Chúng tôi giải thích bóng bán dẫn là gì, nguồn gốc của nó và cách hoạt động của nó. Ngoài ra, các loại bóng bán dẫn và mạch tích hợp của chúng.
Transistor là gì?
Nó được gọi là bóng bán dẫn (từ tiếng Anh:Dịchfer lạisystor, "Điện trở chuyển") cho một loại thiết bị điện tử bán dẫn, có khả năng sửa đổi tín hiệu điện đầu ra để đáp ứng với tín hiệu đầu vào, đóng vai trò như một bộ khuếch đại, công tắc, bộ dao động hoặc bộ chỉnh lưu của chúng.
Nó là một loại thiết bị thường được sử dụng trong nhiều thiết bị, chẳng hạn như đồng hồ, đèn, máy chụp cắt lớp, điện thoại di động, radio, ti vi và trên hết, như một thành phần của mạch tích hợp (chip hoặc vi mạch).
Các bóng bán dẫn có nguồn gốc từ nhu cầu điều khiển dòng chảy của dòng điện trong các ứng dụng khác nhau, như một phần của sự phát triển của lĩnh vực thiết bị điện tử. Tiền thân trực tiếp của nó là một bộ máy được phát minh bởi Julius Edgar Lilienfeld ở Canada vào năm 1925, nhưng phải đến giữa thế kỷ này, nó mới có thể được thực hiện bằng vật liệu bán dẫn (thay vì ống chân không).
Những thành tựu đầu tiên trong lĩnh vực này bao gồm việc mở rộng sức mạnh của tín hiệu điện bằng cách dẫn nó qua hai thanh chống vàng được áp dụng cho tinh thể germani.
Tên bóng bán dẫn được đề xuất bởi kỹ sư người Mỹ John R. Pierce, từ các mô hình đầu tiên do Phòng thí nghiệm Bell thiết kế. Bóng bán dẫn tiếp xúc đầu tiên xuất hiện ở Đức vào năm 1948, trong khi bóng bán dẫn tần số cao đầu tiên được phát minh vào năm 1953 tại Hoa Kỳ.
Đây là những bước đầu tiên hướng tới sự bùng nổ điện tử của nửa sau thế kỷ 20, cho phép, trong số nhiều thứ khác, sự phát triển của máy vi tính.
Các vật liệu như germani (Ge), silicon (Si), gallium arsenide (GaAs) hoặc hợp kim của silicon và germani hoặc silicon và nhôm được sử dụng trong chế tạo bóng bán dẫn ngày nay. Tùy thuộc vào vật liệu được sử dụng, thiết bị sẽ có thể chịu được một lượng điện áp nhất định và một nhiệt độ sức đề kháng sưởi ấm tối đa.
Làm thế nào để một bóng bán dẫn hoạt động?
Các bóng bán dẫn hoạt động dựa trên dòng điện, hoạt động như bộ khuếch đại (nhận tín hiệu yếu và tạo tín hiệu mạnh) hoặc như các công tắc (nhận tín hiệu và cắt tín hiệu) giống nhau. Điều này xảy ra tùy thuộc vào vị trí nào trong số ba vị trí mà một bóng bán dẫn chiếm giữ tại một thời điểm nhất định, và đó là:
- Không hoạt động. Mức dòng điện thay đổi (dòng điện nhiều hơn hoặc ít hơn) được phép đi qua.
- Mặt cắt. Nó không cho dòng điện chạy qua.
- Trong tình trạng bão hòa. Nó cho phép tất cả các dòng điện chạy qua (dòng điện cực đại).
Theo nghĩa này, bóng bán dẫn hoạt động giống như một cái khóa trong một đường ống: nếu nó hoàn toàn mở, nó cho phép tất cả dòng chảy của Nước uống, nếu nó được đóng lại, nó sẽ không để cho bất cứ thứ gì đi qua, và ở các vị trí trung gian của nó, nó sẽ cho phép nước đi qua nhiều hơn hoặc ít hơn.
Giờ đây, mọi bóng bán dẫn đều được tạo thành từ ba phần tử: đế, cực thu và cực phát. Đầu tiên là cái làm trung gian giữa bộ phát (nơi dòng điện đi vào) và bộ thu (nơi dòng điện đi ra). Và nó làm như vậy, đến lượt nó, được kích hoạt bởi một dòng điện thấp hơn, khác với dòng điện được điều chế bởi bóng bán dẫn.
Bằng cách này, nếu đế không nhận được dòng điện, bóng bán dẫn nằm ở vị trí cắt; nếu nó nhận được một dòng điện trung gian, cơ sở sẽ mở dòng chảy một lượng nhất định; và nếu đế nhận đủ dòng điện, thì đập sẽ mở hoàn toàn và toàn bộ dòng điện được điều chế sẽ đi qua.
Do đó, người ta hiểu rằng bóng bán dẫn hoạt động như một cách để kiểm soát lượng điện lực điều đó xảy ra tại một thời điểm nhất định, do đó cho phép xây dựng các mối quan hệ logic của sự kết nối với nhau.
Các loại bóng bán dẫn
Có một số loại bóng bán dẫn:
- Transistor tiếp điểm. Còn được gọi là "đầu tiếp xúc", nó là loại bóng bán dẫn lâu đời nhất và hoạt động trên nền germani. Đó là một phát minh mang tính cách mạng, mặc dù nó rất khó sản xuất, giòn và ồn ào. Ngày nay nó không còn được sử dụng nữa.
- Điện trở lưỡng cực có mối nối. Được sản xuất trên tinh thể vật liệu bán dẫn, bị nhiễm bẩn một cách có chọn lọc và được kiểm soát với nguyên tử của asen hoặc phốt pho (các nhà tài trợ của điện tử), do đó tạo ra vùng gốc, vùng phát và vùng thu.
- Transistor hiệu ứng trường. Trong trường hợp này, một thanh silicon hoặc một số chất bán dẫn tương tự khác được sử dụng, trong đó các đầu cực ohmic của nó được thiết lập, do đó hoạt động bằng điện áp dương.
- Biến trở quang. Chúng được gọi theo cách này đối với các bóng bán dẫn nhạy cảm với nhẹ, trong quang phổ gần với khả năng nhìn thấy. Vì vậy, chúng có thể được vận hành bằng sóng điện từ ở khoảng cách xa.
Mạch tích hợp
Các mạch tích hợp được biết đến nhiều hơn với tên gọi chip hoặc vi mạch, và chúng là những cấu trúc nhỏ bằng silicon hoặc các chất bán dẫn khác, trong một lớp vỏ bọc nhựa gốm, chúng ta thường tìm thấy trong bảng điện tử của các thiết bị khác nhau (máy tính, máy tính, ti vi, v.v.).
Các mạch này được tạo thành từ nhiều bóng bán dẫn và điện trở nhỏ được đặt trên một tấm, để thực hiện các nhiệm vụ điều khiển tín hiệu điện một cách hiệu quả, chẳng hạn như khuếch đại.