ترانزستور
هوجهاز شبه موصل يستخدم لتضخيم أوتبديل الإشارات الإلكترونية والطاقة الكهربائية. وتتكون من مادة أشباه الموصلات عادة بثلاثة أطراف على الأقل للتوصيل بدائرة خارجية. يتحكم الجهد أوالتيار المطبق على زوج واحد من أطراف الترانزستور في التيار من خلال زوج آخر من الأطراف. نظرًا لأن الطاقة الخاضعة للتحكم (الإخراج) يمكن حتى تكون أعلى من طاقة التحكم (الإدخال) ، يمكن للترانزستور تضخيم الإشارة. اليوم ، يتم تجميع بعض الترانزستورات بشكل فردي ، ولكن تم العثور على المزيد منها في الدوائر المتكاملة.
عام 1926، اقترح الفيزيائي النمساوي-المحجري يوليوس إدگار ليلينفلد مفهوم ترانزستور تأثير المجال، لكن لم يكن من الممكن بالعمل إنشاء جهاز يعمل في ذلك الوقت. كان أول جهاز عمل يتم بناؤه تعبير عن ترانزستور ملامس نقطة اخترعه عام 1947 الفيزيائيان الأمريكيان جون باردين ووالتر براتين أثناء العمل تحت ويليام شوكلي في مختبرات بيل. تقاسموا جائزة نوبل في الفيزياء 1956 لإنجازهم.موسفت هوالترانزستور الأكثر استخدامًا (ترانزستور تأثير المجال المعدني وأكسيد أشباه الموصلات) ، والمعروف أيضًا باسم ترانزستور MOS ، والذي اخترعه المهندس المصري محمد عطا الله مع المهندس الكوري داون كانج في مختبرات بيل في عام 1959. كان موسفت هوأول ترانزستور مضغوط حقًا يمكن تصغيره وإنتاجه على نطاق واسع لمجموعة واسعة من الاستخدامات.
يوجد اول الترانزستور وموسفت على قائمة معالم IEEE في الإلكترونيات. موسفت هي اللبنة الأساسية للأجهزة الإلكترونية الحديثة ، وهي منتشرة في جميع مكان في الأنظمة الإلكترونية الحديثة.
أحدثت الترانزستورات ثورة في مجال الإلكترونيات ، ومهدت الطريق لأجهزة الراديووالآلات الحاسبة والحواسيب الأصغر والأرخص ، من بين أمور أخرى. يوجد اول الترانزستور وموسفت على قائمة معالم IEEE في الإلكترونيات.موسفت هي اللبنة الأساسية للأجهزة الإلكترونية الحديثة ، وهي منتشرة في جميع مكان في الأنظمة الإلكترونية الحديثة.تم تصنيع اجمالي 13 سكستليون موسفت بين عامي 1960 و2018 (على الأقل 99.9 ٪ من جميع الترانزستورات) ، مما يجعل موسفت الجهاز الأكثر تصنيعًا على نطاق واسع في التاريخ.
معظم الترانزستورات مصنوعة من السيليكون النقي للغاية ، وبعضها من الجرمانيوم ، ولكن يتم استخدام بعض مواد أشباه الموصلات الأخرى في بعض الأحيان. قد يحدث للترانزستور نوع واحد فقط من حامل الشحنة ، في ترانزستور ذوتأثير المجال ، أوقد يحدث له نوعان من ناقلات الشحن في أجهزة الترانزستور ثنائية القطب. بالمقارنة مع الأنبوب المفرغ ، تكون الترانزستورات أصغر حجمًا بشكل عام وتتطلب طاقة أقل للتشغيل. بعض الأنابيب المفرغة لها مزايا على الترانزستورات بترددات تشغيل عالية جدًا أوجهد تشغيل مرتفع. يتم تصنيع الكثير من أنواع الترانزستورات وفقًا لمواصفات قياسية من قبل الكثير من الشركات المصنعة.
التاريخ
الصمام الثلاثي الحراري ، وهوأنبوب فراغ تم اختراعه في عام 1907 ، إلى تمكين تقنية الراديوالمكبرة والهاتف لمسافات طويلة. ومع ذلك ، كان الصمام الثلاثي جهازًا هشًا يستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة. في عام 1909 ، اكتشف الفيزيائي ويليام إكليس مذبذب الصمام الثنائي البلوري. قدم الفيزيائي النمساوي المحجري وليوس إدگار ليلينفلد براءة اختراع للترانزستور ذوتأثير المجال (FET) في كندا في عام 1925 ، والذي كان يهدف إلى حتىقد يكون بديلاً عن الحالة الصلبة للصمام الثلاثي. قدم ليلينفيلد أيضًا براءات اختراع متطابقة في الولايات المتحدة في عامي 1926 و1928. ومع ذلك ، لم ينشر ليلينفيلد أي منطقات بحثية عن أجهزته ولم يذكر براءات اختراعه أي أمثلة محددة لنموذج أولي صالح. نظرًا لأن إنتاج مواد أشباه الموصلات عالية الجودة لا يزال بعيدًا منذ عقود ، فإن أفكار مضخم الحالة الصلبة ليلينفيلد لن تجد استخدامًا عمليًا في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين ، حتى لوتم بناء هذا الجهاز. في عام 1934 ، حصل المخترع الألماني أوسكار هيل على براءة اختراع لجهاز مشابه في أوروبا.
الترانزستور ثنائية القطب
تقديراً لهذا الإنجاز ، تم منح شوكلي وباردين وبراتين جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1956 "لأبحاثهم حول أشباه الموصلات واكتشافهم لتأثير الترانزستور".
من 17 نوفمبر 1947 إلى 23 ديسمبر 1947 ، أجرى جون باردين ووالتر براتين في مختبرات بيل AT & T's في موراي هيل ، نيوجيرسي ، تجارب ولاحظوا أنه عندما تم تطبيق جهتي اتصال بنقطة مضىية. على بلورة الجرمانيوم ، تم إنتاج إشارة مع انتاج الطاقة أكبر من المدخلات. رأى وليام شوكلي ، زعيم مجموعة فيزياء الحالة الصلبة ، الإمكانات في هذا ، وعمل على مدى الأشهر القليلة المقبلة على توسيع نطاق فهم أشباه الموصلات بشكل كبير. صاغ جون روبنسون بيرس مصطلح الترانزستور كتقلص لمصطلح المقاومة. وفقًا لـ ليليان هودسون وفيكي ديتش ، مؤلفوسيرة جون باردين ، اقترح شوكلي حتى تعتمد أول براءة اختراع لـ مختبرات بيل على الترانزستور على التأثير المجالي وأن يتم تسميته كمخترع. بعد حتى اكتشفوا براءات اختراع ليلينفيلد التي مضىت إلى غموض قبل سنوات ، نصح المحامون في مختبرات بيل ضد اقتراح شوكلي لأن فكرة الترانزستور ذي التأثير المجالي الذي يستخدم المجال الكهربائي كـ "شبكة" ليست جديدة. بدلا من ذلك ، ما اخترعه باردين ، براتين ، وشوكلي في عام 1947 كان أول ترانزستور نقطة اتصال. تقديراً لهذا الإنجاز ، تم منح شوكلي وباردين وبراتين جائزة نوبل في الفيزياء لعام 1956 "لأبحاثهم حول أشباه الموصلات واكتشافهم لتأثير الترانزستور".
حاول فريق درس شوكلي في البداية بناء ترانزستور ذي تأثير المجالي (FET) ، من خلال محاولة تعديل توصيلية أشباه الموصلات ، لكنه فشل ، ويرجع ذلك أساسًا إلى مشاكل في الحالة السطحية ، والرابطة المتدلية ، ومواد الجرمانيوم والنحاس المركبة . في سياق محاولة فهم الأسباب الغامضة وراء فشلهم في بناء FET عاملة ، قادهم هذا بدلاً من ذلك إلى اختراع التلامس الترانزستوري ثنائي القطب والتوصيل.
في عام 1948 ، اخترع الفيزيائيان الألمانيان هربرت ماتاري وهينريش ويلكر الترانزستور النقطي بشكل مستقل أثناء العمل في Compagnie des Freins et Signaux ، وهي شركة تابعة لشركة Westinghouse تقع في باريس. كان ماتاري لديه خبرة سابقة في تطوير مقومات الكريستال من السيليكون والجرمانيوم في جهد الرادار الألماني خلال الحرب العالمية الثانية. باستخدام هذه الفهم ، بدأ في البحث عن ظاهرة "التداخل" في عام 1947. وبحلول يونيو1948 ، بعد حتى شهد تيارات تتدفق عبر نقاط الاتصال ، ابتكر ماتاري نتائج متوافقة باستخدام عينات من الجرمانيوم التي أنتجها ويلكر ، على غرار ما حققه باردين وبراتين في وقت سابق في ديسمبر 1947. إدراكًا بأن فهماء مختبرات بيل قد اخترعوا بالعمل الترانزستور من قبلهم ، هرعت الشركة إلى إدخال "الترانزسترون" في الإنتاج للاستخدام المكثف في شبكة الهاتف الفرنسية وقدمت أول طلب براءة اختراع الترانزستور في 13 أغسطس 1948.
