Транзістар

Фотаздымкі некаторых тыпаў дыскрэтных транзістараў.

Транзі́стар (ад англ.: transfer — пераносіць і resistor — супраціўленне) — трохэлектродны паўправадніковы электронны прыбор, у якім ток у контуры двух электродаў кіруецца трэцім электродам.

Кіраванне тока ў выхадным контуры ажыццяўляецца за кошт змянення ўваходнага тока (у біпалярным транзістары), або ўваходнага напружання (у палявым транзістары). Невялікае змяненне ўваходных велічынь можа прыводзіць да істотна большага змянення выхаднога напружання і тока.

Гэтая ўзмацняльная якасць транзістараў выкарыстоўваецца ў аналагавай тэхніцы (аналагавыя ТБ, радыё, сувязь і г. д.). У наш час у аналагавай тэхніцы дамінуюць біпалярныя транзістары (міжнародны тэрмін — BJT, bipolar junction transistor). Іншым важнейшым прымяненнем транзістараў з'яўляецца лічбавая тэхніка (логіка, памяць, працэсары, камп’ютары, лічбавая сувязь і г. д.).

Уся сучасная лічбавая тэхніка заснавана на МАП (метал-аксід-паўправаднік) транзістарах (МАПТ). Часам іх называюць МДП (метал-дыэлектрык-паўправаднік) транзістары, міжнародны тэрмін — MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Транзістары вырабляюцца ў рамках інтэгральнай тэхналогіі на адным крэмніевым крышталі (чыпе) і з’яўляюцца элементарнай часткай для пабудовы памяці, працэсара, логікі і г. д. Памеры сучасных МАПТ складаюць ад 130 да 45 нм. На адным чыпе (звычайна памерам 1—2 см²) змяшчаюцца сотні мільёнаў МАПТ. На працягу 60 год адбываецца змяншэнне памераў (мініяцюрызацыя) МАПТ і павелічэнне іх колькасці на адным чыпе (ступень інтэграцыі), у бліжэйшыя гады чакаецца павелічэнне ступені інтэграцыі да мільярдаў транзістараў на чыпе. Памяншэнне памераў МАПТ прыводзіць таксама да павелічэння хуткадзейнасці працэсараў (тактавай частаты).

Кожную секунду сёння ў свеце вырабляюць паўмільярда МАП транзістараў.

Гісторыя

Першыя патэнты на прынцып работы палявых транзістараў былі зарегістраваны ў Германіі 1928 на імя Юлія Эдгара Ліліенфелда. У 1934 годзе нямецкі фізік Оскар Хэйл запатэнтаваў палявы транзістар. Палявыя транзістары (у тым ліку МАП (метал-аксід-паўправаднік) транзістары) заснаваныя на простым электрастатычным эфекце поля, іх фізіка істотна прасцейшая, чым у біпалярных, і таму яны былі прыдуманы і запатэнтаваны значна раней. Тым не менш, першы МАП транзістар, які складае аснову сучаснай камп’ютарнай індустрыі, быў выраблены пасля біпалярнага транзістара ў 1960 годзе. Толькі ў 90-х гадах 20 ст. МАП тэхналогія стала дамінаваць над біпалярнай.

Вынаходства транзістара, кампактнага, лёгкага і надзейнага, адкрыла перад светам новыя магчымасці. Транзістар дазволіў адмовіцца ад капрызных і грувасткіх электронных лямп, што дазволіла зрабіць электронную тэхніку невялікай па памерах і больш надзейнай.

Яшчэ ў 1941 г. В. Я. Лашкароў апублікаваў артыкулы, у якіх апісаў асноўныя прынцыпы работы транзістара. Вадзім Яўгенавіч раскрыў механізмы, на аснове якіх і дагэтуль дзейнічаюць усе транзістары. Зрабіў ён гэта значна раней, чым хто-небудзь у свеце. Першыя паведамленні ў амерыканскім друку аб з’яўленні транзістара з'явілася ў ліпені ў 1948 г. — праз 7 гадоў пасля артыкула В. Я. Лашкарова. Аднак працы Лашкарова не атрымалі прызнання. Усе даныя яго даследаванняў у СССР былі засакрэчаныя. Гэта не давала магчымасці навукоўцу заявіць пра свае правы на патэнт і замацаваць прыярытэт за СССР.

У 1947 г. Уільям Шоклі, Джон Бардзін і Уолтэр Братэйн у лабараторыях Bell Labs упершыню стварылі дзеючы біпалярны транзістар, які прадэманстравалі 16 снежня. 23 снежня адбылося афіцыйнае прадстаўленне вынаходніцтва, і менавіта гэта дата лічыцца днём стварэння транзістара. Паводле тэхналогіі вырабу ён адносіўся да класу дакладных транзістараў. У 1956 г. яны былі узнагароджаны Нобелеўскай прэміяй па фізіцы «за даследаванне паўправаднікоў і адкрыццё транзістарнага эфекту». Цікава, што Джон Бардзін у хуткім часе быў адзначаны Нобелеўскай прэміяй у другі раз за стварэнне тэорыі звышправоднасці.

