Transistör
Germanyum veya silisyum elementlerinin yarı iletkenlik özelliklerinden yararlanılarak imal edilen, elektronik tüplerin elektrik titreşimlerini genişletmekte kullanılan, sağlam yapılı ve uzun ömürlü alet .
Geçirgeç veya transistör, yarı iletken malzemeden yapılmış elektronik devre elemanıdır. Transistörler elektronik cihazların temel yapı taşlarındandır. Günlük hayatta kullanılan elektronik cihazlarda birkaç taneden birkaç milyara varan sayıda transistör bulunabilir.
Küçük bir elektronik aygıttır. Elektronik sinyalleri kuvvetlendirmek için kullanılan, zıt yöndeki bir iletkenlik bölgesiyle ayrılmış, belirli iki iletkenlik bölgesinden oluşan, yarı iletkenden yapılmış bileşen. ( Transistör sözcüğü günlük yaşamda çoğunlukla jonksiyonlu transistör ile eş anlamlı olarak kullanılır.)
Termoiyonik lamba yada kısaca lamba denen elektron tüpünün yerini alan transistörler çok daha küçük, uzun ömürlü ve daha ucuzdur. Transistör, elektronik çağını başlatan en önemli buluştur. Transistör 1948'de geliştirilen ABD'li mühendisler John Bordeen (1908), Walter H. Brattion (1902-1987) ve William B. Shockley (1910-1989) bu buluşları nedeniyle Nobel Fizik ödülünü paylaşmışlardır.
Transistör silisyum ve germanyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılır. Transistörler elektronik sanayisinde, örneğin televizyon alıcılarının, hi-fi ses sistemlerinin, işitme aygıtlarının ve daha önemlisi bilgisayarların yapısında kullanılır. Bugün tekil transistörlerin yerini tümleşik devreler almaktadır. Tümleşik devrelerde chip yada yonga denen çok küçük ve ince yarıiletken madde diliminin üzerinde oluşturulmuş, binlerce transistör ve başka elektronik devre elemanları bulunur.
Transistor, elektrik sinyallerini yükseltebilen , denetleyebilen, üretebilen, modülasyon ve dedeksiyon yapabilen bir aygıttır ve bu niteliğiyle elektronik çağını başlatan en önemli buluştur.
1948’ de transistoru geliştiren A.B.D.’ li mühendisler Bardeen, Brattain ve Schockley, bu buluşları sayesinde, 1956 senesi Nobel Fizik Ödülü ‘ nü paylaşmışlardır. Transistor ,silisyum, germanyum, selenyum gibi yarı iletken bir maddeden yapılır. Elektronik sanayisinde, örneğin televizyon alıcılarının, hi-fi ses sistemlerinin, işitme cihazlarının, bilgisayarların yapımında kullanılır. Bugün tekil transistorların yerini tümleşik devreler almaktadır. Tümleşik develerde, çip ya da yonga denen çok küçük ve ince bir yarı iletken madde diliminin üzerinde oluşturulmuş binlerce transistor ve başka elektronik devre elemanları bulunur.
Transistorların çalışma prensipleri
Transistorlar elektrik direncinin değişmesine dayalı olarak çalışırlar.Transistorun , toplayıcı,baz ( taban) ve yayıcı olarak adlandırılan üç bağlantısı vardır.Baz bağlantısında elektrik akımı olmadığında , toplayıcı ile yayıcı arasındaki direnç o kadar yüksektir ki, bu iki bağlantı arasından hemen hiç akım geçemez.Ama, baz bağlantısından küçük bir akım aktığında , toplayıcı ile yayıcı arasındaki dirençte çok büyük bir azalma olur ve dolayısıyla da, toplayıcı ile yayıcı arasından akım geçebilir. Böylece transistor küçük bir akımın yardımıyla büyük bir akımı denetleyebilir. Transistor bir anahtar olarak kullanıldığı zaman, baz bağlantısına küçük bir akım beslendiğinde, güçlü bir elektrik akımının devresini tamamlamasına izin verir.Bir yükseltici ya da bir üreteç olarak kullanıldığında ise ,zayıf bir sinyali güçlendirir. Zayıf sinyal,küçük bir elektrik akımı biçiminde tabana beslenir. Bu da toplayıcıdan yayıcıya büyük bir akımın geçmesine izin verir ve böylece de güçlü bir sinyal üretilmiş olur.
