Transistore

TransistoreakEuskaltzaindiaren hiztegia, transistore, EuskaltzaindiaZehazki Hiztegia, Euskal Herriko Unibertsitatea solido-egoerako dispositibo elektronikoak dira, hau da, solidoa den material erdieroalez (Silizioz, batik bat) eginda daude.

Transistorea seinale elektrikoak eta potentzia handitzeko edo aldatzeko erabiltzen den gailu erdieroalea da. Elektronika modernoaren oinarrizko elementuetako bat da. Material erdieroalez osatuta dago, normalean, zirkuitu elektroniko batera konektatzeko gutxienez hiru terminal ditu. Transistorearen terminalen pare bati aplikatzen zaion tentsio edo korronte batek beste terminal pare baten bidez kontrolatzen du korrontea. Kontrolatutako (irteera) potentzia kontrolatzailea (sarrera) baino handiagoa izan daitekeenez, transistore batek seinalea anplifika dezake. Transistore batzuk banaka paketatzen dira, baina beste asko, miniaturan, zirkuitu integratuetan txertatuta aurkitzen dira. Transistoreak elektronika moderno ia guztietan funtsezko osagai aktiboak direnez, jende askok XX. mendeko asmakizun handienetakotzat jotzen du.

Julius Edgar Lilienfeld fisikariak eremu-efektuko transistorearen (FET) kontzeptua proposatu zuen 1926an, baina, garai hartan, ezin zen gailu funtzionalik egin. Laneko lehen gailua 1947an asmatutako transistore bat izan zen, John Bardeen, Walter Brattain eta William Shockley fisikariek Bell Laborategietan asmatu eta 1956ko Fisikako Nobel Saria partekatu zutena. Gehien erabiltzen den transistore mota metal-oxido-erdieroalearen eremu-efektuko transistorea (MOSFET) da; MOSFET transistorea Bell Laborategietan asmatu zen 1955 eta 1960 artean. Transistoreek elektronikaren eremua irauli zuten, eta irrati, kalkulagailu, ordenagailu eta beste gailu elektroniko txikiago eta merkeagoei bide eman zien.

Transistore gehienak silizio oso garbiz eginak dira, eta batzuk, germaniozkoak, baina, batzuetan, beste material erdieroale batzuk erabiltzen dira. Transistore batek karga-eramaile bakarra izan dezake eremu-efektuko transistore batean, edo bi karga-eramaile izan ditzake juntura bipolarren transistore-gailuetan. Huts-hodiarekin alderatuta, transistoreak, oro har, txikiagoak dira, eta, funtzionatzeko, potentzia gutxiago behar dute. Huts-hodi batzuek, transistoreen aldean, abantailak dituzte funtzionamendu-maiztasun oso altuetan edo funtzionamendu-tentsio altuetan, hala nola uhin-hodi bidaiaria eta girotroiak. Transistore mota asko fabrikatzaile anitzek zehaztapen estandarizatuekin egiten dituzte.

Historia
Triodo termionikoak, 1907an asmatutako huts-hodiak, irrati-teknologia anplifikatua eta distantzia luzeko telefonia ahalbidetzen zituen. Triodoa, ordea, potentzia handia kontsumitzen zuen gailu hauskorra zen. 1909an, William Eccles fisikariak kristalezko diodo osziladorea aurkitu zuen. 1925ean, Julius Edgar Lilienfeld fisikariak eremu-efektuko transistore (FET) baten patentea aurkeztu zuen Kanadan, triodoaren egoera solidoaren ordezkoa izan zenaVardalas, John (May 2003) Twists and Turns in the Development of the Transistor  IEEE-USA Today's Engineer.Lilienfeld, Julius Edgar, "Method and apparatus for controlling electric current"  January 28, 1930 (filed in Canada 1925-10-22, in US October 8, 1926).. Patente berak aurkeztu zituen Estatu Batuetan 1926 eta 1928an. Hala ere, ez zuen bere gailuei buruzko ikerketa artikulurik argitaratu, ezta bere patenteek funtzionatzen zuten prototipo baten adibide zehatzik aipatu ere. Kalitate handiko material erdieroaleen ekoizpena hamarkada batzuetara zegoenez, Lilienfelden egoera solidoko anplifikadoreen ideiak ez zuten erabilera praktikorik aurkituko 1920ko eta 1930eko hamarkadetan, ezta gailu hori egin izan bazen ere. 1934an, Oskar Heil asmatzaileak antzeko gailu bat patentatu zuen EuropanHeil, Oskar, "Improvements in or relating to electrical amplifiers and other control arrangements and devices", Patent No. GB439457, European Patent Office, filed in Great Britain 1934-03-02, published December 6, 1935 (originally filed in Germany March 2, 1934)..

