Egy kis elektronika - A tranzisztor
2001/06/17 08:00
6212 megtekintés
A cikk lejárt! Valószínű, hogy már nem aktuális információkat tartalmaz!
A félvezetőtechnika kifejlődését - mint annyi sok másét - a második világháború provokálta. Amerikában 1947 karácsonyára sikerült előállítani egy félvezető alapú vezérelhetô elemet, amelyet nem nagyon szerencsésen, tranzisztornak kereszteltek. A tranzisztor felfedezéséért Bardeen, Brattain és Shockley 1956-ben Nobel díjat kapott. A tranzisztor teszi lehetővé napjaink igen fejlett és igen olcsó komputer-technikáját.
A tranzisztor megalkotói: William Shockley, John Bardeen, ésWalter Brattain

A tranzisztor erősítőelem. A kapcsolások jellegétől függően feszültség, áram és teljesítmény erősítésére egyaránt felhasználható. Vannak különleges célra kialakított tranzisztorok is, pl. kapcsoló-, fototranzisztorok.
A tranzisztorban három különböző szennyezettségű, rétegszerűen egymáshoz csatlakozó tartományt van. A tartományok sorrendje p-n-p vagy n-p-n lehet. Az egyes tartományokat sorra emitternek, bázisnak, és kollektornak nevezzük. Mindegyik tartományhoz egy-egy kivezetés csatlakozik. A félvezetőt mechanikai és egyéb hatások ellen jól védő burkolat veszi körül. A katalógus mindenkor közli, hogy egy tranzisztor milyen típusú. Az elvi rajzokon pedig, a megkülönböztetés végett, az emitteren lévő nyíl a p-n-p típusnál befelé, az n-p-n típusnál kifelé mutat. Ismeretlen tranzisztor esetén egy egyszerű ellenállásméréssel megállapítható a tranzisztor típusa. Ha az ellenállásmérő pozitív polaritású kivezetését az emitterre , negatív polaritású kivezetést pedig a bázisra kapcsoljuk, akkor két eset lehetséges:

  1. Ha kis ellenállást mérünk, az emitter p-, a bázis n-típusú.
  2. Ha nagy ellenállást mérünk, az emitter n-, a bázis p-típusú.

Ha a záró irányú ellenállás értékére túl kicsi vagy szakadást mérünk, akkor a tranzisztor hibás. A kollektor, s ezzel együtt a tranzisztor típusa a fentiekből már egyértelműen következik. A gyakorlatban olyan eset is előfordulhat, hogy a tranzisztor kivezetéseit nem tudjuk megkülönböztetni egymástól. A p-típusú tranzisztor esetén a kivezetések meghatározását a következő módon végezzük el:

  1. Először mindig a bázist keressük ki. Az ellenállásmérő negatív polaritású kivezetését addig váltogatjuk a tranzisztorlábak között, amíg a másik két láb felé egyaránt kis ellenállást tudunk mérni. Ez esetben az ellenállásmérő negatív polaritású kivezetéséhez kapcsolt tranzisztorláb a bázis.
  2. A második méréssel az emittert és kollektort határozzuk meg. Az ellenállásmérőt a két ismeretlen tranzisztorlábra kapcsoljuk.

A szabadon álló bázist a pozitív polaritású kivezetéshez kapcsolva az ellenállásérték nagymértékben megnő, a bázist a tranzisztor emitteréhez kapcsoltuk. Ha az ellenállás növekedése nem jelentős, az ellenállásmérő kivezetéseit fel kell cserélni, s az újabb méréssel az előbbi jelenséget fogjuk tapasztalni. Az n-típusú tranzisztor esetében a méréseket fordított teleppolaritással kell elvégezni. A vizsgálat közben ügyelnünk kell az ellenállásmérő telepfeszültségének értékére, és külső áramkörben megengedhető legnagyobb áramerősségre. Kis teljesítményű tranzisztorok esetében ez az áramerősség nem lehet nagyobb egy mA-nél.

A tranzisztorok tokozása eltérő is lehet

Sokfajta tranzisztort gyártanak és hoznak forgalomba. A tranzisztorok frekvencia és teljesítmény szerint osztályozhatók. A frekvencia szerinti osztályozás alapján megkülönböztetünk hangfrekvenciás, középfrekvenciás és nagyfrekvenciás tranzisztorokat. Az első tranzisztorok a tűs tranzisztorok voltak. Ezek szerepe a rétegtranzisztorok megjelenésével fokozatosan csökkent. A rétegtranzisztorokat ma már nagy sorozatokban gyártják, s általánosan használják. A hangfrekvenciás tranzisztorok a legrégibb rétegtranzisztor- típusok. Eleinte műanyagtokban kerültek forgalomba, később inkább üveget, majd a fémtokot alkalmazták. A nagyfrekvenciás tranzisztorokat szerkezeti felépítésük szempontjából drifttranzisztorokra, mesatranzisztorokra, planártranzisztorokra, epitaxiális tranzisztorokra… osztjuk. A terhelhetőség szempontjából kis, közepes, és nagy teljesítményű tranzisztorokat különböztetünk meg. A közepes és nagy teljesítményű tranzisztorokat a jó hőleadás végett hűtőlemezekkel, illetve nagy felületű hűtőbordákkal látják el. Külön csoportokat képeznek a kapcsolótranzisztorok, amelyek átalakítókban, impulzusáramkörökben… használhatók speciális célokra. Meg kell még említeni az ún. komplementer tranzisztorokat is, amikor is a két tranzisztor közül az egyik n-, a másik pedig p-típus. Szimmetrikus komplementer tranzisztor pár esetén a két tranzisztor jellemzői egyformák, de bennük az áramok iránya ellentétes. A tranzisztorokat- a diódákhoz hasonlóan- betű- és számkombinációval jelölik.

A tranzisztorok megbízhatósága

A tranzisztorokkal szemben támasztott követelmény, hogy a paramétereik szórása adott határokon belül maradjon és hogy az élettartalmuk minél hosszabb legyen. A tranzisztorok élettartalmát igen sok körülmény befolyásolja. Ha valamelyik paramétere már nem felel meg az előírásoknak, akkor a tranzisztor hibás. A felhasználásnál alaposan végig kell gondolni, hogy milyen körülmények között működtetjük a tranzisztorokat. A legfontosabb tényező a környezeti hőmérséklet. Minél magasabb a záró réteg hőfoka, annál kisebb a megbízhatósága. A tranzisztor meghibásodásának az oka nem mindig vezethető vissza gyártási hibára. Sokszor a helytelen felhasználás és a szükséges óvintézkedések be nem tartása okozza a meghibásodását, illetve tönkremenetelét. Ha az áramkörben tönkremegy egy tranzisztor, nem szabad azonnal újjal próbálkozni, mert a hiba rendszerint a kapcsolásban van. Ha a technológiai fejezetben felsorolt előírásokat betartjuk, a tranzisztorok élettartamát nagy mértékben megnövelhetjük.

Érdekes oldalak:
Transistorized! The History of the Invention of the Transistor
http://www.aip.org/history

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE program Program iskoláknak a bullying ellen
Jövő osztályterme Modern tanulási környezetekről a Sulineten