Transistörlerin Tarihi tarihçesi icat icadı
Elektron Lambaları ilk defa 1906'da Londra Üniversite Kolejinde Dr. Lee de Forest tarafından uygulama sahasına konulmuştur. 1925'te Lilien Field ve 1938'de Hilsch ve Pohl tarafından, lambaların yerine geçecek bir katı amplifikatör elemanı bulma konusunda başarısızlıkla sonuçlanan bazı denemeler yapılmıştır. Çalışmaların amacı, lambalarda olduğu gibi katılarda da elektrostatik alan etkisi ile elektron akışını sağlamaktı. Daha sonraları bu çalışmalar bugünkü transistörlerin temelini teşkil etmiştir.
1931-1940 yılları katı maddeler elektroniği hakkında daha ziyade teorik çalışmalar devri olmuştur. Bu sahada isimleri en çok duyulanlar, L. Brillouin, A. H. Wilson, J. C. Slater, F. Seitz ve W. Schottky'dir.
Yıl 1948, Walter H. Brattain ve John Bardeen kristal redresör yapmak için Bell laboratuarlarında çalışıyorlar. Esas olarak yapılan; çeşitli kristallere temas eden bir ‘catwhisker’ in tek yönde iletken, diğer yönde büyük bir direnç göstermesi ile ilgili bir çalışmadır. Deneyler sırasında Germanyum kristalinin ters akıma daha çok direnç gösterdiği ve daha iyi bir doğrultma işlemi yaptığı gözlemlendi ve böylece germanyum redresörler ortaya çıktı.
Brattain ve Bardeen germanyum redresör ile yaptıkları deneylerde, germanyum kristali üzerindeki serbest elektron yoğunluğunun, redresörün her iki yöndeki karakteristiğine olan tesirini incelediler ve bu sırada, catwhisker'e yakın bir başka kontak daha yaparak deneylerini sürdürdüler. Bu sırada ikinci whisker de akım şiddetlenmesinin farkına vardılar ve elektronik tarihinin bir dönüm noktasına tekabül eden transistör böylece keşfedilmiş oldu.
Adını 'Transfer – Resistor' yani taşıyıcı direnç kelimesinden alan transistör'ün geliştirilmesine daha sonra William Shockley de katıldı ve bu üçlü 1956 yılı nobel fizik ödülüne layık görüldüler.
İlk yapılan transistörler 'Nokta Kontaklı' transistörlerdi. Nokta kontaklı transistörler, iki whisker'li bir kristal diyottan ibarettir. Kristale 'Base', whiskerlerden birine 'Emitter' diğerine de 'Collector' adı verilir. Bu transistörlerde N tipi Germanyum kristali base olarak kullanılmıştır.
Whiskerler fosforlu bronzdan yapılır, daha doğrusu yapılırdı, bu transistörler artık müzelerde veya eski amatörlerin nostaljik malzeme kutularında bulunurlar.
Her iki whisker birbirine çok yakındır ve uçları kıvrık bir yay gibidir, bu kıvrık yay gibi olması nedeni ile kristale birkaç gramlık bir basınç uygular ve bu sayede sabit dururlar. Yani, yalnız temas vardır.
Bu transistörlerin Ge kristalleri 0.5 mm kalınlığında ve 1 - 1.5 mm eninde parçalardır. Whisker arası mesafe ise milimetrenin yüzde 3'ü yüzde 5'i kadardır.
Bu ilk transistörler PNP tipinde idi, yani kristal N tipi Whiskerler P tipi idi.
Daha sonraları 'Yüzey Temaslı' transistörler yapıldı. Bu transistörler PNP veya NPN olacak şekilde üç kristal parçası birbirine yapıştırılarak imal edildiler. Yüzey temaslı transistörlerin yapılması ile silisyum transistörler piyasaya çıktı, daha sonraları transistörler kocaman bir aile oluşturdular ve sayıları oldukça arttı.
