Tranzistor - je to elektronické zařízení, jehož hlavní funkcí je zesílení a přepínání elektrických signálů. Popularita tranzistorů mezi inženýry a elektronikou je způsobena jejich malou velikostí, vysokou spolehlivostí a širokou škálou aplikací. Ale jak se tranzistor otevírá? Pomocí proudu nebo napětí?
Při zkoumání historického kontextu tranzistoru není možné obejít velké vědce-Bardina, Brightona a Shockleyho. V roce 1947 vyvinuli první tranzistor z polovodičových materiálů. Jejich tranzistory zahájily novou éru v technologii elektroniky a jsou považovány za jeden z nejvýznamnějších objevů 20.století.
Otevření proudem
Existují dva hlavní typy tranzistorů: bipolární a polní. V bipolárních tranzistorech se otevření provádí proudem. Proud protékající základnou reguluje úroveň elektrického pole vytvořeného kolektorem a emitorem, což vede k otevření nebo uzavření tranzistoru. Bipolární tranzistory se používají v široké škále zařízení a mají vysokou komutační rychlost a nízkou hlučnost.
Otevření napětí
V tranzistorech pole je otevření prováděno napětím. Zde dochází k otevírání a zavírání tranzistoru změnou velikosti napětí na vstupu nebo kolem hradlové desky. Tranzistory v terénu mají vysokou účinnost a nízkou spotřebu energie, takže jsou široce používány v moderní elektronice.
Volba mezi tranzistorem s otevřením proudu nebo otevřením napětí tedy závisí na konkrétních požadavcích projektu. Každý typ tranzistoru má své vlastní vlastnosti a výhody, takže výběr bude záviset na konkrétní situaci a cílech vývojáře.
Historie otevření tranzistoru
Historie objevu tranzistoru začala v polovině 20.století, kdy byly provedeny četné studie polovodičové fyziky. V roce 1947 učinili tři vědci - John Bardin, William Shockley a Walter Brattain - v Bell Labs v USA revoluční objev: vytvořili první fungující tranzistor.
Tranzistor, který vytvořili, bylo malé polovodičové zařízení, které mělo tři vrstvy: emitor, základnu a kolektor. Použili polovodičový materiál-germanium. Toto zařízení umožnilo vést elektrický proud přes sebe s různými ziskovými koeficienty. Byl to revoluční objev, který položil základy pro budování mikroelektroniky a počítačových technologií.
Objev tranzistoru byl aktivně využíván v různých oblastech vědy a techniky, od výroby rádiových přijímačů až po vývoj počítačů a mobilních zařízení. Tranzistor otevřel dveře digitální éře a stal se klíčovou součástí mnoha elektronických systémů.
Experimenty s proudem
Experiment č. 1: studie vodivosti proudu
V tomto experimentu se provádí studie tranzistoru v režimu nasycení a řezu. K tranzistoru je připojen zdroj proudu a mění se jeho amplituda. Tím se měří napětí na kolektoru a emitoru. Výsledky experimentu umožňují určit hranice nasycení a řezu a stanovit závislost mezi proudem a napětím.
Přibližný plán experimentu:
- Příprava experimentálního obvodu: připojení tranzistoru, zdroje proudu a měřicích přístrojů.
- Změna amplitudy proudu přes základnu tranzistoru.
- Měření napětí na kolektoru a emitoru tranzistoru při různých hodnotách proudu.
- Analýza získaných dat, vytváření grafů závislosti proudu na napětí.
- Vedení vodivosti tranzistoru v různých režimech a zjištění skutečnosti jeho otevření proudem.
Experiment č. 2: studium fungování tranzistoru v režimu zesílení
Tento experiment zkoumá provoz tranzistoru v režimu zisku, ve kterém je malý vstupní výkon převeden na velký výstupní výkon. Pomocí experimentu je stanovena závislost výstupního napětí na vstupním napětí.
Přibližný plán experimentu:
- Příprava experimentálního schématu: připojení zdroje signálu, tranzistoru a měřicích přístrojů.
- Změna vstupního signálu a měření výstupního napětí.
- Analýza získaných dat, vytvoření grafu závislosti výstupního napětí na vstupním.
- Stanovení zisku tranzistoru.
- Provádění výstupů o zesilovacích vlastnostech tranzistoru a jeho provozu v režimu zesílení.
První objev tranzistoru
První tranzistor objevili v roce 1947 fyzici John Bardine, William Shockley a Walter Branat při práci na projektu vývoje polovodičových zesilovačů. Použili polovodičový materiál, který se později stal známým jako křemík.
Během svých experimentů a studií vědci zjistili, že křemík může vykazovat dva typy vodivosti-N-typ (negativní) a p-typ (pozitivní). Tyto dva typy projevů vodivosti mohou být řízeny vlivem vnějšího elektrického pole nebo aplikací nečistot.
Pomocí této funkce vědci vytvořili přístroj, který mohl zesílit a ovládat elektrický signál - tranzistor. Objev tranzistoru byl důležitým průlomem v elektronice a polovodičové technologii, což nakonec vedlo k rozvoji počítačů a dalších moderních zařízení.