Transistore bipolarrak

1947ko azaroaren 17tik abenduaren 23ra, John Bardeen eta Walter Brattain-ek Murray Hill-eko (New Jersey) AT&Tren Bell Laborategian esperimentuak egin zituzten, eta ikusi zuten urrezko bi puntu-kontaktu germaniozko kristal bati aplikatzen zitzaizkionean, irteerako potentzia sarrerakoa baino handiagoa zuen seinale bat sortzen zela. Solid State Physics Group-eko burua William Shockleyk horren potentziala ikusi zuen, eta, hurrengo hilabeteetan, erdieroaleen ezagutza zabaltzeko lan egin zuen. Transistore terminoa John R. Piercek sortu zuen transrresistentzia terminoaren uzkurdura gisa. Lillian Hoddeson eta Vicki Daitch-en arabera, Shockleyk proposatu zuen Bell Laborategietan transistore baten lehen patentea eremu-efektuan oinarritu behar zela, eta bera izendatzea asmatzailetzat. Urte batzuk lehenago ahanzturan geratu ziren Lilienfelden patenteak argira atera ostean, Bell Laborategiko abokatuek Shockleyren proposamenari ezezkoa eman zioten, eremu elektriko bat «sare» gisa erabiltzen zuen eremu-efektuko transistore baten ideia ez zelako berria. Horren ordez, 1947an, Bardeen, Brattain eta Shockleyk asmatu zutena puntu-kontaktuko lehen transistorea izan zen. Lorpen hori aitortzeko, Shockley, Bardeen eta Brattainek elkarrekin jaso zuten 1956ko Fisikako Nobel Saria erdieroaleei buruzko ikerketengatik eta transistore efektuaren aurkikuntzagatik.

Shockleyren taldeak, hasiera batean, eremu-efektuko transistore bat (FET) egiten saiatu zen erdieroale baten eroankortasuna modulatzen saiatuz, baina ez zuen arrakastarik izan, batez ere gainazaleko egoeren arazoekin, zintzilikatutako loturarekin eta germanio eta kobrezko material konposatuengatik. Porrot horren atzean zeuden arrazoi misteriotsuak ulertzen saiatzeak eraman zituen puntu-kontaktu eta juntura bipolarreko transistoreak asmatzera.

1948an,  modu independentean, puntu-kontaktu transistorea asmatu zuten Herbert Mataré eta Heinrich Welker fisikariek «Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse»n, Parisko Westinghouse-ren filiala, lanean ari zirela. Matarék aurreko esperientzia zuen silizio eta germaniozko kristal zuzentzaileak garatzen, Alemaniako radar ahaleginean Bigarren Mundu Gerran. Ezagutza horrekin, «interferentzia» fenomenoa ikertzen hasi zen 1947an. 1948ko ekainean, puntu-kontaktuetatik korrontea igarotzen zela, emaitza koherenteak lortu zituen Welkerrek ekoitzitako germanio laginak erabiliz, Bardeen eta Brattainek 1947ko abenduan lortutakoaren antzera. Bell Laborategietako zientzialariek eta dagoeneko transistorea asmatu zutela konturatuta, konpainia bere «transistoia» ekoizten hasi zen Frantziako telefono sarean erabilera anplifikatua izateko; 1948ko abuztuaren 13an, transistoreen patente-eskaera aurkeztu zuen.

Lehenengo juntura bipolarreko transistoreak Bell Laborategietako William Shockleyk asmatu zituen, eta patentea eskatu zuen (2.569.347) 1948ko ekainaren 26an. 1950eko apirilaren 12an, Bell Laborategietako Gordon Teal eta Morgan Sparks-ek arrakastaz ekoitzi zuten NPN juntura germaniozko anplifikatzaile bipolarreko transistorea. Bell-ek «sandwich» transistore berri horren aurkikuntzaren berri eman zuen prentsa-ohar batean, 1951ko uztailaren 4an..

