ტრანზისტორი

ტრანზისტორი (ინგლ. transfer — „გადატანა“ და ინგლ. resistor — „წინაღობა“), ნახევარგამტარული ტრიოდი — ელექტრონული კომპონენტი დამზადებული ნახევარგამტარი კრისტალის ფუძეზე, რომელსაც აქვს 3 (ან მეტი) გამომყვანი და განკუთვნილია ელექტრული რხევების გენერირებისა და გარდაქმნისათვის. ტრანზისტორი გამოიგონეს 1948 წელს უ. შოკლიმ, უ. ბრატეინმა და ჯ. ბარდინმა (ნობელის პრემია, 1956). არსებობს ტრანზისტორების ორი ძირითადი კლასი: უნიპოლარული და ბიპოლარული ტრანზისტორები. უნიპოლარული ტრანზისტორის კრისტალში დენის გავლა განპირობებულია მხოლოდ ერთი ნიშნის ელექტრული მუხტების (ელექტრონების ან ხვრელების) მოძრაობით. ბიპოლარული ტრანზისტორის (რომელსაც უბრალოდ ტრანზისტორს უწოდებენ) კრისტალში დენის გავლა განპირობებულია ორივე ნიშნის მატარებელი მუხტის მოძრაობით. ბიპოლარული ტრანზისტორი, იგივე ტრანსზისტორი წარმოადგენს ნახევარგამტარიან მონოკრისტალურ ფირფიტას, რომელშიც განსაკუთრებული ტექნოლოგიური პროცესის გამოყენებით შექმნილია სხვადასხვა გამტარების უბნები: ხვრელური (p) და ელექტრონული (n). ამ უბნების ურთიერთგანლაგების მიხედვით ტრანზისტორი ორი სახისაა: p-n-p და n-p-n, შუა უბანს (მისის სისქე მცირეა — რამდენიმე მკმ) უწოდებენ ბაზას, განაპირა უბნებს კი ემიტერსა და კოლექტორს. ბაზა ემიტერისა და კოლექტორისაგან გამოყოფილია ელექტრონულ-ხვრელური გადასვლებით (p-n გადასასვლელით). ბაზას, ემიტერსა და კოლექტორს გაკეთებული აქვს ლითონის გამომყვანები. n-p-n ტიპის ტრანზისტორის მუშაობის პრინციპი შემდეგი სახისაა. წყაროები (Uბე — ბაზასა და ემიტერს შორის, Uბკ — ბაზასა და კოლექტორს შორის) ჩართულია ისე, რომ ემიტერსა და ბაზას შორის მოქმედებს პირდაპირი ძაბვა, ხოლო ბაზასა და კოლექტორს შორის — უკუძაბვა. კვების წყაროების ასეთი ჩართვის გამო ემიტერული გადასასვლელის წინაღობა მცირეა, ხოლო კოლექტორული გადასასვლელისა — დიდი. ემიტერსა და ბაზას შორის ძაბვის გადიდება იწვევს ემიტერულ გადასასვლელში პოტენციალური ბარიერის შემცირებას. ამის შედეგად მატულობს ემიტერის დენი — ხდება ელექტრონების ინჟექცია ემიტერიდან ბაზაში. დიფუზიის შედეგად ელექტრონები აღწევენ ბაზა — კოლექტორის საზღვარს. ბაზასა და კოლექტორს შორის p-n ფენაში ელექტრული ველი ისეთია, რომ ხელს უწყობს ელექტრონების გადასვლას (ექსტრაქციას) ბაზიდან ემიტერში. ამგვარად, ელექტრონები უწყვეტად მოძრაობენ ბაზიდან კოლექტორში. ბაზის სისქისა და მასში ხვრელების კონცენტრაციის სიმცირის გამო ელექტრონების მხოლოდ მცირე ნაწილის რეკომბინაცია ხდება. ამის შედეგად, წარმოიქმნება ბაზის დენი iბ. ე. ი. ემიტერის დენი iე=iკ+iბ, სადაც iკ კოლექტორის დენია. ჩეულებრივ, iბ << iკ. ამიტომ iკ ≈ iე და Δiკ ≈ Δiე. სიდიდეს ა=Δiკ/Δiე ეწოდენა დენის გადაცემის კოეფიციენტი. ბაზასა და ემიტერს შორის ძაბვის Uბე ცვლილებით შეიძლება ვცალოთ კოლექტორის დენი. ანალოგიურად მუშაობს p-n-p ტიპის ტრანზისტორი, ოღონდ აქ კვების წყაროები ჩართულია შებრუნებულად და დენი აღიძვრება ხვრელების მოძრაობით. ტრანზისტორის გამაძლიერებელი თვისება გამოიყენება ანალოგურ მოწყობილობებში (ტელევიზორი, რადიო და ა.შ.) ამჟამად ანალოგურ ტექნიკაში დომინირებს ბიპოლარული ტრანზისტორები. მნიშვნელოვანი გამოყენება აქვს ტრანზისტორებს ციფრულ ტექნიკაში (ლოგიკა, მეხსიერება, პროცესორები, კომპიუტერები, ციფრული კავშირი და ა.შ.) ყველა თანამედროვე ციფრული ტექნიკა დაფუძნებულია მოპ (металл-окисел-полупроводник) ტრანზისტორებზე. ტრანზისტორები მზადდება ერთ კრისტალზე (ჩიპზე) და შეადგენს ელემენტარულ „აგურს“ მეხსიერების, პროცესორის და მათდაგვარების აშენებისათვის. თანამედროვე მოპ ტრანზისტორების ზომები შეადგენენ 130 დან 60 ნანომეტრამდე. ერთ ჩიპზე (ჩვეულებრივ 1-2 კვადრატული სანტიმეტრის ფართობით) განლაგდება ათეულობით მილიონი ტრანზისტორი. ათეულობით წლების განმავლობაში უფრო და უფრო მცირდება ტრანზისტორების ზომა, ხოლო იზრდება მათი რაოდენობა ჩიპებზე. უახლოეს მომავალში მოსალოდნელია მათი რაოდენობის გაზრდა ჩიპებზე ასეულობით მილიონამდე. ტრანზისტორების ზომების შემცირებით ასევე ხდება პროცესორის რეაქციის აჩქარება (ტაქტური სიხშირე). ტრიოდი დიოდი კიკვილაშვილი გ., ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 10, თბ., 1986. — გვ. 32. Amos S W & James M R (1999). Principles of Transistor Circuits. Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-4427-3.  Bacon, W. Stevenson (1968). „The Transistor's 20th Anniversary: How Germanium And A Bit of Wire Changed The World“. Bonnier Corp.: Popular Science, retrieved from Google Books 2009-03-22. Bonnier Corporation. 192 (6): 80–84. ISSN 0161-7370. Paul Horowitz & Hill, Winfield (1989). The Art of Electronics. Cambridge University Press. ISBN 0-521-37095-7.  Riordan, Michael & Hoddeson, Lillian (1998). Crystal Fire. W.W Norton & Company Limited. ISBN 0-393-31851-6.  The invention of the transistor & the birth of the information age ვიკისაწყობში არის გვერდი თემაზე: ტრანზისტორი The CK722 Museum. Website devoted to the "classic" hobbyist germanium transistor Jerry Russell's Transistor Cross Reference Database დაარქივებული 2007-02-16 საიტზე Wayback Machine. . The DatasheetArchive. Searchable database of transistor specifications and datasheets.