Tranzystor punktowy - Point-contact transistor

Tranzystor ostrzowy się pierwszy rodzaj tranzystora być z powodzeniem wykazana. Został opracowany przez naukowców Johna Bardeena i Waltera Brattaina w Bell Laboratories w grudniu 1947 roku. Pracowali w grupie kierowanej przez fizyka Williama Shockleya . Grupa pracowała wspólnie nad eksperymentami i teoriami efektów pola elektrycznego w materiałach półprzewodnikowych w celu zastąpienia lamp próżniowych mniejszym urządzeniem, które zużywa mniej energii.

Krytycznym eksperyment przeprowadzono w dniu 16 grudnia 1947, składa się z bloku z germanu , z półprzewodnika z dwóch ściśle rozmieszczone złota kontaktów przechowywanych na nim za pomocą sprężyny. Brattain przymocował mały pasek złotej folii nad punktem plastikowego trójkąta — konfiguracja, która jest zasadniczo diodą styku punktowego . Następnie ostrożnie przeciął złoto na końcu trójkąta. Spowodowało to powstanie dwóch elektrycznie izolowanych złotych styków bardzo blisko siebie.

Wczesny model tranzystora

Zastosowany kawałek germanu miał warstwę powierzchniową z nadmiarem elektronów . Kiedy sygnał elektryczny przechodził przez złotą folię, wstrzykiwał dziury (punkty pozbawione elektronów). To stworzyło cienką warstwę, w której brakowało elektronów.

Niewielki prąd dodatni przyłożony do jednego z dwóch styków miał wpływ na prąd płynący między drugim stykiem a podstawą, na której osadzony był blok z germanu. W rzeczywistości niewielka zmiana prądu pierwszego styku spowodowała większą zmianę prądu drugiego styku; więc był to wzmacniacz . Pierwszy kontakt to „emiter”, a drugi to „kolekcjoner”. Niskoprądowy zacisk wejściowy do tranzystora punktowego jest emiterem, podczas gdy wyjściowe zaciski wysokoprądowe to baza i kolektor. Różni się to od późniejszego typu bipolarnego tranzystora złączowego wynalezionego w 1951 roku, który nadal działa tak, jak tranzystory, z zaciskiem wejściowym niskiego prądu jako podstawą i dwoma zaciskami wyjściowymi o wysokim prądzie jako emiterem i kolektorem.

Tranzystor punktowy został wprowadzony na rynek i sprzedawany przez Western Electric i inne firmy, ale wkrótce został zastąpiony przez tranzystor bipolarny, który był łatwiejszy w produkcji i bardziej wytrzymały.

Formowanie

Model pierwszego dostępnego na rynku tranzystora stykowego

Podczas gdy tranzystory z kontaktem punktowym zwykle działały dobrze, gdy metalowe styki były po prostu umieszczone blisko siebie na krysztale bazowym germanu, pożądane było uzyskanie jak największego wzmocnienia prądu α.

Aby uzyskać wyższe wzmocnienie prądu α w tranzystorze stykowym, zastosowano krótki impuls wysokoprądowy do modyfikacji właściwości punktu styku kolektora, technikę zwaną „formowaniem elektrycznym”. Zwykle odbywało się to poprzez ładowanie kondensatora o określonej wartości do określonego napięcia, a następnie rozładowywanie go między kolektorem a elektrodami podstawowymi. Formowanie miało znaczny wskaźnik awaryjności, więc wiele komercyjnych tranzystorów w obudowie musiało zostać wyrzuconych. Chociaż skutki formowania były rozumiane empirycznie, dokładna fizyka procesu nigdy nie mogła być odpowiednio zbadana, a zatem nigdy nie opracowano jasnej teorii, która by go wyjaśniała lub dostarczała wskazówek, jak go ulepszyć.

W przeciwieństwie do późniejszych urządzeń półprzewodnikowych amatorowi udało się wykonać tranzystor punktowy, zaczynając od germanowej diody stykowej jako źródła materiału (można było użyć nawet wypalonej diody, a tranzystor mógł być ponownie w razie uszkodzenia, kilka razy w razie potrzeby).

Charakterystyka

Niektóre cechy tranzystorów stykowych różnią się od późniejszego tranzystora złączowego:

  • Wzmocnienie prądu wspólnej bazy (lub α ) tranzystora stykowego wynosi około 2 do 3, podczas gdy α tranzystora bipolarnego (BJT) nie może przekraczać 1, a wzmocnienie prądowe wspólnego emitera (lub β) tranzystora stykowego nie może przekracza 1, podczas gdy β BJT wynosi zwykle od 20 do 200.
  • Różnicowa rezystancja ujemna .
  • Gdy są używane w trybie nasyconym w logice cyfrowej , w niektórych projektach obwodów (ale nie we wszystkich) zatrzasnęły się w stanie włączenia, co powoduje konieczność odłączenia zasilania na krótki czas w każdym cyklu maszyny, aby przywrócić je do stanu wyłączenia.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki