Транзістар

З пляцоўкі Вікіпедыя.
Перайсці да: рух, знайсці
Фатаздымкі некаторых тыпаў дыскрэтных транзістараў

Транзі́стар (ад англ.: transfer — пераносіць і resistor — супраціўленне) — трохэлектродны паўправадніковы электронны прыбор, у якім ток у ланцугу двух электродаў кіруецца трэцім электродам.

Кіраванне тока ў выходным ланцугу ажыццяўляецца за кошт змянення ўваходнага току (у біпалярным транзістары), або ўваходнага напружання (у палявым транзістары). Невялікае змяненне ўваходных велічынь можа прыводзіць да істотна большага змянення выхаднога напружання і току.

Гэтая ўзмацняльная якасць транзістараў выкарыстоўваецца ў аналагавай тэхніцы (аналагавыя ТБ, радыё, сувязь і г. д.). У наш час у аналагавай тэхніцы дамінуюць біпалярныя транзістары (міжнародны тэрмін — BJT, bipolar junction transistor). Іншым важнейшым ужываннем транзістараў з'яўляецца лічбавая тэхніка (логіка, памяць, працэсары, камп'ютары, лічбавая сувязь і г. д.).

Уся сучасная лічбавая тэхніка заснавана на МАП (метал-аксід-паўправаднік) транзістарах (МАПТ). Часам іх называюць МДП (метал-дыэлектрык-паўправаднік) транзістары, міжнародны тэрмін — MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Транзістары вырабляюцца ў рамках інтэгральнай тэхналогіі на адным крэмніевым крышталі (чыпе) і з'яўляюцца элементарнай часткай для пабудовы памяці, працэсара, логікі і г. д. Памеры сучасных МАПТ састаўляюць ад 130 да 45 нм. На адным чыпе (звычайна памерам 1—2 см²) змяшчаюцца сотні мільёнаў МАПТ. На працягу 60 год адбываецца змяншэнне памераў (мініятурызацыя) МАПТ і павелічэння іх колькасці на адным чыпе (ступень інтэграцыі), у бліжэйшыя гады чакаецца павелічэнне ступені інтэграцыі да мільярдаў транзістараў на чыпе. Памяншэнне памераў МАПТ прыводзіць таксама да павелічэння хуткадзейнасці працэсараў (тактавай частаты).

Кожную секунду сёння ў свеце вырабляюць паўмільярда МАП транзістараў[Крыніца?].

Гісторыя[правіць | правіць зыходнік]

Першыя патэнты на прынцып працы палявых транзістараў былі зарегістраваны ў Германіі 1928 на імя Юлій Эдгар Ліліенфелд. У 1934 годзе нямецкі фізік Оскар Хэйл запатэнтаваў палявы транзістар. Палявыя транзістары (у тым ліку МАП (метал-аксід-паўправаднік) транзістары) заснаваныя на простым электрастатычным эфекце поля, іх фізіка істотна прасцейшая, чым у біпалярных, і таму яны былі прыдуманы і запатэнтаваны значна раней. Тым не менш, першы МАП транзістар, які складае аснову сучаснай камп'ютарнай індустрыі, быў выраблены пасля біпалярнага транзістара ў 1960 годзе. Толькі ў 90-х гадах 20 ст. МАП тэхналогія стала дамінаваць над біпалярнай. На жаль, сусветная слава першаадкрывальніка не заўсёды дастаецца тым, хто сапраўды быў першым. Гэта ў поўнай меры можна аднесці да геніяльнаму савецкаму фізіку Вадзіму Яўгенавічу Лашкарову[Крыніца?] (1903—1974). Ён павінен быў бы атрымаць Нобелеўскую прэмію па фізіцы за адкрыццё транзістара. Вынаходства транзістара, кампактнага, лёгкага і надзейнага, адкрыла перад светам новыя магчымасці. Транзістар дазволіў адмовіцца ад капрызных і грувасткіх электронных лямпаў, што дазволіла зрабіць электронную тэхніку невялікі па памерах і больш надзейнай.

