GUIDE: Elektronikkens verden – Del 1 Elektronikkens verden – Del 1

Guide Elektronikkens verden – Del 1

Elektronikkens verden – Del 1

Transistoren

Den første transistoren

Den 23. desember 1947 klart de amerikanske forskerne Bardeen, Shockly og Brattain klarte å konstruere en halvlederkomponent som ble kalt transistoren, et navn som kommer av de to engelske ordene transfer og resistor. Takket være transistoren kunne man nå krympe elektrisk utstyr hvor radiorør tidligere var den dominerende komponenten.

Radiorør
Radiorør

N og P- materiale

Når vi snakker om transistorer kan vi ikke unngå å snakke om helt enkel kjemi. For all moderne elektronikk er halvledermateriale essensielt. Den mest brukte halvlederen er silisium. Som du kanskje husker fra en av dine tidligere naturfag timer, så "kjemper" alle atomer for få 8 elektroner i det ytterste skallet.

Hvis vi ser på atomstrukturen til rent silisium ser vi at hvert eneste elektron blir brukt av to atomer. Det vil da si at når elektronene binder seg til to kjerner får hvert atom åtte valenselektroner. Hvis det rene silisiumet blir dopet med et annet materiale, arsen blir vårt eksempel, vil da det femte valenselektronet ikke få en dobbelt binding. Elektronet blir derfor løst bundet til atomet sitt.

Når vi da setter spenning på materialet vil de frie elektronene bevege seg mot den positive polen. For å fylle tomrommet elektronene etterlater seg vil det stadig komme en strøm av elektroner fra den negative polen. Disse elektronene har en negativ ladning – derfor kaller vi materialet for et N-materiale.

Hvis vi skulle finne på å dope silisiumet med et stoff som har 3 valenselektroner vil noen atomer mangle et elektron. Da vil atomet få en ledig elektronplass, også kalt hull. Disse hullene opptrer som positive ladningsbærere, derfor kaller vi materialet for et P-materiale.

To typer transistor – PNP og NPN

Transistorer er bygd opp av tre sjikt. Hvert enkelt sjikt er laget av et P eller N materiale. De settes sammen i forskjellige kombinasjoner, noe som utgjør to typer transistorer, PNP- og NPN-transistorer.

En transistor har på samme måte som en diode en PN-overgang. Som du ser på symbolene under, er det markert en diode mellom base og emitter. Hvilken vei denne er markert, angir om det er en PNP- eller NPN-transistor når du titter på kretsdiagrammet.

Vi kan som et eksempel kan ta for oss en NPN-transistor. Prinsippet er at man sender en liten strøm inn i base, noe som åpner for en mye større gjennomgang av strøm mellom collector og emitter. I databladet for en transistor er det alltid en verdi som er merket "hFE". Dette er forsterkningsfaktoren til transistoren. Hvis hFE er markert som 100, betyr dette at forholdet mellom base-emitter og collector-emitter strømmen er 100. Sender vi en strøm på 1mA inn i base, vil dette åpne for 100mA fra collector til emitter.

Kort sagt fungerer en transistor som en elektrisk bryter. Grunnen til at vi ikke velger en vanlig trykkknappbryter fremfor en transistor er enkel. For det første er at det vanskelig å slå en bryter av og på 3 millioner ganger i sekundet, men den andre vitale grunnen er at strømmen som går inn i basen er minimal i forhold til strømmen som går fra Collector til Emitter. Derfor kan man styre et mye større elektrisk anlegg med en liten transistor, fremfor å bruke en mye større bryter hvor all strømmen må passerer gjennom denne.

Transistorer er i dag utrolig små. En moderne prosessor, slik som de som sitter på et skjermkort, inneholder gjerne 3 milliarder transistorer i en klump silisium som ikke er større enn en tikrone.

Norges beste mobilabonnement

April 2019

Kåret av Tek-redaksjonen

Jeg bruker lite data:

Youteam 1 GB


Jeg bruker middels mye data:

GE Mobil Leve 6 GB


Jeg bruker mye data:

Chili 25 GB


Jeg er superbruker:

Chili Fri Data


Finn billigste abonnement i vår mobilkalkulator

Forsiden akkurat nå

Til toppen