Erinevus lehekülje "Transistor" redaktsioonide vahel

Eemaldatud 16 baiti ,  6 aasta eest
P
resümee puudub
P
'''Transistor''' (ingl ''transfer'' üle kandma + ''resistor'' takisti) on kolme või enama [[väljaviik|väljaviiguga]] [[pooljuht]]seadis, mida kasutatakse [[elektrisignaal]]ide tekitamiseks, võimendamiseks, muundamiseks ja lülitamiseks. Transistori abil saab ühe elektrisignaali abil juhtida ehk tüürida teist elektrisignaali.
[[ImagePilt:Transistor-photo.JPG|180px|thumbpisi|Transistorid]]
 
== Erinevus ==
[[Pilt:NPN-transistor.jpg|pisi|100px|NPN-transistori tähis]]
[[Pilt:PNP-transistor.jpg|pisi|100px|PNP-transistori tähis]]
Eristatakse [[bipolaartransistor|bipolaar]]-eid ja [[unipolaartransistor|unipolaar]]-unipolaartransistoreid e.ehk [[väljatransistor]]eid.
 
Enamik transistore valmistatakse pooljuhtivast ränist. Kõrgsageduslike mudelite jaoks on kasutusel ka [[galliumarseniid]] ja teised analoogsed materjalid.
 
=== Transistorite tüübid ===
* [[bipolaartransistor|Bipolaartransistor]]
* [[MOSFET|Isoleeritud paisuga väljatransistor]] (MOSFET)]]
* [[IGBT|Isoleeritud paisuga bipolaartransistor]] (IGBT)]]
 
=== Eelkäijad ===
 
==Ajalugu==
[[ImagePilt:Replica-of-first-transistor.jpg|thumb|Maailma esimene transistor]]
Esimene transistori [[patent]] anti füüsik [[Julius Edgar Lilienfeld|Julius Edgar Lilienfeldile]]ile 1925. aastal. Patendikirjeldus oli väga sarnane seadmele, mida tänapäeval tuntakse väljatransistori nime all. Ka 1934. aastal patenteeris saksa leiutaja [[Oskar Heil]] sarnase seadme.
 
1942. aastal eksperimenteeris järgmine sakslane [[Herbert Mataré]] radarisüsteemile[[radar]]isüsteemile anduri väljatöötamisel niinimetatud "''topeltdioodidega''". Tema loodud seadmel oli pooljuhtaluse peal kaks eraldiseisvat, kuid väga lähestikku asetsevat metallkontakti. Leiutisega töötades avastas ta nähtusi, mida ei olnud võimalik selgitada kahe iseseisvalt toimiva dioodi tööga. Nende nähtuste uurimisest kasvas välja algeline idee bipolaartransistori loomiseks.
 
1947. aastal avastasid [[Ameerika Ühendriigid|Ameerika Ühendriikide]] teadlased [[John Bardeen]] ja [[Walter Brattain]], et kui panna germaaniumikristalli külge elektrilised kontaktid, siis sellest väljuva elektrivoolu tugevus on oluliselt suurem esialgsest elektrivoolu tugevusest. [[William Shockley]] nägi selles avastuses suurt potentsiaali ning töötas paar kuud avastatud nähtuse mõistmiseks. Tema töö laiendas oluliselt teadmisi pooljuhtide olemusest ning nendega seotud nähtustest.
 
Esimene ränialuseline transistor töötati välja [[Texas Instruments]]'is [[Gordon Teal]]i poolt aastal 1954. Esimese [[MOSFET]] transistori (metall-oksiid-pooljuht väljatransistori) valmistasid teadlased [[John Atalla]] ja [[Dawon Kahng]] 1960. aastal.
 
== Eelised ==
Transistor on elektronlambist:
*Palju väiksem - isegi kuni tuhandeid kordi.
*Ökonoomsem - eraldab vähem soojust (kasutatakse madalamat pinget, ja puudub sisemise kütte vajadus).
*Mehaaniliselt vastupidavam - elektronlampi kattev klaas läheb kergesti katki ja sisemised detailid kardavad põrutusi.
*Pikema tööeaga - elektronlambid kaotavad töötades aja jooksul oma töövõime, peamiselt [[katood]]i [[Elektroniemissioon|emissiooni]] võime vähenemise tõttu.
*Kiirema töövalmidusega - transistorit ei pea soojendama enne töörežiimi.
 
