Transistor - es ist ein elektronisches Gerät, dessen Hauptfunktion darin besteht, elektrische Signale zu verstärken und zu schalten. Die Beliebtheit von Transistoren bei Ingenieuren und Elektronikern ist auf ihre geringe Größe, hohe Zuverlässigkeit und ein breites Anwendungsspektrum zurückzuführen. Aber wie öffnet sich der Transistor? Mit Strom oder Spannung?
Wenn man den historischen Kontext eines Transistors untersucht, ist es unmöglich, die großen Wissenschaftler Bardin, Brighton und Shockley zu umgehen. Sie entwickelten 1947 den ersten Transistor aus Halbleitermaterialien. Ihre Transistoren haben eine neue Ära in der Elektroniktechnologie eröffnet und gelten als eine der bedeutendsten Entdeckungen des 20. Jahrhunderts.
Öffnen mit Strom
Es gibt zwei Haupttypen von Transistoren: bipolar und Feldtransistoren. Bei Bipolartransistoren erfolgt die Öffnung durch Strom. Der durch die Basis fließende Strom regelt das Niveau des elektrischen Feldes, das vom Kollektor und Emitter erzeugt wird, was zum Öffnen oder Schließen des Transistors führt. Bipolartransistoren werden in einer Vielzahl von Geräten eingesetzt und weisen eine hohe Schaltgeschwindigkeit und ein geringes Rauschen auf.
Spannung öffnen
Bei Feldtransistoren erfolgt die Öffnung durch Spannung. Hier erfolgt das Öffnen und Schließen des Transistors durch eine Änderung der Spannung am Eingang oder um die Gate-Platte herum. FET-Transistoren haben eine hohe Effizienz und einen geringen Stromverbrauch, weshalb sie in der modernen Elektronik weit verbreitet sind.
Die Wahl zwischen einem Transistor mit Stromöffnung oder Spannungsöffnung hängt daher von den spezifischen Anforderungen des Projekts ab. Jeder Transistortyp hat seine eigenen Eigenschaften und Vorteile, daher hängt die Wahl von der spezifischen Situation und den Zielen des Entwicklers ab.
Geschichte der Entdeckung eines Transistors
Die Geschichte der Entdeckung des Transistors begann Mitte des 20. Jahrhunderts, als zahlreiche Studien in der Halbleiterphysik durchgeführt wurden. Im Jahr 1947 machten drei Wissenschaftler - John Bardin, William Shockley und Walter Brattein - bei den Bell Labs in den USA eine revolutionäre Entdeckung: Sie schufen den ersten funktionierenden Transistor.
Der von ihnen erstellte Transistor war ein kleines Halbleitergerät, das drei Schichten hatte: einen Emitter, eine Basis und einen Kollektor. Sie verwendeten ein Halbleitermaterial - Germanium. Dieses Gerät erlaubte es, elektrischen Strom mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren durch sich selbst zu leiten. Es war eine revolutionäre Entdeckung, die den Grundstein für die Schaffung von Mikroelektronik und Computertechnologie legte.
Die Entdeckung des Transistors wurde aktiv in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technologie eingesetzt, von der Erstellung von Radios bis zur Entwicklung von Computern und mobilen Geräten. Der Transistor hat die Türen für das digitale Zeitalter geöffnet und ist zu einer Schlüsselkomponente vieler elektronischer Systeme geworden.
Experimente mit Strom
Experiment # 1: Untersuchung der Stromleitfähigkeit
In diesem Experiment wird ein Transistor im Sättigungs- und Schnittmodus untersucht. Eine Stromquelle wird an den Transistor angeschlossen und seine Amplitude ändert sich. Dabei wird die Spannung am Kollektor und am Emitter gemessen. Die Ergebnisse des Experiments ermöglichen es Ihnen, die Grenzen von Sättigung und Schnitt zu bestimmen und die Beziehung zwischen Strom und Spannung herzustellen.
Beispielplan des Experiments:
- Vorbereitung der Versuchsschaltung: Anschluss des Transistors, der Stromquelle und der Messgeräte.
- Änderung der Stromamplitude durch die Basis des Transistors.
- Messung der Spannung am Kollektor und Emitter des Transistors bei unterschiedlichen Stromwerten.
- Analyse der erhaltenen Daten, Erstellung von Diagrammen der Stromabhängigkeit von der Spannung.
- Durchführung von Schlussfolgerungen über die Leitfähigkeit des Transistors in verschiedenen Modi und Feststellung der Tatsache, dass er durch einen Strom geöffnet wird.
Experiment # 2: Untersuchung des Betriebs eines Transistors im Verstärkungsmodus
Dieses Experiment untersucht die Arbeit eines Transistors im Verstärkungsmodus, bei dem eine kleine Eingangsleistung in eine große Ausgangsleistung umgewandelt wird. Mit Hilfe des Experiments wird die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung festgestellt.
Beispielplan des Experiments:
- Vorbereitung eines experimentellen Schemas: anschluss von Signalquelle, Transistor und Messgeräten.
- Ändern des Eingangssignals und Messen der Ausgangsspannung.
- Analyse der erhaltenen Daten, Erstellung eines Graphen der Abhängigkeit der Ausgangsspannung vom Eingang.
- Bestimmung des Verstärkungsfaktors des Transistors.
- Durchführung von Schlussfolgerungen über die Verstärkungseigenschaften des Transistors und dessen Betrieb im Verstärkungsmodus.
Die erste Öffnung des Transistors
Der erste Transistor wurde 1947 von den Physikern John Bardina, William Shockley und Walter Branat entdeckt, als er an einem Projekt zur Entwicklung von Halbleiterverstärkern arbeitete. Sie verwendeten ein Halbleitermaterial, das später als Silizium bekannt wurde.
Während ihrer Experimente und Studien bemerkten die Wissenschaftler, dass Silizium zwei Arten von Leitfähigkeit aufweisen kann - den N-Typ (negativ) und den P-Typ (positiv). Diese beiden Arten von Leitfähigkeitsmanifestationen können durch den Einfluss eines externen elektrischen Feldes oder durch Verunreinigungen gesteuert werden.
Mit dieser Funktion haben Wissenschaftler ein Gerät entwickelt, das ein elektrisches Signal verstärken und steuern kann - einen Transistor. Die Entdeckung des Transistors war ein wichtiger Durchbruch in der Elektronik- und Halbleitertechnologie, der schließlich zur Entwicklung von Computern und anderen modernen Geräten führte.
