elektronischen Geräten verwendet werden kann.

Dies geschieht, indem ein Halbleiter zwischen zwei andere Halbleiter geschoben wird. Weil der Strom über ein Material übertragen wird, das normalerweise einen hohen Widerstand aufweist (d. H. A Widerstand), es ist ein "Übertragungswiderstand" oder Transistor.

Der erste praktische Punktkontakttransistor wurde 1948 von William Bradford Shockley, John Bardeen und Walter House Brattain gebaut. Patente für das Konzept eines Transistors stammen aus dem Jahr 1928 in Deutschland, obwohl sie anscheinend nie gebaut wurden oder zumindest niemand behauptete, sie jemals gebaut zu haben. Für diese Arbeit erhielten die drei Physiker 1956 den Nobelpreis für Physik.

Grundlegende Punktkontakt-Transistorstruktur

Es gibt im wesentlichen zwei Grundtypen von Punktkontakttransistoren, die npn Transistor und die pnp Transistor, wo die n und p stehen für negativ bzw. positiv. Der einzige Unterschied zwischen den beiden ist die Anordnung der Vorspannungen.

Um zu verstehen, wie ein Transistor funktioniert, muss man verstehen, wie Halbleiter auf ein elektrisches Potential reagieren. Einige Halbleiter werden n-Typ oder negativ, was bedeutet, dass freie Elektronen im Material von einer negativen Elektrode (z. B. einer Batterie, mit der es verbunden ist) zum positiven hin driften. Andere Halbleiter werden p-Typ, in welchem ​​Fall die Elektronen "Löcher" in den Atomelektronenschalen füllen, was bedeutet, dass es sich so verhält, als ob sich ein positives Teilchen von der positiven Elektrode zur negativen Elektrode bewegt. Der Typ wird durch die Atomstruktur des spezifischen Halbleitermaterials bestimmt.

Betrachten wir nun eine npn Transistor. Jedes Ende des Transistors ist ein n-Typ Halbleitermaterial und zwischen ihnen ist ein p-Typ Halbleitermaterial. Wenn Sie sich ein solches Gerät vorstellen, das an eine Batterie angeschlossen ist, werden Sie sehen, wie der Transistor funktioniert:

• das n-Der Typbereich, der am negativen Ende der Batterie angebracht ist, hilft, Elektronen in die Mitte zu treiben p-Geben Sie region ein.
• das n-Der Typbereich, der am positiven Ende der Batterie angebracht ist, trägt dazu bei, dass langsame Elektronen aus der Batterie austreten p-Geben Sie region ein.
• das p-Typ Region in der Mitte macht beides.

Indem Sie das Potential in jeder Region variieren, können Sie die Geschwindigkeit des Elektronenflusses durch den Transistor drastisch beeinflussen.

Vorteile von Transistoren

Im Vergleich zu den bisher verwendeten Vakuumröhren war der Transistor ein erstaunlicher Fortschritt. Kleiner in der Größe, könnte der Transistor leicht in großen Mengen billig hergestellt werden. Sie hatten auch verschiedene betriebliche Vorteile, die zu zahlreich sind, um hier erwähnt zu werden.

Einige halten den Transistor für die größte Einzelerfindung des 20. Jahrhunderts, da er sich so sehr in Bezug auf andere elektronische Entwicklungen geöffnet hat. Praktisch jedes moderne elektronische Gerät hat einen Transistor als eine seiner primären aktiven Komponenten. Weil sie die Bausteine ​​für Mikrochips, Computer, Telefone und andere Geräte sind, könnten sie ohne Transistoren nicht existieren.

Andere Arten von Transistoren

Es gibt eine Vielzahl von Transistortypen, die seit 1948 entwickelt wurden. Hier ist eine (nicht unbedingt vollständige) Liste verschiedener Transistortypen:

• Bipolar Junction Transistor (BJT)
• Feldeffekttransistor (FET)
• Bipolartransistor mit Heteroübergang
• Unijunction Transistor
• Dual-Gate-FET
• Lawinentransistor
• Dünnschichttransistor
• Darlington-Transistor
• Ballistischer Transistor
• FinFET
• Floating-Gate-Transistor
• Inverted-T-Effekttransistor
• Transistor drehen
• Fototransistor
• Bipolartransistor mit isoliertem Gate
• Einzelelektronentransistor
• Nanofluidischer Transistor
• Trigate-Transistor (Intel-Prototyp)
• Ionensensitiver FET
• Fast-Reverse-Epitaxal-Dioden-FET (FREDFET)
• Elektrolyt-Oxid-Halbleiter-FET (EOSFET)

Herausgegeben von Anne Marie Helmenstine, Ph.D..