Maiztasun handiko lehen transistorea Philcok 1953an garatu zuen gainazal hesidun germaniozko transistorea izan zen, 60 MHz-ko maiztasunetan jarduteko gai dena. Izan ere, n motako germanio base batean sakonuneak grabatuz egin ziren, bi aldeetatik indio(III) sulfatozko zurrustekin hazbeteko hamar milaren lodiera izan arte. Depresioetan galbanizatutako indioak kolektorea eta igorlea osatu zituenThe Wall Street Journal, December 4, 1953, page 4, Article "Philco Claims Its Transistor Outperforms Others Now In Use"Electronics magazine, January 1954, Article "Electroplated Transistors Announced".

1953an, AT&Tk lehen aldiz erabili zituen transistoreak telekomunikazio-ekipoetan, No 4A izendun sari-barra gurutzatuak kommutatzeko sisteman (Toll Crossbar Switching System), enborreko zirkuituak aukeratzeko, itzultzaile-txarteletan kodetutako bideratze-informaziotik abiatutaP. Mallery, Transistors and Their Circuits in the 4A Toll Crossbar Switching System, AIEE Transactions, September 1953, p.388. Bere aurrekoak, Western Electric No. 3A izendun fototransistoreak, zulatutako metalezko txartelen kodetze mekanikoa irakurtzen zuen.

Poltsikoko transistore-irratiaren lehen prototipoa INTERMETALL konpainiak, Herbert Matarék 1952an sortutako Internationale Funkausstellung Düsseldorf konpainiak, aurkeztu zuen 1953ko abuztuaren 29tik irailaren 6ra bitartean1953 Foreign Commerce Weekly; Volume 49; pp.23. Poltsikoko transistoreen ekoizpen-ereduko lehen irratia Regency TR-1 izan zen, 1954ko urrian kaleratua. Industrial Development Engineering Associates-eko (IDEA) Regency Dibisioaren eta Texasko Dallasko Texas Instruments-en arteko joint venture gisa ekoiztua, TR-1 irratia Indianapolis-en fabrikatu zen. Ia poltsikoan sartzen zen irratia zen, lau transistore eta germanio-diodo batekin. Diseinu industriala Chicagoko Painter, Teague eta Petertil enpresari azpikontratatu zitzaion. Hasieran, sei kolore hauetako batean kaleratu zen: beltza, marfila, mandarina gorria, hodei grisa, mahoba eta oliba berdea. Laster, beste kolore batzuk etorri ziren.

Transistore hutsez egindako lehen auto irratia Chrysler eta Philco korporazioek garatu zuten, eta 1955eko apirilaren 28an argitaratutako The Wall Street Journal-en eman zuten aditzera. Chryslerrek Mopar 914HR modeloa jarri zuen eskuragarri 1955eko udazkenean bere 1956ko Chrysler eta Imperial autoen linea berrirako, zeinak 1955eko urriaren 21ean iritsi zen  kontzesionarioen erakusleihoetaraWall Street Journal, "Chrysler Promises Car Radio With Transistors Instead of Tubes in '56", April 28, 1955, page 1.

Sony TR-63a, 1957an kaleratua, masiboki ekoitzitako lehen irrati transistorea izan zen, eta horrek transistoreen irratiak eskuarki hedatzera eraman zuen. 1960ko hamarkadaren erdialderako, zazpi milioi TR-63 saldu ziren mundu osoan. Sonyk irrati transistoreekin lortutako arrakastak transistoreak huts-hodiak ordezkatzera eraman zuen, teknologia elektroniko nagusi gisa 1950eko hamarkadaren amaieran.

Lehen silizio transistore funtzionala Morris Tanenbaum-ek garatu zuen Bell Laborategietan, 1954ko urtarrilaren 26an. 1954ko maiatzean, Texas Instruments-ek iragarri zuen lehen silizio transistore komertzialaren produkzioa. Hori, Gordon Teal-en lana izan zen, garbitasun handiko kristalen ekoizpenean aditua, aurrez Bell Laborategietan lan egindakoaChelikowski, J. (2004) "Introduction: Silicon in all its Forms", p. 1 in Silicon: evolution and future of a technology. P. Siffert and E. F. Krimmel (eds.). Springer, .McFarland, Grant (2006) Microprocessor design: a practical guide from design planning to manufacturing. McGraw-Hill Professional. p. 10. ..

 Motak eta Sailkapena 
Oraintsu arte, hiru transistore-mota nagusi hauek bereizten dira:

 Junturadun transistore bipolarra (laburdura: BJT).
 Junturadun eremu-efektuko transistorea (laburdura: JFET).
 Ate isolatudun eremu-efektuko transistorea (laburdura: IGFET), gehien-gehienetan 'MOS egituradun eremu-efektuko transistore' (laburdura: MOSFET) esaten bazaie ere, atearen isolamendua gauzatzeko egitura zein den azpimarratuz.

