Transistor
Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
- Denne artikel handler om elektronikkomponenter. For transistor i betydningen radiomodtager, se transistorradio
En transistor er en elektrisk komponent lavet af halvlederfaststof og formet som en chip og pakket ind i et hus med typisk tre ben (også kaldet terminaler). Dens formål i næsten al elektronik er at forstærke elektriske signaler (analog styring) eller fungere som en elektrisk kontakt (digital styring).
Indholdsfortegnelse |
[redigér] Opdagelse - opfindelse
Det var en svær nød at knække at lave et faststofbaseret forstærkertrin (transistoren). Den blev opdaget/opfundet i december 1947 af John Bardeen, Walter Houser Brattain og William Bradford Shockley i Bell Laboratorierne, men opfindelsen/opdagelsen blev først offentliggjort i juni 1948. [1] [2] [3]
Man forsøgte at lave et elektronrør i faststof mellem ca. 1930-1947, men uden større succes. I 1947 lavede Bell Laboratorie opdagerne nogle overflademålinger på et rent Germaniumkrystal, som er en halvleder, og opdagede, at to elektroder, med en indbyrdes afstand på langt under en mm, havde en kraftig indbyrdes strømindvirkning.
[redigér] Andre forstærkende eller transistorlignende opdagelser
Elektrikeren Robert Denk har sandsynligvis opdaget en transistoreffekt i 1942 [4] og har sikkert lavet verdens første transistorradio i februar 1948. [5] Det vides ikke om det forstærkende element blot var en komponent som besad negativ differentiel modstand.
Det vides ikke om Dr. Julius Edgar Lilienfeld byggede sine patenterede "metode og apparat til at kontrollere elektrisk strøm": "MESFET" ( US Patent 1,745,175) i 1926/1930; "MOSFET" ( US Patent 1,900,018) i 1928/1933 og en forstærker ( US Patent 1,877,140). [6] [7]
Her er mere information. [8]
[redigér] Transistorproduktion
Fra 1947 til ca. 1960 (ikke checket) blev transistorerne håndlavet og var derfor dyre. Datidens transistorer vil med dagens priser koste ca. 1000 kr/stk.
Fra ca. 1960 (ikke checket) til nu anvendes litografi til masseproduktion af transistorer. Fra ca. 1970 (ikke checket) blev også ledningerne mellem chippen og benene (bonding wire) automatisk placeret og svejset med ultralyd. I dag (2003) kan transistorer købes for under 1 kr/stk.
I chips (integrerede kredsløb, IC'er) bliver transistorerne endnu billigere: En Intel Pentium 4 Northwood har 55 millioner transistorer [9] i chippen og 2 GHz-udgaven kan købes for 660 kr. (2003). Prisen per transistor er her: 0,000012 kr.!
[redigér] Transistortyper
| NPN: | N-channels: | ||||
| PNP: | P-channels: | ||||
| BJT | JFET | depletion IGFET | enhancement IGFET |
Der findes en række forskellige typer transistorer. De mest udbredte er felteffekttransistoren (FET, Field Effect Transistor) og den bipolare transistor (BJT, Bipolar Junction Transistor). Den bipolare transistor var den mest udbredte ind til midten af 1970'erne, da den er mindre krævende at fremstille end felteffekttransistoren, som dog i dag i antal er mere udbredt end den bipolare transistor.
Herudover findes der den ikke særligt kendte og udbredte unijunction-transistor (UJT).
En transistortype, som måske ikke er en selvstændig type, er IGBT (eng. Insulated Gate Bipolar Transistor). Den kan bedst beskrives som en sammenbygning af en bipolar transistor og en MOSFET. Den bliver stort set kun anvendt til højeffektanvendelser.
[redigér] Hvordan virker en bipolar transistor i praksis
[redigér] Strømstyring
I den mest anvendte bipolare transistorkobling; fælles emitterkobling anvendes strømstyring af input (Ib), da strømmen Ic næsten er en konstant faktor af Ib. Fordi Ic/Ib næsten er konstant for varierende Ib, har man givet den et navn: Strømforstærkningsfaktoren og benævnelsen beta, Hfe eller hFE. Den er nogenlunde konstant overfor Tchip ændringer ved Vce > 1 V. Typisk er Hfe i følgende interval for laveffekt småsignal transistorer: 10 < Hfe < 800.
Det skal bemærkes, at det er hældningen ΔIc/ΔIb, som er mest interessant i signalforstærkere.
[redigér] Hvorfor er det interessant med strømforstærkning?
Det er det fordi vi er interesseret i at forstærke signaler. Det at forstærke vil sige at gange med en fast faktor, uafhængig af input-signalets styrke. F.eks. er spændingen mellem en svag og stærk radiokanal 7,5 uV og 75mV på en radioantenne ved en belastning på 75 Ohm. Via Ohms lov kan vi regne strømmen ud til at være mellem 0,1uA og 1mA. Skal vi lytte til lyden fra en radiokanal, skal vi strømforstærke mellem 1.000.000 og 100 gange, for at vi kan høre radiokanalen i højttaleren. Her forudsættes en strøm på 100mA i en højttaler på f.eks. 8 Ohm.
En transistor i fælles-emitter kobling i det lineare arbejdsområde fungerer tilnærmelsesvis som en strømstyret strømgenerator.
[redigér] Kilder/referencer
- ↑ PBS: The Miracle Month: The Invention of the First Transistor, November 17-December 23, 1947
- ↑ This Month in Physics History - November 17 - December 23, 1947: Invention of the First Transistor
- ↑ The Discovery of the Transistor
- ↑ Das erste Transistorradio der Welt. Robert Denk, Erläuterung zu Robert Denk's Entdeckung Citat: "...Er entdeckte 1942 durch Zufall einen bis dahin unbekannten festkörperphysikalischen Effekt, als bei einer Fehlschaltung zwei blanke und oxydierte Drähte bewirkten, dass ein Röhrenradio weiterspielte, obwohl zwei Röhren ausgeschaltet waren...."
- ↑ Das erste Transistorradio der Welt
- ↑ Web archive backup: Julius Edgar Lilienfeld
- ↑ about.com: Inventors Dr. Julius Edgar Lilienfeld
- ↑ Bell System Memorial - Bell Labs (Who Really Invented The Transistor?) - Other Claims to the Invention
- ↑ cpuscorecard.com: Intel Pentium 4 Northwood
- ↑ Perdio Transistor
- ↑ Webarchive backup: History of Radio 3. From Valves to Transistors
[redigér] Se også
[redigér] Eksterne henvisninger
| Commons har billeder og/eller lyd med forbindelse til: |

