Transistor-1
El transistor fue inventado originalmente en 1947 por los físicos estadounidenses John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley y obtuvo la patente en 1956 del Premio Nobel de Física.
Los transistores son funcionalmente similares a los relés y los tubos de vacío, pero más potentes. Puede realizar las funciones de conmutación, amplificación y estabilización de flujo, y es más fácil de fabricar y de menor tamaño.
El transistor está considerado uno de los mayores inventos de la historia moderna y posiblemente el invento más importante del siglo XX. Hizo que las radios, calculadoras, computadoras y aparatos electrónicos relacionados fueran más pequeños y baratos.
Los objetos están formados por moléculas y átomos, que contienen electrones cargados negativamente. Cuando un objeto se conecta a una fuente de energía, estos electrones comienzan a absorber energía.
Los átomos suelen estar unidos entre sí utilizando los electrones de su capa exterior para formar enlaces covalentes. Si el enlace covalente es inestable, los electrones pueden absorber energía fácilmente y luego saltar del estado de enlace covalente (la banda de valencia) al estado libre donde es fácil fluir (entrando en la banda de conducción). Estos objetos son altamente conductores o, por lo demás, débilmente conductores, y los semiconductores se encuentran en algún punto intermedio.
Cada átomo de silicio tiene cuatro electrones. Los átomos están unidos entre sí, y dos electrones adyacentes forman un enlace covalente. Similar a la imagen a continuación (la estructura tridimensional no se considera aquí).
El elemento boro tiene sólo tres electrones. Si dopamos boro y silicio juntos, se formarán algunos agujeros a los que les faltan electrones.
Estos agujeros pueden atraer fácilmente electrones cercanos para ocupar sus posiciones, pero también se formarán nuevos agujeros. Esto hace que el enlace covalente sea inestable y propenso a conducir electricidad.
El fósforo tiene cinco electrones. Si se mezclan fósforo y silicio, ocurre lo contrario. Los electrones adicionales pueden moverse libremente y ocuparán directamente los huecos cuando los encuentren.
Esta situación en la que el dopaje con fósforo provoca un aumento de electrones se denomina dopaje N (dopaje negativo, porque los electrones están cargados negativamente), y la situación en la que el dopaje con boro provoca agujeros se denomina dopaje P (dopaje positivo). . misceláneas).
Cuando juntamos N-Dope y P-Dope, se formará la siguiente situación.
Cerca de la región adyacente, los electrones dopados con P se desplazarán hacia agujeros en el lado dopado con N. Esto crea un espacio en la unión. Si hay más electrones a la izquierda, es negativo, y si hay menos electrones a la derecha, es positivo. Esta es la llamada barrera de potencial.
Cuando un objeto con una barrera de potencial se conecta a una fuente de energía, la corriente solo se puede formar si los polos positivo y negativo coinciden. De lo contrario, la unión actuará como una barrera de potencial y la corriente no podrá cruzarla.
Un transistor de unión bipolar es en realidad un semiconductor con estructura N-P-N o P-N-P.
Cuando un objeto de este tipo está conectado a una fuente de energía, no conduce ni conduce electricidad.
Pero si le añadimos un circuito de control adicional, la situación será diferente, como se muestra en la siguiente figura.
Se establece un bucle de línea azul en la esquina superior izquierda. Como puede ver en el diagrama anterior del diodo, este bucle creará una corriente. La corriente de la flecha azul romperá la barrera de potencial original, haciendo que todo el círculo negro de abajo forme una corriente.
Si pensamos en la parte azul como un bucle de control, entonces se trata esencialmente de un relé o un tubo de vacío. Podemos instalar un interruptor en el circuito de control azul de bajo voltaje y baja fuente de alimentación para controlar el circuito de alto voltaje a continuación.
Los transistores tienen muchas ventajas sobre los tubos de vacío. No necesita mantener el electrodo negativo calentado y excitado como una pequeña bombilla. Es de tamaño pequeño, de estructura simple y fácil de producir en masa. De hecho, los chips de nuestros teléfonos móviles contienen ahora miles de millones de transistores a nanoescala. Si pregunta qué impulsa la enorme potencia informática de nuestros teléfonos y computadoras, la respuesta son estos diminutos transistores de silicio.
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