تم اختراع أول ترانزستورات تقاطع ثنائي القطب من قبل وليام شوكلي من شركة مختبرات بيل ، والتي تقدمت بطلب للحصول على براءة اختراع (2,569,347) في 26 يونيو1948. في 12 أبريل 1950 ، نجح كيميائيومختبرات بيل Gordon Teal وMorgan Sparks في إنتاج تقاطع NPN ثنائي القطب بنجاح. الترانزستور الجرمانيوم. أعربت شركة مختبرات بيل عن اكتشاف هذا الترانزستور "ساندويتش" الجديد في بيان صحفي في أربعة يوليو1951..
كان أول ترانزستور عالي التردد هوترانزستور الجرمانيوم الحاجز السطحي الذي طورته شركة فيلكوعام 1953 ، وقادرًا على تشغيل ما يصل إلى 60 ميجاهرتز. وقد تم ذلك عن طريق حفر المنخفضات في قاعدة الجرمانيوم من النوع N من كلا الجانبين مع تدفقات من كبريتات الإنديوم (III) حتى يبلغ سمكها بضعة آلاف من الألف من البوصة. شكل الإنديوم مطلي في المنخفضات المجمع والباع.
تم عرض أول راديوترانزستور جيب "نموذجي" بواسطة انترميتال (شركة أسسها هربرت ماتاري في عام 1952) في معرض إذاعي دولي دوسلدورف بين 29 أغسطس 1953 وستة سبتمبر 1953. أول راديوترانزستور "إنتاج" للجيب كان ريجنسي TR -1 ، صدر في أكتوبر 1954. تم إنتاجه كمشروع مشهجر بين قسم ريجنسي لشركاء هندسة التنمية الصناعية ، IDEA وTexas Instruments من دالاس تكساس ، تم تصنيع TR-1 في إنديانابوليس ، إنديانا. كان راديوقريبًا من حجم الجيب يضم أربعة ترانزستورات وصمام ثنائي الجرمانيوم. تم إسناد التصميم الصناعي إلى شركة Painter وTeague وPetertil في شيكاغو. تم إصداره في البداية بأحد أربعة ألوان مختلفة: أسود ، أبيض عظمى ، أحمر ، ورمادي. الألوان الأخرى ستتبعها قريبا.
تم تطوير أول راديوإنتاج "ترانزستور" بالكامل من قبل شركتي كرايسلر وفيلكووتم الإعلان عنه في 28 أبريل 1955 من صحيفة Wall Street Journal. جعلت كرايسلر راديوالسيارة الترانزستور بالكامل ، طراز Mopar 914HR ، متاحًا كخيار بدءًا من خريف عام 1955 لخطها الجديد لعام 1956 سيارات كرايسلر وإمبراطورية التي ضربت لأول مرة أرضيات صالة العرض في 21 أكتوبر 1955.
سوني TR-63 ، الذي صدر في عام 1957 ، كان أول راديوترانزستور يتم إنتاجه بكميات كبيرة ، مما يؤدي إلى اختراق السوق الكامل لأجهزة الراديوالترانزستور.. مضى TR-63 إلى بيع سبعة ملايين وحدة حول العالم بحلول منتصف الستينيات. أدى نجاح سوني بأجهزة الراديوالترانزستور إلى استبدال الترانزستورات بأنابيب التفريغ كتكنولوجيا إلكترونية مهيمنة في أواخر الخمسينيات.
تم تطوير أول ترانزستور سيليكون عامل في مختبرات بيلفي 26 يناير 1954 بواسطة موريس تانينبوم. تم إنتاج أول ترانزستور سيليكون تجاري بواسطة شركة Texas Instruments في عام 1954. وكان هذا عمل جوردون تيل ، الخبير في بلورات النموعالية النقاء ، الذي عمل سابقًا في مختبرات بيل.
موسفت (ترانزستور MOS)
ركزت شركات أشباه الموصلات في البداية على ترانزستورات الوصلات في السنوات الأولى من صناعة أشباه الموصلات. ومع ذلك ، كان ترانزستور الوصلة جهازًا ضخمًا نسبيًا كان من الصعب تصنيعه على أساس الإنتاج الضخم ، والذي قصره على عدد من التطبيقات المتخصصة. تم وضع نظرية الترانزستورات ذات التأثير المجالي (FETs) كبدائل محتملة للترانزستورات الوصلة ، لكن الباحثين لم يتمكنوا من تشغيل FETs بشكل سليم ، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى حاجز حالة السطح المضايق الذي منع المجال الكهربائي الخارجي من اختراق المادة.
في الخمسينات ، قام المهندس المصري محمد عطا الله بالتحقيق في الخصائص السطحية لأشباه الموصلات السليكونية في مختبرات بيل، حيث اقترح طريقة جديدة لتصنيع جهاز أشباه الموصلات ، بطلاء رقاقة السيليكون بطبقة عازلة من أكسيد السيليكون بحيث يمكن للكهرباء حتى تخترق بشكل موثوق للسيليكون الموصل أدناه ، التغلب على الحالات السطحية التي منعت الكهرباء من الوصول إلى طبقة أشباه الموصلات. يُعهد هذا باسم التخميل السطحي ، وهي الكيفية التي أصبحت حاسمة لصناعة أشباه الموصلات لأنها جعلت من الممكن في وقت لاحق الإنتاج الضخم لدوائر السيليكون المتكاملة. قدم النتائج التي توصل إليها في عام 1957. بناء على كيفية التخميل السطحي ، طور عملية معدن وأكسيد وأشباه الموصلات (MOS). واقترح حتى يتم استخدام عملية MOS لبناء أول سيليكون FET يعمل ، والذي بدأ العمل على بنائه بمساعدة زميله الكوري داون كانج.
اخترع محمد عطاالله وداون كانغ الترانزستور ذوالتأثير المعدني وأشباه الموصلات (موسفت) ، والمعروف أيضًا باسم ترانزستور MOS في عام 1959. كان موسفت أول ترانزستور مضغوط حقًا يمكن تصغيره وإنتاجه بكميات كبيرة من أجل مجموعة واسعة من الاستخدامات. بفضل قابلية التوسع العالية, واستهلاك الطاقة الأقل والكثافة الأعلى بكثير من الترانزستورات ثنائية القطب ، جعلت موسفت من الممكن بناء دوائر متكاملة عالية الكثافة ، مما يسمح بدمج أكثر من 10000 ترانزستور في IC واحد.
تم اختراع (MOS التكميلي) CMOS من قبل Chih-Tang Sah وفرانك وانلاس في فيرتشايلد شبه موصل في عام 1963. تم تقديم أول تقرير عن موسفت للبوابة العائمة بواسطة داون كانج وSimon Sze في عام 1967. تم عرض موسفت ذات البوابة المزدوجة لأول مرة في 1984 باحثوالمختبر الكهروتقني Toshihiro Sekigawa ويوتاكا هاياشي. FinFET (ترانزستور التأثير المجالي) ، وهونوع من موسفت متعدد البوابات ثلاثي الأبعاد دون المستوي ، نشأ من درس ديج هيساموتووفريقه في مختبر أبحاث هيتاشي المركزي في عام 1989.
الأهمية
الترانزستورات هي المكونات النشطة الرئيسية في جميع الإلكترونيات الحديثة تقريبًا. لذلك يعتبر الكثيرون حتى الترانزستور هوواحد من أعظم الاختراعات في القرن العشرين.
. ، .. تعتمد أهميتها في مجتمع اليوم على قدرتها على الإنتاج بكميات كبيرة باستخدام عملية مؤتمتة للغاية (تصنيع جهاز أشباه الموصلات) تحقق تكاليف منخفضة للغاية لكل ترانزستور.
