Τρανζίστορ  – Transistor

τρανζίστορ

(Ηλεκτρονικά)

Γενικά  :  Τα Τρανζίστορ εφευρέθηκαν το έτος 1948 στα εργαστήρια της Μπέλλ Τέλεφον (Bell Telephone) της Αμερικής από ομάδα τριών Αμερικανών ερευνητών, οι οποίοι για την ανακάλυψη αυτή πήραν το βραβείο Νόμπελ της Φυσικής.

Η λέξη Τρανζίστορ  (transistor) προέρχεται από τις λέξεις trans[fer] = μεταφέρω[GLi] και [res]istor = αντίσταση όπου σημαίνει μεταφερόμενη αντίστασης.

τρανσιστορ

Κατασκευή του Τρανζίστορ :   Τα τρανζίστορ κατασκευάζονται από 3 στρώματα ημιαγωγών. Χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρονικοί διακόπτες κι ενισχυτές. Ένα σήμα ελέγχου, που τροφοδοτεί το κεντρικό στρώμα, ρυθμίζει το ρεύμα που διαρρέει τα στρώματα του τρανζίστορ.

Θεωρία :  Το τρανζίστορ, ή, επί το Ελληνικό κρυσταλλολυχνία, είναι ένα εξάρτημα, αντίστοιχο με την τρίοδη ηλεκτρονική λυχνία.

Από λειτουργικής πλευράς, το τρανζίστορ μπορεί να κάνει ακριβώς ότι και η τρίοδος.

Παρουσιάζει όμως και μερικά πλεονεκτήματα εν σχέση με την λυχνία.

  1.  Δεν χρειάζεται τάση θέρμανσης.
  2. Λειτουργεί με πολύ χαμηλές τάσεις αλλά με μεγάλο ρεύμα.
  3. Για κανονικές συνθήκες λειτουργίας έχει άπειρη διάρκεια ζωής.
  4. Έχει γενικά μικρότερο όγκο.
  5. Έχει υψηλότερο βαθμό απόδοσης από την λυχνία.
  6. Ο χρόνος έναρξης λειτουργίας ενός κυκλώματος που περιέχει τρανζίστορ είναι αμελητέος.
  7. Το τρανζίστορ λειτουργεί σε πιο υψηλές συχνότητες από ότι η λυχνία.
  8. Η στάθμη θορύβου είναι μικρή.

Εκτός όμως από τα πλεο[GLi]νεκτήματα, φυσικό είναι τα τρανζίστορ να παρουσιάζουν και μειονεκτήματα.

  1.  Γενικά τα τρανζίστορς δεν μπορούν να δώσουν μεγάλες ισχείς. Πειραματικά έδωσαν ισχύ 1KW.
  2. Είναι ευπαθή στην αύξηση της θερμοκρασίας. Έτσι πρέπει να τοποθετούνται σε ειδικές μεταλλικές επιφάνειες προς απαγωγή της θερμότητος. Οι επιφάνειες αυτές ονομάζονται ψήκτρες.

  Η βασική διαφορά λειτουργίας μεταξύ ενός τρανζίστορ και μιας λυχνίας είναι η εξής :  Στην λυχνία έχουμε ρεύμα ελεγχόμενο μέσω κενού ενώ στο τρανζίστορ έχουμε ρεύμα ελεγχόμενο μέσω στερεάς ύλης.

Η λειτουργία των τρανζίστορ βασίζεται σε ορισμένες ιδιότητες που παρουσιάζουν οι ημιαγωγοί πυριτίου (Si) και γερμανίου (Ge). Σύμφωνα με την ηλεκτρονική θεωρία τα ηλεκτρονικά ενός ατόμου κατανέμονται σε στιβάδες βρισκόμενες γύρω από τον πυρήνα του ατόμου. Κάθε στιβάδα μπορεί να δεχτεί ένα ορισμένο πλήθος ηλεκτρονίων που υπολογίζεται από τον τύπο :         η=2Χα2    όπου α ο αριθμός θέσης της στιβάδας.

Εάν ένα άτομο έχει συμπληρωμένες κανονικά όλες του τις στιβάδες, τότε λέμε ότι το άτομο αυτό παρουσιάζει χημική σταθερότητα. Φυσικά τέτοια άτομα είναι σπάνια στη φύση, διότι η χημική αστάθεια είναι απαραίτητη για την δημιουργία των διαφόρων ενώσεων του οργανικού και ανόργανου κόσμου.

