Hogyan működnek a tranzisztorok
A tranzisztorok olyan eszközök, amelyek az elektronok, következésképpen az elektromosság mozgását irányítják. Valahogy úgy működnek, mint egy vízcsap — nemcsak az áram folyását indítják el és állítják le, hanem az áram mennyiségét is szabályozzák. Az elektromossággal a tranzisztorok egyaránt képesek elektronikus jeleket kapcsolni vagy erősíteni, lehetővé téve az áramkörön áthaladó áram precíz szabályozását.
A Bell Labs-ben készült tranzisztorokat kezdetben a germánium elemből állították elő. Az ottani tudósok tudták, hogy a tiszta germánium jó szigetelő. De szennyeződések hozzáadása (az úgynevezett adalékolás) a germániumot gyenge vezetővé, azaz félvezetővé változtatta. A félvezetők olyan anyagok, amelyek tulajdonságai a szigetelők és a vezetők között helyezkednek el, és különböző mértékben lehetővé teszik az elektromos vezetőképességet.
Hirdetés
A tranzisztorok feltalálásának időzítése nem volt véletlen. A tranzisztorok megfelelő működéséhez tiszta félvezető anyagokra van szükség. Történt, hogy közvetlenül a második világháború után a germánium finomítása, valamint az adalékolás terén elért eredmények alkalmassá tették a germániumot a félvezető alkalmazásokhoz.
Az adalékoláshoz használt elemtől függően az így kapott germániumréteg vagy negatív típusú (N-típusú), vagy pozitív típusú (P-típusú) volt. Az N-típusú rétegben az adalékoló elem elektronokat adott a germániumhoz, megkönnyítve az elektronok kiáramlását. Ezzel szemben a P-típusú rétegben bizonyos adalékoló elemek hatására a germánium elektronokat veszített, így a szomszédos anyagokból elektronok áramlottak feléje.
Az N-típusú és a P-típusú egymás mellé helyezve P-N diódát hozunk létre. Ez a dióda lehetővé teszi az elektromos áram áramlását, de csak egy irányban, ami hasznos tulajdonság az elektronikus áramkörök felépítésében.
A teljes értékű tranzisztorok voltak a következő lépés. A tranzisztorok létrehozásához a mérnökök adalékolt germániumot rétegeztek úgy, hogy két réteg hátulról egymás mögé kerüljön, P-N-P vagy N-P-N konfigurációban. Az érintkezési pontot csomópontnak nevezték, ezért kapta a csomóponti tranzisztor elnevezést.
A középső rétegre (az úgynevezett bázisra) elektromos áramot vezetve az elektronok az N-típusú oldalról a P-típusú oldalra mozognak. A kezdeti kis csepegés kapcsolóként működik, amely lehetővé teszi, hogy sokkal nagyobb áram folyjon. Egy elektromos áramkörben ez azt jelenti, hogy a tranzisztorok egyszerre működnek kapcsolóként és erősítőként.
A kereskedelmi elektronikában manapság a germánium helyett szilíciumalapú félvezetőket használnak, amelyek megbízhatóbbak és megfizethetőbbek, mint a germániumalapú tranzisztorok. De miután a technológia elterjedt, a germánium tranzisztorokat több mint 20 évig széles körben használták.