موسفت (ترانزستور تأثير المجال المعدني وأكسيد شبه الموصل) ، والمعروف أيضًا باسم ترانزستور MOS ، هوإلى حد بعيد الترانزستور الأكثر استخدامًا ، ويستخدم في تطبيقات تتراوح من أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات إلى تكنولوجيا الاتصالات مثل الهواتف الحديثة. يعتبر موسفت أبرز ترانزستور, ، وربما أبرز اختراع في الإلكترونيات وولادة الإلكترونيات الحديثة. كان ترانزستور MOS هواللبنة الأساسية للإلكترونيات الرقمية الحديثة منذ أواخر القرن العشرين ، مما يمهد الطريق للعصر الرقمي. يصفه مخط الولايات المتحدة للبراءات والعلامات التجارية بأنه "اختراع رائد غيّر الحياة والثقافة في جميع أنحاء العالم". . Iتعتمد أهميتها في مجتمع اليوم على قدرتها على الإنتاج بكميات كبيرة باستخدام عملية مؤتمتة للغاية (تصنيع جهاز أشباه الموصلات) تحقق تكاليف منخفضة للغاية لكل ترانزستور.
اختراع أول ترانزستور في مختبرات بيلتم تسميته بعلامة IEEE Milestone في عام 2009. تتضمن قائمة معالم IEEE Milestones أيضًا اختراعات ترانزستور الوصلات في عام 1948 وموسفت في عام 1959.
، فإن الغالبية العظمى من الترانزستورات يتم إنتاجها الآن في دوائر متكاملة (غالبًا ما يتم اختصارها إلى IC أوالرقائق الدقيقة أوببساطة الرقائق) ، إلى جانب الثنائيات والمقاومات والمكثفات والمكونات الإلكترونية الأخرى لإنتاج دوائر إلكترونية كاملة. تتكون البوابة المنطقية من حوالي عشرين ترانزستور ، في حين حتى المعالج الدقيق المتقدم ، اعتبارًا من عام 2009 ، يمكنه استخدام ما يصل إلى ثلاثة مليار ترانزستور (موسفت).
على الرغم من حتى الكثير من الشركات تنتج جميع منها أكثر من مليار ترانزستورات MOS المعبأة بشكل فردي (المعروفة باسم منفصلة) جميع عام , فإن الغالبية العظمى من الترانزستورات يتم إنتاجها الآن في دوائر متكاملة (غالبًا ما يتم اختصارها إلى IC أوالرقائق الدقيقة أوببساطة الرقائق) ، إلى جانب الثنائيات والمقاومات والمكثفات والمكونات الإلكترونية الأخرى لإنتاج دوائر إلكترونية كاملة. تتكون البوابة المنطقية من حوالي عشرين ترانزستور ، في حين حتى المعالج الدقيق المتقدم ، اعتبارًا من عام 2009 ، يمكنه استخدام ما يصل إلى ثلاثة مليار ترانزستور (موسفت). "تم بناء حوالي 60 مليون ترانزستور في عام 2002 ... لكل رجل وامرأة وطفل على الأرض."
يعد ترانزستور MOS الجهاز الأكثر تصنيعًا في التاريخ. . اعتبارًا من عام 2013 ، يتم تصنيع مليارات الترانزستورات جميع يوم ، وكلها تقريبًا أجهزة موسفت. بين عامي 1960 و2018 ، تم تصنيع ما يقدر بـ 13 سكستليون MOS الترانزستور ، وهوما يمثل 99.9 ٪ على الأقل من جميع الترانزستورات.
جعلت التكلفة المنخفضة والمرونة والموثوقية للترانزستور الجهاز في جميع مكان. حلت الدوائر الميكاترونية الترانزستورية محل الأجهزة الكهروميكانيكية في أجهزة التحكم والأجهزة. غالبًا ماقد يكون من الأسهل والأرخص استخدام وحدة تحكم دقيقة قياسية وكتابة برنامج كمبيوتر لتطبيق وظيفة تحكم بدلاً من تصميم نظام ميكانيكي مكافئ للتحكم في نفس الوظيفة.
التشغيل المبسط
تأتي الفائدة الأساسية للترانزستور من قدرته على استخدام إشارة صغيرة مطبقة بين زوج من أطرافه للتحكم في إشارة أكبر بكثير في زوج آخر من الأطراف. تسمى هذه الخاصية كسب. يمكن حتى ينتج إشارة خرج أقوى ، جهد أوتيار ، والذي يتناسب مع إشارة إدخال أضعف ، وبالتالي ، يمكن حتىقد يكون بمثابة مضخم. بدلاً من ذلك ، يمكن استعمال الترانزستور لتشغيل التيار أوإيقافه في الدائرة كمفتاح تحكم كهربائي ، حيث يتم تحديد كمية التيار بواسطة عناصر الدائرة الأخرى.
هناك نوعان من الترانزستورات ، ولديهما اختلافات طفيفة في كيفية استخدامها في الدائرة. يحتوي الترانزستور ثنائي القطب على أطراف تسمي باسم القاعدة ومجمع وباعث. يمكن لتيار صغير في طرف القاعدة (أي التدفق بين القاعدة والباعث) التحكم أوتبديل تيار أكبر بكثير بين أطراف المجمع والباعث. بالنسبة للترانزستور ذوالتأثير المجالي ، فإن الأطراف تحمل اسم البوابة والمصدر والصرف ، ويمكن حتى يتحكم الجهد عند البوابة في التيار بين المصدر والصرف.
تمثل الصورة ترانزستور ثنائي القطب نموذجي في دائرة. يفترض أن تتدفق الشحنة بين اطراف المجمع والباعث اعتمادًا على التيار في القاعدة. نظرًا لأن توصيلات القاعدة والباعث تتصرف داخليًا مثل الصمام الثنائي شبه الموصل ، يتطور انخفاض الجهد بين القاعدة والباعث أثناء وجود تيار القاعدة. تعتمد كمية هذا الجهد على المادة التي يتكون منها الترانزستور ، ويشار إليها باسم VBE.
الترانزستور كبدال
تُستخدم الترانزستورات بشكل رائج في الدوائر الرقمية كمفاتيح إلكترونية يمكن حتى تكون إما في حالة "تشغيل" أو"إيقاف" ، سواء للتطبيقات عالية الطاقة مثل إمدادات الطاقة في الوضع المُبدّل ولتطبيقات الطاقة المنخفضة مثل البوابات المنطقية. تضم المتغيرات المهمة لهذا التطبيق التيار المبدل ، والجهد الذي يتم التعامل معه ، وسرعة التحويل ، التي تتميز بأوقات الصعود والهبوط..
في دائرة ترانزستور باعث أرضي ، مثل دائرة مفتاح الضوء المشروحة ، مع ازدياد جهد القاعدة ، ترتفع تيارات الباعث والمجمع بشكل كبير. ينخفض جهد المجمع بسبب انخفاض المقاومة من المجمع إلى الباعث. إذا كان فرق الجهد بين المجمع والباعث صفرًا (أوبالقرب من الصفر) ، فسيكون تيار المجمع محدودًا فقط بمقاومة الحمل (المصباح الكهربائي) وفولطية الإمداد. وهذا ما يسمى التشبع لأن التيار يتدفق من المجمع إلى الباعث بحرية. عند التشبع ، ينطق حتى المفتاح في وضع التشغيل.
يعد توفير تيار محرك أساسي كافٍ معضلة رئيسية في استخدام الترانزستورات ثنائية القطب كمفاتيح. يوفر الترانزستور مكاسب التيار ، مما يسمح بتبديل تيار كبير نسبيًا في المجمع بواسطة تيار أصغر بكثير إلى طرف القاعدة. تختلف نسبة هذه التيارات اعتمادًا على نوع الترانزستور ، وحتى بالنسبة لنوع معين ، تختلف باختلاف تيار المجمع. في مثال دائرة تبديل الضوء المشروحة ، يتم اختيار المقاوم لتوفير تيار قاعدة كافٍ لضمان تشبع الترانزستور.
في دائرة التبديل ، تتمثل الفكرة في محاكاة ، أقرب ما يمكن ، المفتاح المثالي الذي يحتوي على خصائص الدائرة المفتوحة عند إيقاف التشغيل ، الدائرة القصر عند التشغيل ، والانتنطق الفوري بين الحالتين. يتم اختيار المتغيرات بحيث يقتصر خرج "الإيقاف" على تيارات التسرب صغيرة جدًا بحيث لا تؤثر على الدوائر المتصلة ، ومقاومة الترانزستور في حالة "التشغيل" صغيرة جدًا بحيث لا تؤثر على الدوائر ، ويكون الانتنطق بين الحالتين سريعًا بما فيه الكفاية لاقد يكون لها تأثير ضار.
الترانزستور كمضخم
تم تصميم مضخم الباعث المشهجر بحيث يؤدي تغيير صغير في الجهد (Vin) إلى تغيير التيار الصغير من خلال قاعدة الترانزستور الذي يعني تضخيمه الحالي مع خصائص الدائرة حتى التقلبات الصغيرة في Vin تنتج تغييرات كبيرة في Vout..