Τα ηλεκτρόνια της τελευταίας στιβάδας καθορίζουν το σθένος του ατόμου δηλαδή την χημική και ηλεκτρική συμπεριφορά του.

Το γερμάνιο και το πυρίτιο που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των τρανζίστορς βρίσκονται σε κατάσταση κρυσταλλική. Συγκεκριμένα τα άτομά τους είναι διατεταγμένα κατά τέτοιο τρόπο ώστε να αποτελούν τις κορυφές κυβικών σχημάτων.  Με τον τρόπο αυτόν κάθε άτομο γερμανίου, ή, πυριτίου περιβάλλεται από άλλα τέσ[GLi]σερα βρισκόμενα σε ίσες μεταξύ τους αποστάσεις. Έτσι υπάρχει η δυνατότητα ανταλλαγής ηλεκτρονίων. Κατ` αυτόν τον τρόπο τα άτομα αυτά ενώ είναι 4σθενή συμπεριφέρονται σαν 8σθενή. Έτσι ο κρύσταλλος συμπεριφέρεται σαν υλικό με πλήρη χημική και ηλεκτρική σταθερότητα. Τέτοιου είδους υλικά στην θερμοκρασία του απόλυτου μηδέν (-274ο C) συμπεριφέρονται σαν υπερτέλειοι μονωτές.

Η ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων ονομάζεται ομοιοπολικός δεσμός. Κάθε άτομο σχηματίζει 4 ομοιοπολικούς δεσμούς με τα τέσσερα γειτονικά άτομα. Η καταστροφή των δεσμών αυτών έχει σαν αποτέλεσμα την δημιουργία ελεύθερων ηλεκτρονίων. Έτσι δημιουργείται μια κάποια αγωγιμότητας και η αντίσταση του κρυστάλλου μικραίνει. Φυσικά τα ανωτέρω συμβαίνουν μόνον όταν ένα εξωτερικό αίτιο επιδράσει στο σταθερό υλικό. Το αίτιο αυτό είναι η εφαρμογή κάποιας τάσης στα άκρα του κρυσταλλικού υλικού. Εάν η τάση, ή, η τάση, ή, η θερμοκρασία αυξηθούν πολύ τότε ο κρύσταλλος (γερμάνιο, ή, πυρίτιο) καταστρέφεται εφόσον καταστρέφονται και οι ομοιοπολικοί δεσμοί. Τότε ο κρύσταλλος πλέον είναι ένας τέλειος αγωγός.

Σύμφωνα με τα ανωτέρω μπορούμε να καταλάβουμε την συμπεριφορά των υλικών αυτών που ονομάζονται ημιαγωγοί. Τα κρυσταλλικά υλικά γερμάνιο και πυρίτιο παρουσιάζουν[GLi]αρνητικό θερμικό συντελεστή. Δηλαδή αυξανόμενης της θερμοκρασίας τους μικραίνει η αντίστασή τους.

Σαν κρυσταλλικά υλικά χαρακτηρίζουμε όλα εκείνα των οποίων τα άτομα είναι τοποθετημένα κατά τέτοιο τρόπο εντός του υλικού ώστε να αποτελούν τις κορυφές; Κανονικών γεωμετρικών σχημάτων. Το ακόλουθο σχέδιο δείχνει πως ακριβώς είναι διατεταγμένα τα άτομα του κρυστάλλου πυριτίου.

Οι τρανζίστορ είναι ημιαγωγοί που χρησιμοποιούν κρυσταλλικά υλικά όπως το γερμάνιο και το πυρίτιο. Αυτά τα υλικά έχουν αρνητικό θερμικό συντελεστή, δηλαδή η αντίστασή τους μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Οι κρυστάλλινες δομές των υλικών αυτών είναι κανονικών γεωμετρικών σχημάτων, όπως φαίνεται στο σχέδιο του πυριτίου.

Language: Greek

Γεώργιος Λυμπερόπουλος

Σχετικά με Γεώργιος Λυμπερόπουλος

Είμαι Ηλεκτρονικός όπου τα τελευταία μου τωρινά χρόνια έμαθα να χειρίζομαι τους Ηλεκτρονικούς υπολογιστές, από την κατασκευή αλλά και από τον προγραμματισμό τους θα έλεγα πολύ καλά. Ευχαριστώ που διαβάζετε την ιστοσελίδα μου!

Δείτε όλα τα άρθρα του/της Γεώργιος Λυμπερόπουλος →

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για να μειώσει τα ανεπιθύμητα σχόλια. Μάθετε πώς υφίστανται επεξεργασία τα δεδομένα των σχολίων σας.