Transistor

Een transistor is een elektronische component die kan worden gebruikt als onderdeel van een versterker, of als schakelaar. Het is gemaakt van een halfgeleidermateriaal. Transistors zijn te vinden in de meeste elektronische apparaten. De transistor was een belangrijke vooruitgang na de triodebuis, omdat hij veel minder elektriciteit gebruikte, en vele jaren langer meeging, om een andere elektronische stroom te schakelen of te versterken.

De transistor kan worden gebruikt voor allerlei verschillende dingen, waaronder versterkers en digitale schakelaars voor microprocessoren in computers. Voor digitaal werk worden meestal MOSFET's gebruikt. Sommige transistors zijn afzonderlijk verpakt, vooral om een hoog vermogen aan te kunnen. De meeste transistors zitten in geïntegreerde schakelingen.

Een paar soorten afzonderlijk verpakte transistors

Hoe ze werken

Transistors hebben drie aansluitingen: de gate, de drain, en de source (bij een bipolaire transistor kunnen de draden de emitter, de collector en de basis worden genoemd). Wanneer de bron (of emitter) is verbonden met de negatieve pool van de batterij, en de drain (of collector) met de positieve pool, zal er geen elektriciteit stromen in de schakeling (als je alleen een lampje in serie hebt met de transistor). Maar wanneer je de gate en de drain samen aanraakt, zal de transistor elektriciteit doorlaten. Dit komt omdat wanneer de gate positief geladen is, de positieve elektronen andere positieve elektronen in de transistor zullen wegduwen, waardoor de negatieve elektronen door de transistor zullen stromen. De transistor kan ook werken wanneer de gate alleen maar positief geladen is, zodat hij de drain niet hoeft aan te raken.

Visualisatie

Een eenvoudige manier om te bedenken hoe een transistor werkt, is als een slang met een scherpe bocht die het water tegenhoudt. Het water zijn de elektronen, en wanneer je de poort positief oplaadt, buigt de slang af en stroomt er water door.

De basisschakeling van een Darlington-transistor bestaat uit twee bipolaire transistoren die emitter aan basis zijn verbonden, zodat zij als één transistor werken. Een van de transistors is zo aangesloten dat hij de stroom naar de basis van de andere transistor regelt. Dit betekent dat je dezelfde hoeveelheid stroom kunt regelen met een zeer kleine hoeveelheid stroom die naar de basis gaat.

Als de middelste pin onder stroom staat, kan de stroom vloeien.

Het schakelsymbool van een Darlington-transistor. De "B" staat voor basis, de "C" staat voor collector, en de "E" staat voor emitter.

Gebruikt

Wanneer de gate van een P-kanaal MOSFET positief geladen is, zal er elektriciteit doorheen stromen. Dit is nuttig voor elektronica waarbij een schakelaar moet worden ingeschakeld, waardoor het een elektronische schakelaar wordt. Dit is vergelijkbaar met de mechanische schakelaar, waarvoor een constante kracht nodig is om erop te drukken.

In een MOSFET die als versterker wordt gebruikt, nemen de transistors de stroom van de drain en de source op, en aangezien de bronstroom zo veel groter is dan de stroom van de drain, is het gebruikelijk dat de stroom van de drain stijgt tot de waarde van de bronnen, waardoor deze wordt versterkt.

Materialen

Transistors zijn gemaakt van chemische halfgeleiderelementen, gewoonlijk silicium, dat behoort tot de moderne groep 14 (voorheen groep IV) in het periodiek systeem der elementen. Germanium, een ander groep-14 element, wordt samen met silicium gebruikt in gespecialiseerde transistoren. Onderzoekers bestuderen ook transistors die zijn gemaakt van speciale vormen van koolstof. Transistors kunnen ook worden gemaakt van verbindingen zoals galliumarsenide.

Geschiedenis

De transistor was niet het eerste apparaat met drie aansluitingen. De triode diende 50 jaar eerder hetzelfde doel als de transistor. Vacuümbuizen waren belangrijk in de huishoudelijke technologie vóór de transistors. Helaas waren buizen groot en breekbaar, verbruikten ze veel stroom en gingen ze niet erg lang mee. De transistor loste deze problemen op.

De uitvinding van de transistor in 1947 werd aan drie natuurkundigen toegeschreven: Walter H. Brattain, John Bardeen, en William Shockley die de grootste bijdrage leverden.

Belang

De transistor is vandaag de dag een zeer belangrijk onderdeel. Zonder de transistor zouden apparaten zoals mobiele telefoons en computers er heel anders uitzien, of misschien wel helemaal niet zijn uitgevonden. Transistors zijn zeer klein gemaakt (tientallen atomen breed), zodat er miljarden van in een kleine computerchip kunnen worden gestopt.