من الممكن تكوينات مختلفة لمضخم الترانزستور الواحد، حيث يوفر بعضها مكاسب التيار وبعض مكاسب الجهد وبعضها معا.
من الهواتف المحمولة إلى أجهزة التليفزيون ، تتضمن أعداد كبيرة من المنتجات مضخمات لاستنساخ الصوت ، ونقل الراديوومعالجة الإشارات. بالكاد زوّدت أول مضخمات صوت منفصلة عن الترانزستور بضع مئات من الملي واط ، ولكن زادت القوة ودقة الصوت تدريجيًا مع توفر ترانزستورات أفضل وتطور بنية مكبر الصوت.
تعد مضخمات الصوت الترانزستور الحديثة التي تصل إلى بضع مئات من الواط شائعة وغير مكلفة نسبيًا.
مقارنته بالأنابيب المفرغة
قبل تطوير الترانزستورات ، كانت الأنابيب المفرغة (الإلكترون) (أوفي "الصمامات الحرارية" أو"الصمامات" في المملكة المتحدة) هي المكونات النشطة الرئيسية في المعدات الإلكترونية.
المزايا
المزايا الرئيسية التي سمحت للترانزستورات باستبدال الأنابيب المفرغة في معظم التطبيقات هي
- لا يوجد سخان كاثود (الذي ينتج توهجًا برتنطقيًا مميزًا للأنابيب) ، مما يقلل من استهلاك الطاقة ، ويقضي على التأخير عند تسخين سخانات الأنبوب ، والمناعة من تسمم الكاثود واستنزافه.
- حجم ووزن صغيران للغاية ، مما يقلل من حجم المعدات.
- يمكن تصنيع أعداد كبيرة من الترانزستورات الصغيرة للغاية كدائرة متكاملة واحدة.
- جهد تشغيل منخفض متوافق مع بطاريات بضع خلايا فقط.
- عادة ما تكون الدوائر ذات كفاءة الطاقة الأكبر ممكنة. بالنسبة للتطبيقات منخفضة الطاقة (على سبيل المثال ، تضخيم الجهد) على وجه الخصوص ، يمكن حتىقد يكون استهلاك الطاقة أقل بكثير من الأنابيب.
- الأجهزة التكميلية المتاحة ، مما يوفر مرونة في التصميم بما في ذلك دوائر التماثل التكميلي ، غير ممكن مع الأنابيب المفرغة.
- حساسية منخفضة جدًا للصدمة والاهتزاز الميكانيكي ، مما يوفر صلابة جسدية والقضاء عمليًا على الإشارات الزائفة الناتجة عن الصدمة (على سبيل المثال ، الميكروفونات في التطبيقات الصوتية).
- غير معرضة لكسر غلاف زجاجي ، تسرب ، غاز ، وغيرها من الأضرار المادية.
القيود
تحتوي الترانزستورات على القيود التالية:
- فهي تفتقر إلى حركة الإلكترون الأعلى التي يوفرها فراغ الأنابيب المفرغة ، وهوأمر مرغوب فيه لتشغيل الطاقة عالية الترددات - مثل تلك المستخدمة في البث التلفزيوني عبر الهواء.
- تكون الترانزستورات وأجهزة الحالة الصلبة الأخرى عرضة للتلف من الأحداث الكهربائية والحرارية القصيرة جدًا ، بما في ذلك التفريغ الكهروستاتيكي في المناولة. الأنابيب المفرغة أكثر شدة كهربائياً.
- فهي حساسة للإشعاع والأشعة الكونية (تستخدم رقائق خاصة مقواة بالإشعاع لأجهزة المركبة الفضائية).
- في التطبيقات الصوتية ، تفتقر الترانزستورات إلى التشوه التوافقي الأدنى - ما يسمى بصوت الأنبوب - الذي يميز الأنابيب المفرغة ويفضله البعض.
الأنواع
| PNP | P-channel | ||
| NPN | N-channel | ||
| BJT | JFET |
| P-channel | ||||
| N-channel | ||||
| JFET | MOSFET enh | MOSFET dep | ||
يتم تصنيف الترانزستورات حسب:
- الهيكل: موسفت (IGFET) ، BJT ، JFET ، الترانزستور ثنائي القطب ذوالبوابة المعزولة (IGBT) ، "أنواع أخرى".
- مادة شبه موصلة: الجرمانيوم الفلزي (استخدم لأول مرة في عام 1947) والسيليكون (تم استخدامه لأول مرة في عام 1954) - في شكل غير متبلور ، متعدد الكريستالات وأحادي البلورة - ، مركبات الزرنيخ الغاليوم (1966) وكربيد السيليكون (1997) ، سبائك السيليكون الجرمانيوم ( 1989) ، الكربون الجرافين المتأصل (البحث مستمر منذ 2004) ، وما إلى ذلك (انظر مادة أشباه الموصلات).
- القطبية الكهربائية (الموجبة والسالبة): n – p – n، p – n-p (BJTs)، n-channel، p-channel (FETs).
- أقصى تقدير للطاقة: منخفض ، متوسط ، مرتفع.
- الحد الأقصى لتردد التشغيل: منخفض ، متوسط ، مرتفع ، راديو(RF) ، تردد الموجات الدقيقة (الحد الأقصى للتردد الفعال للترانزستور في باعث مشهجر أودائرة مصدر مشهجر هومصطلح fT ، اختصار لتردد الانتنطق - التردد الانتنطق هوالتردد الذي ينتج عنده الترانزستور كسب جهد الوحدة).
- التطبيق: التبديل ، الغرض العام ، الصوت ، الجهد العالي ، بيتا سوبر ، زوج متطابق.
- التغليف المادي: من خلال ثقب المعدن ، من خلال ثقب بلاستيك ، تجميع السطح ، مصفوفة شبكة كروية ، وحدات طاقة (انظر التغليف).
- عامل التضخيم hFE أوβF (بيتا الترانزستور) أوgm (التوصيلية).
- درجة الحرارة: ترانزستورات درجة الحرارة القصوى وترانزستورات درجة الحرارة التقليدية (−55 درجة مئوية إلى + 150 درجة مئوية). تتضمن الترانزستورات ذات درجة الحرارة القصوى ترانزستورات ذات درجة حرارة عالية (أعلى من 150 درجة مئوية) وترانزستورات ذات درجة حرارة منخفضة (أقل من -55 درجة مئوية). يمكن تطوير الترانزستورات ذات درجة الحرارة العالية التي تعمل مستقرة حرارياً حتى 220 درجة مئوية عن طريق استراتيجية عامة لمزج البوليمرات المتداخلة شبه البلورية المتداخلة مع البوليمرات عالية العزل الحراري الزجاجي.
وبالتالي ، يمكن وصف ترانزستور معين بأنه السيليكون ، الهجريب السطحي ، BJT ، n-p – n ، الطاقة المنخفضة ، المفتاح عالي التردد.
هناك طريقة شائعة لتذكر أي رمز يمثل نوع الترانزستور هوالنظر إلى السهم وكيفية ترتيبه. ضمن رمز الترانزستور NPN ، لن يشير السهم إلى iN. على العكس ، داخل رمز PNP ، ترى حتى السهم يشير إلى iN بشكل محفور.
ترانزستور تأثير المجال (FET)
يستخدم الترانزستور ذوالتأثير المجال ، والذي يطلق عليه أحيانًا ترانزستور أحادي القطب ، إلكترونات (في قناة FET n) أوثقوب (في p-قناة FET) للتوصيل. تم تسمية المحطات الأربعة لـ FET بالمصدر والبوابة والمصفاة والجسم (الركيزة). في معظم FETs ، يتم توصيل الجسم بالمصدر داخل الحزمة ، وسيتم افتراض ذلك للوصف التالي.
في FET ، يتدفق تيار التصريف إلى المصدر عبر قناة موصلة تربط منطقة المصدر بمنطقة الصرف. تختلف الموصلية حسب المجال الكهربائي الذي يتم إنتاجه عند تطبيق الجهد بينبين البوابة والمصدر. مع زيادة جهد مصدر البوابة (VGS) ، يزداد تيار مصدر الصرف (IDS) أضعافًا مضاعفة لـ VGS أقل من العتبة ، ثم بمعدل تربيعي تقريبًا (IDS ∝ (VGS - VT) 2) (حيث VT هوالعتبة الجهد الذي يبدأ عنده تيار التصريف) البوابة وأطراف المصدر ، وبالتالي يتم التحكم في التدفق الحالي بين المصرف والمصدر بالجهد المطبق في المنطقة "محدد بالشحنة الحيزية" فوق العتبة لا يلاحظ السلوك التربيعي في الأجهزة الحديثة ، على سبيل المثال ، في العقدة التكنولوجية 65 نانومتر.