Яшчэ ў 1941 г. В. Я. Лашкароў апублікаваў артыкулы, у якіх апісаў асноўныя прынцыпы працы транзістара. Вадзім Яўгенавіч раскрыў механізмы, на аснове якіх і дагэтуль дзейнічаюць усе транзістары. Зрабіў ён гэта значна раней, чым хто-небудзь у свеце. Першыя паведамленні ў амерыканскай друку аб з'яўленні транзістара з'явілася ў ліпені ў 1948 г. — праз 7 гадоў пасля артыкула В. Я. Лашкарова. Аднак слава не знайшла свайго героя. Усе дадзеныя яго даследаванні ў СССР былі засакрэчаныя. Гэта не давала магчымасці навукоўцу заявіць пра свае правы на патэнт і праславіць былую вялікую краіну (СССР).

У 1947 г. Уільям Шоклі, Джон Бардзін і Уолтэр Братэйн у лабараторыях Bell Labs упершыню стварылі дзеючы біпалярны транзістар, які прадэманстравалі 16 снежня. 23 снежня адбылося афіцыйнае прадстаўленне вынаходніцтва і менавіта гэта дата лічыцца днём стварэння транзістара. Паводле тэхналогіі вырабу ён адносіўся да класу дакладных транзістараў. У 1956 г. яны былі узнагароджаны Нобелеўскай прэміяй па фізіцы «за даследаванне паўправаднікоў і адкрыццё транзістарнага эфекту». Цікава, што Джон Бардзін у хуткім часе быў адзначаны Нобелеўскай прэміяй у другі раз за стварэнне тэорыі звышправоднасці.

Пазней транзістары замянілі вакуумныя лямпы ў большасці электронных прыстасаванняў, скончыў тым рэвалюцыю ў стварэнні інтэгральных схем і камп'ютараў.

Bell была патрэбная назва новага прыстасавання. Прапаноўвалася назваць яго «паўправадніковы трыёд» (semiconductor triode), «Solid Triode», «Surface States Triode», «крысталічны трыёд» (crystal triode) і «Iotatron», але слова «транзістар» (transistor), якое прапанаваў Джон Пірс, перамагло ва ўнутраным галасаванні.

Першапачаткова назва «транзістар» адносілася да рэзістараў, якія кіруюцца напружаннем. Паколькі транзістар можна ўявіць як супраціўленне, якое рэгулюецца напружаннем на адным электродзе (у палявых транзістараў, для якіх гэта аналогія больш правільная — напружаннем на засаўцы, у біпалярных транзістараў — напружаннем на базе альбо токам базы).

Класіфікацыя транзістараў[правіць | правіць зыходнік]

BJT PNP symbol (case)-Cyrillic.svg p-n-p JFET P-dep symbol (case)-Bel.svg канал p-тыпу
BJT NPN symbol (case)-Cyrillic.svg n-p-n JFET N-dep symbol (case)-Bel.svg канал n-тыпу
Біпалярныя Палявыя
Абазначэнне транзістараў розных тыпаў

Прынцып дзеяння і спосабы ужывання транзістараў істотна залежаць ад іх тыпу. Больш падрабязна аб кожным з іх глядзі ў адпаведным артыкуле.

Паводле ўжыванага паўправадніка транзістары класіфікуюць на германіевыя (у наш час не выпускаюцца), крэмніевыя і арсенід-галіевыя. Іншыя матэрыялы транзістараў да нядаўняга часу не выкарыстоўваліся. У наш час ёсць транзістары на аснове, напрыклад, празрыстых паўправаднікоў для выкарыстоўвання ў матрыцах дысплеяў. Перспектыўны матэрыял для транзістараў — паўправадніковыя палімеры. Таксама ёсць асобныя паведамленні наконт транзістараў на аснове вугляродных нанатрубак.

Па магутнасці выдзяляюць маламагутныя транзістары (рассейваемая магутнасць парадку міліватаў), транзістары сярэдняй магутнасці (ад 0,1 да 1 Вт рассейванай магутнасці) і магутная транзістары (звыш 1 Вт).

Па выкананню выдзяляюць дыскрэтныя транзістары (карпусныя і бескарпусныя) і транзістары ў складзе інтэгральных схем.

Гл. таксама[правіць | правіць зыходнік]

Commons