Horiek horrela, liburuetan ohikoa da batetik BJTak aztertzea, eta, bestetik, FET biak (hau da, JFETak eta MOSFETak); izan ere, BJTak transistore efektuaz eta FETak eremu-efektuaz baliatzen direnez, kategoria bakoitza (BJT, FET) efektu fisiko bati (transistore efektua, eremu-efektua) lotzen zaio.

Aspaldi honetan, ordea, laugarren transistore-mota bat agertu zaigu merkatuan, ate isolatudun transistore bipolarra (laburdura: IGBT), gero eta aplikazio-esparru zabalagoa eskuratzen ari dena. Kontua da IGBTa bai transistore efektuaz bai eremu-efektuaz baliatzen dela eta, beraz, kategoria bi horietan kabitzen dela, eta ezeinetan ere ez, aldi berean. Alegia:

 Transistore-mota  Transistore efekturik?  Eremu-efekturik? BJTa  Bai  Ez JFETa  Ez  Bai MOSFETa  Ez  Bai IGBTa  Bai  Bai

Hori dela-eta, sailkatzeko beste irizpide bi hauek nagusitzen ari dira azken urteotan:
 Kontrol-terminalaren izaera: isolatu gabea bada, junturadun esaten zaie, eta isolatua bada, ate isolatudun (horrelakoetan, kontrol-terminalari ate esaten zaio eta).
 Korrontean parte hartzen duten eramaile-motak: mota bakar batekoak (elektroiak edo hutsuneak) badabiltza, monopolar esaten zaie, eta mota bietakoak (elektroiak eta hutsuneak) badabiltza, bipolar.

+ Lau transistore-mota nagusiak Irizpideak  Monopolarra  Bipolarra Junturaduna  JFETa  BJTa Ate isolatuduna  MOSFETa  IGBTa

Ikur elektronikoak:

 Erabilerak 
Gaur egungo elektronikan oinarrizko osagaia da, eta, bera erabiliz, kommutadore elektroniko, ate logiko, memoria eta beste dispositibo asko lor daitezke. Zirkuitu analogikoen kasuan, transistoreak anplifikadore, osziladore eta uhin sortzaile moduan erabiltzen dira.

 Bilakaera historikoa 

Hiru elektrodoko (triodo) huts balbularen ordezkoa den transistore bipolarra AEBko Bell Laborategietan asmatu zuten 1947an Walter Houser Brattain, John Bardeen eta William Bradford Shockleykek. Hirurek Fisikako Nobel Saria irabazi zuten 1956an asmakuntza honengatik. Transistorearen sorrerak iraultza suposatu zuen informatikan, transistoreak baitira txipen oinarria. Txipak prozesadore unitate zentralaren, memoriaren oinarri dira, besteak beste. Hobekuntza teknologikoari esker, geroz eta transistore txikiagoak eraiki ahal izan dira, eta horrek, beste hobekuntza teknologikoekin batera (teknologia magnetikoa, optika eta magnetiko-optikozko disko gogorrak, CD eta DVD), informatikaren zabalkuntza ekarri du.

 Erreferentziak 

Bibliografia
Liburuak


  Transistorearen asmakuntza eta informazioaren aroaren sorrera

 The Power Transistor - Temperature and Heat Transfer; 1st Ed; John McWane, Dana Roberts, Malcom Smith; McGraw-Hill; 82 pages; 1975; . (archive)
 Transistor Circuit Analysis - Theory and Solutions to 235 Problems; 2nd Ed; Alfred Gronner; Simon and Schuster; 244 pages; 1970. (archive)
 Transistor Physics and Circuits; R.L. Riddle and M.P. Ristenbatt; Prentice-Hall; 1957.

Aldizkariak




Dataliburuak
 Discrete Databook; 1985; Fairchild (now ON Semiconductor)
 Small-Signal Semiconductors Databook, 1987; Motorola (now ON semiconductor)
 Discrete Power Devices Databook; 1982; SGS (now STMicroelectronics)
 Discrete Databook; 1978; National Semiconductor (now Texas Instruments)

 Kanpo estekak 

Kategoria:Osagai elektronikoak
Kategoria:Hungariako asmakizunak
Kategoria:Osagarri elektrikoak
Kategoria:Transistoreak
Kategoria:Gailu erdieroaleak