بالنسبة للضوضاء المنخفضة في النطاق الترددي الضيق ، تكون مقاومة الإدخال الأعلى لـ FET مفيدة.
تنقسم FETs إلى عائلتين: تقاطع FET (JFET) وبوابة معزولة FET (IGFET). يُعهد IGFET بشكل أكثر شيوعًا باسم FET (موسفت) - أكسيد معدني - شبه موصل ، مما يعكس بنائه الأصلي من طبقات من المعدن (البوابة) ، وأكسيد (العزل) ، وأشباه الموصلات. على عكس IGFETs ، تشكل بوابة JFET صمام ثنائي p مع القناة التي تقع بين المصدر والصرف. من الناحية الوظيفية ، يجعل هذا J-channel القناة n مكافئ الحالة الصلبة لثلاثي الأنبوب المفرغ الذي ، بالمثل ، يشكل صمامًا ثنائيًا بين شبكته والكاثود. أيضًا ، يعمل كلا الجهازين في وضع الاستنفاد ، وكلاهما لهما مقاومة ولج عالية ، وكلاهما يوصلا التيار تحت سيطرة جهد الدخل.
FETs المعدنية - شبه الموصلة (MESFETs) هي JFETs حيث يتم استبدال تقاطع p-n المتحيز بعكس تقاطع أشباه الموصلات المعدنية. هذه ، وHEMTs (الترانزستورات ذات الحركة الإلكترونية العالية ، أوHFETs) ، حيث يتم استخدام غاز إلكترون ثنائي الأبعاد مع حركة حاملة عالية جدًا لنقل الشحن ، مناسبة بشكل خاص للاستخدام على ترددات عالية جدًا (عدة جيجاهرتز).
تنقسم FETs أيضًا إلى أنواع وضع الاستنفاد وأنماط وضع التحسين ، اعتمادًا على ما إذا كانت القناة قيد التشغيل أوإيقاف التشغيل مع صفر من الجهد من البوابة إلى المصدر. بالنسبة إلى وضع التحسين ، تكون القناة متوقفة تمامًا عند انحياز صفري ، ويمكن لإمكانية البوابة "تعزيز" التوصيل. بالنسبة لوضع الاستنفاد ، تكون القناة في وضع انحياز صفري ، ويمكن حتى تؤدي البوابة (للقطبية المعاكسة) إلى "استنفاد" القناة ، مما يقلل من التوصيل. في أي من الوضعين ، يتوافق جهد بوابة أكثر إيجابية مع تيار أعلى لأجهزة القناة n والتيار المنخفض لأجهزة القناة p. ما يقرب من جميع JFETs هي وضع استنفاد لأن تقاطعات الصمام الثنائي ستعيد التحيز والسلوك إذا كانت أجهزة وضع التحسين ، في حين حتى معظم IGFETs هي أنواع وضع التحسين.
أشباه موصلات أكاسيد الفلزات FET (موسفت)
ترانزستور تأثير المجال المعدني - شبه الموصل (موسفت ، MOS-FET ، أوMOS FET) ، والمعروف أيضًا باسم الترانزستور المعدني - أكسيد السيليكون (MOS الترانزستور ، أوMOS) , هونوع من الترانزستور ذوتأثير المجال يتم تصنيعها بواسطة أكسدة أشباه الموصلات الخاضعة للتحكم ، عادة السيليكون. يحتوي على بوابة معزولة ، يحدد جهدها توصيلية الجهاز. يمكن استعمال هذه القدرة على تغيير التوصيلية مع مقدار الجهد المطبق لتضخيم أوتبديل الإشارات الإلكترونية. . موسفت هوإلى حد بعيد الترانزستور الأكثر شيوعًا ، ولبنة البناء الأساسية لمعظم الإلكترونيات الحديثة. تمثل موسفت 99.9 ٪ من جميع الترانزستورات في العالم.
ترانزستور ثنائي القطب (BJT)
سميت الترانزستورات ثنائية القطب لأنها تجري باستخدام ناقلات الأغلبية والأقلية. إذا ترانزستور الوصلة ثنائي القطب ، وهوالنوع الأول من الترانزستور الذي يتم إنتاجه بكميات كبيرة ، هومزيج من ثنائي ثنائي الوصلة ، ويتكون إما من طبقة رقيقة من أشباه الموصلات من النوع p المحصورة بين اثنين من أشباه الموصلات من النوع n (ن-ب-ن الترانزستور) ، أوطبقة رقيقة من أشباه الموصلات من النوع n المحصورة بين اثنين من أشباه الموصلات من النوع p (ترانزستور p-n-p). ينتج عن هذا البناء تقاطعان p-n: تقاطع قاعدة - باعث وتقاطع قاعدة - جامع ، مفصولين بمنطقة رقيقة من أشباه الموصلات تعهد باسم منطقة القاعدة. (اثنان من الثنائيات الموصلة ببعضهما البعض دون مشاركة منطقة شبه موصلة متداخلة لن تصنع ترانزستور).
تحتوي BJT على ثلاث أطراف ، تتوافق مع طبقات أشباه الموصلات الثلاث - الباعث والقاعدة والمجمع. وهي مفيدة في المضخمات لأن التيارات في الباعث والمجمع يمكن التحكم فيها بواسطة تيار أساسي صغير نسبيًا. في ترانزستور n – p – n الذي يعمل في المنطقة النشطة ،قد يكون تقاطع باعث القاعدة متحيزًا للأمام (الإلكترونات والثقوب تترابط عند التقاطع) ، ويكون تقاطع جامع القاعدة منحازًا عكسيًا (تتشكل الإلكترونات والثقوب في ، والابتعاد عن التقاطع) ، ويتم حقن الإلكترونات في منطقة القاعدة. ولأن القاعدة ضيقة ، فإن معظم هذه الإلكترونات يفترض أن تنتشر في تقاطع القاعدة - جامع المتحيز والعكس وتجتاحه في المجمع ؛ من الممكن يتم إعادة دمج مائة من الإلكترونات في القاعدة ، وهي الآلية السائدة في تيار القاعدة. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لأن القاعدة مخدرة قليلاً (بالمقارنة مع مناطق باعث وجامع) ، فإن معدلات إعادة الهجريب منخفضة ، مما يسمح لمزيد من شركات النقل بالانتشار عبر منطقة القاعدة. من خلال التحكم في عدد الإلكترونات التي يمكن حتى تهجر القاعدة ، يمكن التحكم في عدد الإلكترونات التي تدخل المجمع. تيار المجمع هوتقريبًا β (كسب تيار باعث مشهجر) مضروبًا بتيار القاعدة. عادةً ماقد يكون أكبر من 100 للترانزستورات ذات الإشارة الصغيرة ولكن يمكن حتىقد يكون أصغر في الترانزستورات المصممة للتطبيقات عالية الطاقة.
على عكس الترانزستور ذوالتأثير المجالي (انظر أدناه) ، فإن BJT هوجهاز مقاومة منخفضة المدخلات. أيضًا ، مع زيادة جهد القاعدة - الباعث (VBE) ، يزداد تيار باعث القاعدة ، وبالتالي يزداد تيار المجمع - الباعث (ICE) بشكل كبير وفقًا لنموذج شوكلي الثنائي ونموذج Ebers-Moll. بسبب هذه العلاقة الأسية ، فإن BJT لديها توصيلية أعلى من FET.
يمكن إجراء الترانزستورات ثنائية القطب من خلال التعرض للضوء ، لأن امتصاص الفوتونات في منطقة القاعدة يولد تيارًا ضوئيًا يعمل كتيار أساسي ؛ تيار المجمع تقريبًا β أضعاف التيار الضوئي. تحتوي الأجهزة المصممة لهذا الغرض على نافذة شفافة في العبوة تسمى الترانزستورات الضوئية.