Пазней транзістары выціснулі вакуумныя лямпы ў большасці электронных прыстасаванняў, здзейсніўшы тым рэвалюцыю ў стварэнні інтэгральных схем і камп’ютараў.

Bell была патрэбная назва новый прылады. Прапаноўвалася назваць яго «паўправадніковы трыёд» (semiconductor triode), «Solid Triode», «Surface States Triode», «крысталічны трыёд» (crystal triode) і «Iotatron», але слова «транзістар» (transistor), якое прапанаваў Джон Пірс, перамагло ва ўнутраным галасаванні.

Першапачаткова назва «транзістар» адносілася да рэзістараў, якія кіруюцца напружаннем. Паколькі транзістар можна ўявіць як супраціўленне, якое рэгулюецца напружаннем на адным электродзе (у палявых транзістараў, для якіх гэта аналогія больш правільная — напружаннем на засаўцы, у біпалярных транзістараў — напружаннем на базе альбо токам базы).

Класіфікацыя транзістараў

	p-n-p		канал p-тыпу
	n-p-n		канал n-тыпу
Біпалярныя		Палявыя

Абазначэнне транзістараў розных тыпаў

• Біпалярныя транзістары
• Палявыя транзістары
• Спецыяльныя тыпы транзістараў
  • Камбінаваныя транзістары
  • Аднапераходныя транзістары

Прынцып дзеяння і спосабы прымянення транзістараў істотна залежаць ад іх тыпу. Больш падрабязна аб кожным з іх глядзі ў адпаведным артыкуле.

Паводле выкарыстанага паўправадніка транзістары класіфікуюць на германіевыя (у наш час не выпускаюцца), крэмніевыя і арсенід-галіевыя. Іншыя матэрыялы транзістараў да нядаўняга часу не выкарыстоўваліся. У наш час ёсць транзістары на аснове, напрыклад, празрыстых паўправаднікоў для выкарыстоўвання ў матрыцах дысплеяў. Перспектыўны матэрыял для транзістараў — паўправадніковыя палімеры. Таксама ёсць асобныя паведамленні наконт транзістараў на аснове вугляродных нанатрубак.

Па магутнасці выдзяляюць маламагутныя транзістары (рассейваемая магутнасць парадку міліватаў), транзістары сярэдняй магутнасці (ад 0,1 да 1 Вт рассейванай магутнасці) і магутная транзістары (звыш 1 Вт).

Па выкананню выдзяляюць дыскрэтныя транзістары (корпусныя і бяскорпусныя) і транзістары ў складзе інтэгральных схем.

Гл. таксама

• Прылада звышвысокай частаты

Літаратура

• Транзі́стар // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 15: Следавікі — Трыо / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2002. — Т. 15. — С. 504—505. — 10 000 экз. — ISBN 985-11-0035-8. — ISBN 985-11-0251-2 (т. 15).
• Транзи́стор / Федотов Я. А. // Т. 26. Тихоходки — Ульяново. — М. : Советская энциклопедия, 1977. — С. 144—146. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров; 1969—1978). (руск.)
• Транзи́стор // Большая политехническая энциклопедия (руск.) / Авт.-сост. В. Д. Рязанцев. — М.: Мир и образование, 2011. — С. 552. — 704 с. — 2 000 экз. — ISBN 978-5-94666-621-3.
• Транзі́стар; Транзі́старны // Тлумачальны слоўнік беларускай мовы: У 5-ці т / АН БССР, Інстытут мовазнаўства імя Я. Коласа. — Мн.: Беларус. Сав. Энцыклапедыя імя Петруся Броўкі, 1983. — Т. 5 кн. 1: С — Улагодзіць / [рэдактар М. Р. Суднік]. — С. 506. — 663 с.
• Транзі́стар // Тлумачальны слоўнік беларускай літаратурнай мовы / уклад.: І. Л. Капылоў [і інш.] ; пад рэд. І. Л. Капылова. — Мн.: Беларуская Энцыклапедыя імя Петруся Броўкі, 2016. — С. 824. — 968 с. — 1 000 экз. — ISBN 978-985-11-0937-7.
• Стріха В. І. Транзи́стор // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1984. — Т. 11, кн. 1 : Стодола — Фітогеографія. — С. 321. — 606, [2] с., [22] арк. іл. : іл., портр., карти с. (укр.)