Transistori puudused võrreldes elektronlambiga:
Bipolaarse transistori volt-amper karakteristik näitab, kuidas sõltub transistori kollektori vool I<sub>c</sub> baasivoolust I<sub>b</sub>. Graafiku horisontaalteljel on kollektor-emitter pinge V<sub>ce</sub> ja vertikaalteljel on kollektori vool I<sub>c</sub>, kusjuures baasi voolu I<sub>b</sub> mõju kujutavad jooned on iga juhu jaoks eraldi joonistatud. Seega on transistori kollektorivool funktsioon baasi voolust ja kollektor-emitter pingest. I<sub>c</sub>=f(I<sub>b</sub>, V<sub>ce</sub>). Tunnusjoon liigub oma teljestikus sõltuvalt temperatuurist, mis muutub kas keskkonna (teised elektroonika seadmed) või oma enese soojenemise toimel.<ref> Tony Fischer-Cripps, "The Electronics Companion", lk 92 "Transistor characteristic"</ref>
 
Lugedes transistori tunnusjoont selgub, et bipolaarne transistor on kindlates piirides konstantse voolu hoidja (välistame soojusliku kõikumise). See tähendab, et konstantse baasivooluga jääb kollektori vool muutumatuks isegi siis, kui muudetakse pinget, mida transistor juhib. Sellega kaasneb transistori takistuse kasvamine ja suurem soojuse eraldumine - suureneb kollektori ja emitteri vaheline pinge V<sub>ec</sub>.
 
===Töörežiim ja küllastus===
 
==Kasutamine==
Transistorid on kasutusel peaaegu kõikides [[elektroonika]]seadmetes. Arvuti erinevates osades, eriti [[protsessor]]ites, on ta põhiliseks komponendiks. Nende suurus varieerub mõnekümnest [[nano]][[meeter|meetrist]] (kõrgtehnoloogilised [[kiipmikrokiip|kiibid]]) mõne sentimeetrini ([[võimendi]]d).
 
===Bipolaarne transistor lülitina===
Bipolaarset transistori võib kasutada lihtsltlihtsalt lülitina, kus väikese vooluga tüüritakse suuremat voolu. Bipolaarset transistori iseloomustab vooluvõimendustegur h<sub>fe</sub>=I<sub>c</sub>/I<sub>b</sub>, mille väärtused väikese vooluga transistoride hulgas on näiteks 100, 200, 400. See tähendab seda, et nõrk baasivool I<sub>b</sub> võib tekitada h<sub>fe</sub> korda suurema kollektori voolu I<sub>c</sub>. h<sub>fe</sub> on sõltuv temperatuurist ja transistoride andmelehtedel on nende graafikud toodud erinevates olukordade jaoks. Vooluvõimenduse tegurit saab konstantsena hoida, kui kasutada negatiivset tagsisidet.<ref> Tony Fischer-Cripps, "The Electronics Companion", lk 90 "Bipolar junction transistor - operation"</ref>
 
Bipolaarse transistoriga lülituse skeem on toodud all oleval joonisel koos graafikuga, mis kirjeldab transistori avanemist lülitusel. Baasi voolu mõjutatakse sujuvalt tõusva pingega (0-5V) läbi takisti, et piirata liigset voolu. Baasi voolu asemel mõõdetakse baasi pinget. Transistor juhib 70 oomist takistit ja kollektori voolu asemel mõõdetakse kollektori pinget.
 
===Bipolaarne transistor võimendina===
Ühise-emitteriga võimendid on disainitud nii, et väike muudatus sisendpinges (VinV<sub>in</sub>) muudab voolu, mis läbib tranistoritransistori baasi ja koos transistori vooluvõimendusega tähendab see seda, et väike muutus sisend pinges VinV<sub>in</sub> toob endaga kaasa suure muutuse väljundpinges, VoutV<sub>out</sub>. Erinevates konfiguratsioonides on võimalik transistorit kasutada voolu võimendamiseks, pinge võimendamiseks ja ka mõlema korraga võimendamiseks.
 
[[ImagePilt:Common_emitter.png‎ |left|thumb|200pxpisi| Konfiguratsioon, kus ühise-emitteriga transistor toimib võimendina]]
==Vaata ka==
*[[Pn-siire]]