استخدام موسفتs وBJTs
موسفت هوإلى حد بعيد الترانزستور الأكثر استخدامًا لكل من الدوائر الرقمية وكذلك الدوائر التناظرية, وهوما يمثل 99.9 ٪ من جميع الترانزستورات في العالم. كان الترانزستور ثنائي التوصيل (BJT) سابقًا هوالترانزستور الأكثر استخدامًا خلال الخمسينات إلى الستينيات. حتى بعد حتى أصبحت أجهزة موسفت متاحة على نطاق واسع في السبعينيات ، ظلت BJT الترانزستور المفضل للعديد من الدوائر التناظرية مثل المكبرات بسبب خطتها الأكبر ، حتى أجهزة موسفت (مثل موسفت الطاقة وLDMOS وRF CMOS) استبدلت بها لمعظم التطبيقات الطاقة الإلكترونية في الثمانينيات. في الدوائر المتكاملة ، سمحت لهم الخصائص المرغوبة لـ موسفت بالحصول على جميع حصة السوق تقريبًا للدوائر الرقمية في السبعينيات. يمكن تطبيق وحدات موسفت المنفصلة (عادةً وحدات موسفت التي تعمل بالطاقة) في تطبيقات الترانزستور ، بما في ذلك الدوائر التناظرية ، ومنظمات الفولت ، ومكبرات الصوت ، ومحولات الطاقة ومشغلات المحركات.
أنواع أخرى من الترانزستور
- ترانزستور تأثير المجال (FET):
- الترانزستور المعدني-الأكسيد-شبه الموصل ذوالتأثير المجالي (موسفت) ، حيث يتم عزل البوابة بطبقة ضحلة من العازل.
-
نوع ب (MOS (PMOS
- نوع ن (MOS (PMOS
- المكمل التكميلي (CMOS)
-
RF CMOS لإلكترونيات الطاقة
- ترانزستور تأثير المجال متعدد البوابات (MuGFET)
-
ترانزستورات ذات تأثير مجال الزعنفة (FinFET) ، منطقة مصدر / مصفة الزعانف على سطح السيليكو
- ترانزستور الأغشية الرقيقة ، يستخدم في شاشات LCD وOLED
- بوابة عائمة موسفت (FGMOS) ، للتخزين غير المتطاير
- باور موسفت للإلكترونيات الطاقة
-
MOS المنتشر الجانبي (LDMOS)
- ترانزستور تأثير المجال النانوي الكربوني (CNFET) ، حيث يتم استبدال مادة القناة بأنبوب كربوني نانوي
- الترانزستور ذوتأثير المجال لبوابة الوصلة (JFET) ، حيث يتم عزل البوابة بواسطة تقاطع p-n متحيز عكسي
- ترانزستور تأثير المجال شبه الموصل المعدني (MESFET) ، مشابه لـ JFET مع تقاطع شوتكي بدلاً من تقاطع p-n
-
ترانزستور عالي التنقل الإلكتروني (HEMT)
- ترانزستور تأثير المجال المقلوب (ITFET)
- ترانزستور تأثير المجال الثنائي الفوقي السريع العكسي (FREDFET)
- ترانزستور تأثير المجال العضوي (OFET) ، حيثقد يكون أشباه الموصلات تعبير عن مركب عضوي
- الترانزستور الباليستي (توضيح)
- FETs المستخدمة لاستشعار البيئة
-
ترانزستور تأثير المجال الحساسة (IFSET) ، لقياس هجريزات الأيونات في المحلول ،
- ترانزستور تأثير مجال لكتروليت-أكسيد-شبه موصل (EOSFET)، رقاقة عصبية،
- الترانزستور ذوالتأثير الحمضي المزمن (DNAFET).
-
نوع ب (MOS (PMOS
- الترانزستور ثنائي القطب (BJT):
-
ترانزستور ثنائية القطب ذات الوصلة المتغايرة ، يصل إلى عدة مئات من GHz ، رائج في الدوائر الحديثة فائقة السرعة وRF
- ترانزستور شوتكي
- الترانزستور الانهيار
- دارلينجتون الترانزستورات هما جهازي BJT متصلان معًا لتوفير مكاسب تيار عالية تساوي منتج المكاسب الحالية للترانزستورات
- Iتستخدم الترانزستورات ثنائية القطب المعزولة للبوابة (IGBTs) IGFET متوسطة الطاقة ، متصلة بالمثل BJT ، لإعطاء مقاومة عالية للإدخال. غالبًا ما يتم توصيل صمامات الطاقة الثنائية بين أطراف معينة اعتمادًا على استخدام محدد. IGBTs مناسبة بشكل خاص للتطبيقات الصناعية للخدمة الشاقة. تضم ASEA Brown Boveri (ABB) 5SNA2400E170100 , ، المخصصة لمصادر الطاقة ثلاثية الطور ، ثلاثة ب-ن-ب IGBTs في حالة قياس 38 × 140 × 190 مم وتزن 1.5 كجم. يتم تصنيف جميع IGBT عند 1700 فولت ويمكنه التعامل مع 2400 أمبير.
- الترانزستور الضوئي.
- الترانزستور ثنائي القطب بتبديل الباعث (ESBT) هوتكوين متجانسة لترانزستور ثنائي القطب عالي الجهد وموسفت ذات الجهد المنخفض في طوبولوجيا Cascode. , تم تقديمه بواسطة STMicroelectronics في 2000s ، وتم التخلي عنه بعد بضع سنوات في حوالي عام 2012.
- ترانزستور متعدد الباعث يستخدم في منطق الترانزستور والترانزستور ومرايا التيار المتكاملة.
- ترانزستور متعدد القواعد ، يُستخدم لتضخيم الإشارات منخفضة المستوى للغاية في البيئات الصاخبة مثل التقاط مشغل الإنضمامات أوالقابلات الأمامية اللاسلكية. بشكل فعال ، إنه عدد كبير جدًا من الترانزستورات بالتوازي حيث ، عند الإخراج ، تتم إضافة الإشارة بشكل بناء ، ولكن يتم إضافة الضوضاء العشوائية فقط بشكل عشوائي.
- ترانزستور تأثير المجال النفقي ، حيث يتحول عن طريق تعديل النفق الكمومي من خلال حاجز.
- ترانزستور الانتشار ، يتكون عن طريق نشر شوائب إلى ركيزة أشباه الموصلات ؛ يمكن حتىقد يكون جميع من BJT وFET.
- ترانزستور أحادي الوصلة ، يمكن استخدامه كمولدات نبضية بسيطة. وهي تتكون من جسم رئيسي من أشباه الموصلات من النوع P أوN مع جهات اتصال أومية في جميع طرف (أطراف القاعدة1 والقاعدة2). يتم تشكيل تقاطع مع نوع أشباه الموصلات المعاكس عند نقطة على طول الجسم للطرف الثالث (الباعث).
- تتكون الترانزستورات أحادية الإلكترون (SET) من جزيرة بوابة بين تقاطع نفقين. يتم التحكم في تيار النفق بواسطة جهد يتم تطبيقه على البوابة من خلال مكثف.
- يتحكم ترانزستور النانوفلويديك في حركة الأيونات عبر القنوات المجهرية الفرعية المليئة بالمياه.
- اجهزة ذات البوابات المتعددة:
-
الترانزستور الرباعي
- الترانزستور الخماسي
- ترانزستور ذوثلاث بوابات (النموذج الأولي من Intel)
- تحتوي الترانزستورات ذات التأثير الميداني ذات البوابة المزدوجة على قناة واحدة مع بوابتين فيcascode ، وهي تهيئة محسنة لمضخمات عالية التردد والخلاطات والمذبذبات.
- يستخدم الترانزستور النانوي غير المتقاطع (JNT) سلكًا نانوًا بسيطًا من السيليكون محاطًا بـ "خاتم زواج" معزول كهربائيًا يعمل على بوابة تدفق الإلكترونات عبر السلك.
- الترانزستور ذوالقناة الفراغية ، عندما تم في عام 2012 ، تم الإبلاغ عن قيام وكالة ناسا ومركز Nanofab الوطني في كوريا الجنوبية ببناء نموذج ترانزستور ذوقناة فراغية في حجم 150 نانومتر فقط ، يمكن تصنيعه بثمن رخيص باستخدام معالجة أشباه السليكون القياسية ، ويمكن حتى تعمل على ازدياد بسرعة حتى في البيئات المعادية ، ويمكن حتى تستهلك قدرًا من الطاقة مثل الترانزستور القياسي.
- الترانزستور الكهروكيميائي العضوي.
- سولاريستور(من الترانزستور للخلايا الشمسية) ، وهوتعبير عن ترانزستور ضوئي يعمل بمحركين بدون بوابة.
معايير / مواصفات ترقيم الأجزاء
يمكن تحليل أنواع بعض الترانزستورات من رقم الجزء. هناك ثلاثة معايير رئيسية لتسمية أشباه الموصلات. في جميع منها ، توفر البادئة الأبجدية الرقمية أدلة على نوع الجهاز.
المعيار الصناعي الياباني (JIS)
| البادئة | نوع الترانزستور |
|---|---|
| 2SA | عالى التردد p–n–p BJT |
| 2SB | تردد -صوتى p–n–p BJT |
| 2SC | عالى التردد n–p–n BJT |
| 2SD | تردد- صوتي n–p–n BJT |
| 2SJ | قناة ب FET (كل من JFET وموسفت) |
| 2SK | قناة ن FET (كل من JFET وموسفت) |
الرابطة الأوروپية لمصنعي المكونات الإلكترونية (EECA)
| Prefix class | Type and usage | Example | Equivalent | Reference |
|---|---|---|---|---|
| AC | الجرمانيوم ترانزستور AF إشارة صغيرة | AC126 | NTE102A | Datasheet |
| AD | الجرمانيوم AF ترانزستور الطاقة | AD133 | NTE179 | Datasheet |
| AF | الجرمانيوم ترانزستور AF إشارة صغيرة | AF117 | NTE160 | Datasheet |
| AL | الجرمانيوم AF ترانزستور الطاقة | ALZ10 | NTE100 | Datasheet |
| AS | الجرمانيوم تبديل الترانزستور | ASY28 | NTE101 | Datasheet |
| AU | الجرمانيوم ترانزستور تبديل الطاقة | AU103 | NTE127 | Datasheet |
| BC | السيليكون ، الترانزستور ذوالإشارة الصغيرة ("الأغراض العامة") | BC548 | 2N3904 | Datasheet |
| BD | السيليكون ، ترانزستور الطاقة | BD139 | NTE375 | Datasheet |
| BF | السيليكون ، الترددات اللاسلكية (عالية التردد) BJT أوFET | BF245 | NTE133 | Datasheet |
| BS | السيليكون ، تبديل الترانزستور (BJT أوموسفت) | BS170 | 2N7000 | Datasheet |
| BL | سيليكون ، عالي التردد ، طاقة عالية (للأرسال) | BLW60 | NTE325 | Datasheet |
| BU | السيليكون ، الجهد العالي (لدوائر انحراف أفقي CRT) | BU2520A | NTE2354 | Datasheet |
| CF | زرنيخيد الترانزستور ذوالإشارة الدقيقة بغلاف الزرنيخ (MESFET) | CF739 | — | Datasheet |
| CL | ترانزستور طاقة الميكروويف مركب الزرنيخ (FET) | CLY10 | — | Datasheet |
المجلس المشهجر لهندسة الاجهزة الإلكترونية (JEDEC)
الملكية
مشكلات التسمية
التصنيع
مواد أشباه الموصلات
| مواد شبه موصلة | الجهد الأمامى للوصلة V @ 25 °C |
التنقل الإلكتروني m2/(V·s) @ 25 °C |
تنقل الثقوب m2/(V·s) @ 25 °C |
اقصى درجة حرارة للوصلة °C |
|---|---|---|---|---|
| الجرمانيوم | 0.27 | 0.39 | 0.19 | 70 to 100 |
| السيلكون | 0.71 | 0.14 | 0.05 | 150 to 200 |
| مركب الزرنيخ | 1.03 | 0.85 | 0.05 | 150 to 200 |
| وصلة الومنيوم-السليكون | 0.3 | — | — | 150 to 200 |
التغليف
الترانزستورات المرنة
انظر أيضاً
- فجوة النطاق
- إلكترونيات رقمية
- قانون مور
- ترانزستسور بصري
- نمذجة جهاز أشباه الموصلات
- عدد الترانزستور
- نموذج الترانزستور
- المقاومة
- تكامل واسع النطاق للغاية
المصادر
- ^ "1926 – Field Effect Semiconductor Device Concepts Patented". Computer History Museum. Archived from the original on March 22, 2016. Retrieved March 25, 2016.
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1956". Nobelprize.org. Nobel Media AB. Archived from the original on December 16, 2014. Retrieved December 7, 2014.
- ^ "1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine. Computer History Museum.
- ^ Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. pp. 321–3. ISBN .
- ^ "Who Invented the Transistor?". Computer History Museum. أربعة December 2013. Retrieved 20 July 2019.
- ^ Moskowitz, Sanford L. (2016). . John Wiley & Sons. p. 168. ISBN .
- ^ "Triumph of the MOS Transistor". YouTube. Computer History Museum.ستة August 2010. Retrieved 21 July 2019.
- ^ "13 Sextillion & Counting: The Long & Winding Road to the Most Frequently Manufactured Human Artifact in History". Computer History Museum. April 2, 2018. Retrieved 28 July 2019.
- ^ Moavenzadeh, Fred (1990). . ISBN .
- ^ Vardalas, John (May 2003) Twists and Turns in the Development of the Transistor Archived January 8, 2015, at the Wayback Machine. IEEE-USA Today's Engineer.
- ^ Lilienfeld, Julius Edgar, "Method and apparatus for controlling electric current" U.S. Patent 1٬745٬175 January 28, 1930 (filed in Canada 1925-10-22, in US October 8, 1926).
- ^ "Amplifier For Electric Currents". United States Patent and Trademark Office.
- ^ "Device For Controlling Electric Current". United States Patent and Trademark Office.
- ^ "Twists and Turns in the Development of the Transistor". Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. Archived from the original on January 8, 2015.
- ^ Heil, 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).
- ^ "November 17 – December 23, 1947: Invention of the First Transistor". American Physical Society. Archived from the original on January 20, 2013.
- ^ Millman, S., ed. (1983). A History of Engineering and Science in the Bell System, Physical Science (1925–1980). AT&T Bell Laboratories. p. 102.
- ^ Bodanis, David (2005). Electric Universe. Crown Publishers, New York. ISBN .
- ^ "transistor". American Heritage Dictionary (3rd ed.). Boston: Houghton Mifflin. 1992.
- ^ "The Nobel Prize in Physics 1956". nobelprize.org. Archived from the original on March 12, 2007.
- ^ Guarnieri, M. (2017). "Seventy Years of Getting Transistorized". IEEE Industrial Electronics Magazine. 11 (4): 33–37. doi:10.1109/MIE.2017.2757775.
- ^ Lee, Thomas H. (2003). (PDF). Cambridge University Press. ISBN .
- ^ Puers, Robert; Baldi, Livio; Voorde, Marcel Van de; Nooten, Sebastiaan E. van (2017). . John Wiley & Sons. p. 14. ISBN .
- ^ FR patent 1010427 H. F. Mataré / H. Welker / Westinghouse: "Nouveau sytème cristallin à plusieurs électrodes réalisant des relais de effects électroniques" filed on August 13, 1948
- ^ US patent 2673948 H. F. Mataré / H. Welker / Westinghouse, "Crystal device for controlling electric currents by means of a solid semiconductor" French priority August 13, 1948
- ^ "1948, The European Transistor Invention". Computer History Museum. Archived from the original on September 29, 2012.
- ^ 1951: First Grown-Junction Transistors Fabricated Archived April 4, 2017, at the Wayback Machine.
- ^ "A Working Junction Transistor". Archived from the original on July 3, 2017. Retrieved September 17, 2017.
- ^ Bradley, W.E. (December 1953). "The Surface-Barrier Transistor: Part I-Principles of the Surface-Barrier Transistor". Proceedings of the IRE. 41 (12): 1702–1706. doi:10.1109/JRPROC.1953.274351.
- ^ 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"
- ^ 1953 Foreign Commerce Weekly; Volume 49; pp.23
- ^ ". Die Welt. Welt.de. November 23, 2011. Archived from the original on May 15, 2016. Retrieved May 1, 2016.
- ^ "Regency TR-1 Transistor Radio History". Archived from the original on October 21, 2004. Retrieved April 10, 2006.
- ^ "The Regency TR-1 Family". Archived from the original on April 27, 2017. Retrieved April 10, 2017.
- ^ "Regency manufacturer in USA, radio technology from United St". Archived from the original on April 10, 2017. Retrieved April 10, 2017.
- ^ Wall Street Journal, "Chrysler Promises Car Radio With Transistors Instead of Tubes in '56", April 28th 1955, page 1
- ^ Hirsh, Rick. "Philco's All-Transistor Mopar Car Radio". Allpar.com. Retrieved 2015-02-18.
- ^ "FCA North America - Historical Timeline 1950-1959". www.fcanorthamerica.com.
- ^ Skrabec, Quentin R., Jr. (2012). . ABC-CLIO. pp. 195–7. ISBN .
- ^ Snook, Chris J. (29 November 2017). "Theسبعة Step Formula Sony Used to Get Back On Top After a Lost Decade". Inc.
- ^ Kozinsky, Sieva (8 January 2014). "Education and the Innovator's Dilemma". Wired. Retrieved 14 October 2019.
- ^ Riordan, Michael (May 2004). "The Lost History of the Transistor". IEEE Spectrum: 48–49. Archived from the original on May 31, 2015.
- ^ Chelikowski, 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, ISBN 3-540-40546-1.
- ^ McFarland, Grant (2006) Microprocessor design: a practical guide from design planning to manufacturing. McGraw-Hill Professional. p. 10. ISBN 0-07-145951-0.
- ^ "Martin Atalla in Inventors Hall of Fame, 2009". Retrieved 21 June 2013.
- ^ "Dawon Kahng". National Inventors Hall of Fame. Retrieved 27 June 2019.
- ^ Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. p. 120. ISBN .
- ^ Motoyoshi, M. (2009). "Through-Silicon Via (TSV)" (PDF). Proceedings of the IEEE. 97 (1): 43–48. doi:10.1109/JPROC.2008.2007462. ISSN 0018-9219.
- ^ "Transistors Keep Moore's Law Alive". EETimes. 12 December 2018. Retrieved 18 July 2019.
- ^ Hittinger, William C. (1973). "Metal-Oxide-Semiconductor Technology". Scientific American. 229 (2): 48–59. Bibcode:1973SciAm.229b..48H. doi:10.1038/scientificamerican0873-48. ISSN 0036-8733. JSTOR 24923169.
- ^ "1963: Complementary MOS Circuit Configuration is Invented". Computer History Museum. Retrieved 6 July 2019.
- ^ D. Kahng and S. M. Sze, "A floating gate and its application to memory devices", The Bell System Technical Journal, vol. 46, no. 4, 1967, pp. 1288–1295
- ^ Sekigawa, Toshihiro; Hayashi, Yutaka (1 August 1984). "Calculated threshold-voltage characteristics of an XMOS transistor having an additional bottom gate". Solid-State Electronics. 27 (8): 827–828. Bibcode:1984SSEle..27..827S. doi:10.1016/0038-1101(84)90036-4. ISSN 0038-1101.
- ^ "IEEE Andrew S. Grove Award Recipients". IEEE Andrew S. Grove Award. Institute of Electrical and Electronics Engineers. Retrieved 4 July 2019.
- ^ "The Breakthrough Advantage for FPGAs with Tri-Gate Technology" (PDF). Intel. 2014. Retrieved 4 July 2019.
- ^ Price, Robert W. (2004). . AMACOM Div American Mgmt Assn. p. 42. ISBN .
- ^ "Remarks by Director Iancu at the 2019 International Intellectual Property Conference". United States Patent and Trademark Office. June 10, 2019. Retrieved 20 July 2019.
- ^ Ashley, Kenneth L. (2002). . Prentice Hall Professional. p. 10. ISBN .
-
^ Thompson, S. E.; Chau, R. S.; Ghani, T.; Mistry, K.; Tyagi, S.; Bohr, M. T. (2005). "In search of "Forever," continued transistor scaling one new material at a time". IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing. 18 (1): 26–36. doi:10.1109/TSM.2004.841816. ISSN 0894-6507.
In the field of electronics, the planar Si metal–oxide–semiconductor field-effect transistor (MOSFET) is perhaps the most important invention.
- ^ Kubozono, Yoshihiro; He, Xuexia; Hamao, Shino; Uesugi, Eri; Shimo, Yuma; Mikami, Takahiro; Goto, Hidenori; Kambe, Takashi (2015). "Application of Organic Semiconductors toward Transistors". Nanodevices for Photonics and Electronics: Advances and Applications. CRC Press. p. 355. ISBN .
- ^ "Milestones:Invention of the First Transistor at Bell Telephone Laboratories, Inc., 1947". IEEE Global History Network. IEEE. Archived from the original on October 8, 2011. Retrieved August 3, 2011.
- ^ List of IEEE Milestones
- ^ FETs/MOSFETs: Smaller apps push up surface-mount supply. globalsources.com (April 18, 2007)
- ^ "ATI and Nvidia face off Archived May 23, 2013, at the Wayback Machine.." CNET (October 7, 2009). Retrieved on February 2, 2011.
- ^ Turley, Jim (December 18, 2002). "The Two Percent Solution" Archived March 4, 2016, at the Wayback Machine.. embedded.com
- ^ Roland, James (2016-08-01). (in الإنجليزية). Lerner Publications ™. ISBN .
- ^ Pulfrey, David L. (2010-01-28). (in الإنجليزية). Cambridge University Press. ISBN .
- ^ Kaplan, Daniel (2003). Hands-On Electronics. pp. 47–54, 60–61. Bibcode:2003hoe..book.....K. doi:10.2277/0521815363. ISBN .
- ^ van der Veen, M. (2005). "Universal system and output transformer for valve amplifiers". 118th AES Convention, Barcelona, Spain.
- ^ "Transistor Example". Archived from the original on February 8, 2008. 071003 bcae1.com
- ^ Horowitz, Paul; Winfield Hill (1989). (2nd ed.). Cambridge University Press. p. 115. ISBN .
- ^ Sansen, W. M. C. (2006). Analog design essentials. New York, Berlin: Springer. p. §0152, p. 28. ISBN .
- ^ Streetman, Ben (1992). Solid State Electronic Devices. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall. pp. 301–305. ISBN .
- ^ "MOSFET DIFFERENTIAL AMPLIFIER" (PDF). Boston University. Retrieved 10 August 2019.
- ^ "IGBT Module 5SNA 2400E170100" (PDF). Archived from the original (PDF) on April 26, 2012. Retrieved June 30, 2012.
- ^ (2003-10-16) "A new monolithic emitter-switching bipolar transistor (ESBT) in high-voltage converter applications" in 38th IAS annual Meeting on Conference Record of the Industry Applications Conference. IEEE Vol. ثلاثة of 3: 1810–1817. doi:10.1109/IAS.2003.1257745.
-
^ STMicroelectronics. "ESBTs". www.st.com. Retrieved February 17, 2019.
ST no longer offers these components, this web page is empty, and datasheets are obsoletes
- ^ Zhong Yuan Chang, Willy M. C. Sansen, Low-Noise Wide-Band Amplifiers in Bipolar and CMOS Technologies, page 31, Springer, 1991 ISBN 0792390962.
- ^ "Single Electron Transistors". Snow.stanford.edu. Archived from the original on April 26, 2012. Retrieved June 30, 2012.
- ^ Sanders, Robert (June 28, 2005). "Nanofluidic transistor, the basis of future chemical processors". Berkeley.edu. Archived from the original on July 2, 2012. Retrieved June 30, 2012.
- ^ "The return of the vacuum tube?". Gizmag.com. May 28, 2012. Archived from the original on April 14, 2016. Retrieved May 1, 2016.
قراءات إضافية
- خط
- Horowitz, Paul & Hill, Winfield (2015). (3 ed.). Cambridge University Press. ISBN .CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- Amos SW & James MR (1999). Principles of Transistor Circuits. Butterworth-Heinemann. ISBN .
- Riordan, Michael & Hoddeson, Lillian (1998). Crystal Fire. W.W Norton & Company Limited. ISBN . The invention of the transistor & the birth of the information age
- Warnes, Lionel (1998). Analogue and Digital Electronics. Macmillan Press Ltd. ISBN .
- The Power Transistor - Temperature and Heat Transfer; 1st Ed; John McWane, Dana Roberts, Malcom Smith; McGraw-Hill; 82 pages; 1975; ISBN 978-0-07-001729-0. (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.
- دوريات
- Michael Riordan (2005). "How Europe Missed the Transistor". IEEE Spectrum. 42 (11): 52–57. doi:10.1109/MSPEC.2005.1526906. Archived from the original on February 14, 2008.
- "Herbert F. Mataré, An Inventor of the Transistor has his moment". The New York Times. February 24, 2003. Archived from the original on June 23, 2009.
- Bacon, W. Stevenson (1968). "The Transistor's 20th Anniversary: How Germanium And A Bit of Wire Changed The World". Bonnier Corp.: Popular Science, Retrieved from Google Books 2009-03-22. 192 (6): 80–84. ISSN 0161-7370.
- خط بيانات
- Discrete Databook; 1985; Fairchild (now ON Semiconductor)
- Small-Signal Transistor Databook; 1984; Motorola (now ON Semiconductor)
- Discrete Databook; 1982; SGS (now STMicroelectronics)
- Discrete Databook; 1978; National Semiconductor (now Texas Instruments)
وصلات خارجية
|
- BBC: Building the digital age photo history of transistors
- The بيلSystems Memorial on Transistors
- . All about the history of transistors and integrated circuits.
- . Historical and technical information from the Public Broadcasting Service
- . From the American Physical Society
- . From Science Friday, December 12, 1997
- Pinouts
- Common transistor pinouts
