транзистор-нашевсе / Транзисторная история. Изобретение транзисторов и развитие полупроводниковой электроники. Транзистор автор и дата


Транзистор | Наука | FANDOM powered by Wikia

Файл:Transistoren.JPG

Транзи́стор (от англ. transfer - переносить и resistor - сопротивление) — трёхэлектродный полупроводниковый электронный прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. Управление тока в выходной цепи осуществляется за счет изменения входного тока (в биполярном транзисторе), либо входного напряжения (в МОП тразисторе). Небольшое изменение входных величин может приводить к существенно большему изменению выходного напряжения и тока. Это усилительное свойство транзисторов используется в аналоговой технике (аналоговые ТВ, радио, связь и т.п.). В настоящее время в аналоговой технике доминируют биполярные транзисторы (международный термин -BJT, bipolar junction transistor). Другим важнейшим применением транзисторов является цифровая техника (логика, память, процессоры,компьютеры, цифровая связь и т.п.). Вся современная цифровая техника основана на МОП (металл-окисел-полупроводник) транзисторах(МОПТ). Иногда их называют МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) транзисторы. Международный термин - MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Транзисторы изготавливаются в рамках интегральной технологии на одном кремниевом кристалле (чипе) и состаляют элементарный "кирпичик" для построения памяти, процессора, логики и т.п. Размеры современных МОПТ составляют от 130 до 60 нанометров. Это одна десятитысячная часть миллиметра. На одном чипе (обычно размером 1-2 квадратных сантиметров) размещаются десятки миллионов МОПТ. На протяжение десятков лет происходит уменьшение размеров(миниатюризация) МОПТ и увеличение их количества на одном чипе (степень интеграции), в ближайшие годы ожидается увеличение степени интеграции до сотен миллионов транзисторов на чипе. Уменьшение размеров МОПТ приводит также к повышению быстродействия процессоров (тактовой частоты). Каждую секунду сегодня в мире изготавливается полмиллиарда МОП транзисторов.

Первые патенты на принцип работы полевых транзисторов были зарегистрированы в Германии 1928 на имя Юлий Эдгар Лилиенфелд. В 1934 немецкий физик Оскар Хейгл запатентовал полевой транзистор.Полевые транзисторы (в частности, МОП транзисторы) основаны на простом электростатическом эффекте поля, по физике они существенно проще биполярных транзисторов, и поэтому они придуманы и запатентованы задолго до биполярных транзисторов. Тем не менее, первый МОП транзистор, составляющий основу современной компьютерной индустрии, был изготовлен позже биполярного транзистора в 1960-ом году. Только 90-х годах 20 века МОП технология стала доминировать над биполярной. В 1947 Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн в лабораториях Bell Labs впервые создали действующий биполярный транзистор, продемонстрированный 16 декабря. 23 декабря состоялось официальное представление изобретения и именно этот день считается днем открытия транзистора. По технологии изготовления он относился к классу точечных транзисторов. В 1956 году они были награждены Нобелевской премией по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта». Интересно, что Джон Бардин вскоре был удостоин Нобелевской премии во второй раз за создание теории сверхпроводимости.

Позднее транзисторы заменили вакуумные лампы в большинстве электронных устройств, свершив революцию в создании интегральных схем и компьютеров.

Bell нуждались в названии устройства. Предлагались названия «полупроводниковый триод» (semiconductor triode), "Solid Triode", "Surface States Triode", «кристаллический триод» (crystal triode) и «Iotatron», но слово «транзистор» (transistor), предложенное Джоном Пирсом (John R. Pierce), победило во внутреннем голосовании.

Первоначально название «транзистор» относилось к резисторам, управляемым напряжением. Поскольку транзистор можно представить как некое сопротивление, регулируемое напряжением на одном электроде (в полевых транзисторах, для которых эта аналогия более точна - напряжением на затворе, в биполярных транзисторах - напряжением на базе или током базы).

Классификация транзисторов Править

Шаблон:Float begin |- align = "center" | Файл:Transistor pnp russian.png || p-n-p || Файл:Transistor p-type russian.png || канал p-типа |- align = "center" | Файл:Transistor npn russian.png || n-p-n || Файл:Transistor n-type russian.png || канал n-типа |- align = "center" | Биполярные || || Полевые || Шаблон:Float end

Принцип действия и способы применения транзисторов существенно зависят от их типа, поэтому подробная информация об этом отнесена в соответствующие статьи.

По типу используемого полупроводника транзисторы классифицируются на кремниевые, германиевые и арсенид-галлиевые. Другие материалы транзисторов до недавнего времени не использовались. В настоящее время имеются транзисторы на основе, например, прозрачных полупроводников для использования в матрицах дисплеев. Перспективный материал для транзисторов — полупроводниковые полимеры. Также имеются отдельные сообщения о транзисторах на основе углеродных нанотрубок.

По мощности различают маломощные транзисторы (рассеиваемая мощность измеряется в милливаттах), транзисторы средней мощности (от 0,1 до 1 Вт рассеиваемой мощности) и мощные транзисторы (больше 1 Вт). На фотографии мощность транзисторов возрастает слева направо.

По исполнению различают дискретные транзисторы (корпусные и бескорпусные) и транзисторы в составе интегральных схем

bg:Транзистор bs:Tranzistor ca:Transistor cs:Tranzistor da:Transistor de:Transistor el:Τρανζίστορ en:Transistor eo:Transistoro es:Transistor et:Transistor eu:Trantsistore fa:ترانزیستور fi:Transistori fr:Transistor fur:Transistôr he:טרנזיסטור hr:Tranzistor hu:Tranzisztor ia:Transistor id:Transistor it:Transistor ja:トランジスタ ko:트랜지스터 la:Transistor lv:Tranzistors nl:Transistor nn:Transistor no:Transistor pl:Tranzystor pt:Transístor ro:Tranzistor scn:Transìsturi sh:Tranzistor simple:Transistor sk:Tranzistor sl:Tranzistor sr:Транзистор su:Transistor sv:Transistor ta:திரிதடையம் th:ทรานซิสเตอร์ tr:Transistör tt:Tranzistor ur:منتقزاحم zh:晶体管

ru.science.wikia.com

Транзистор

Предисловие

Изобретение транзистора около 60 лет назад стало важнейшим фактором, стимулировавшим внедрение многих инноваций и развитие новых технологий. Именно транзистор – крошечное устройство, элемент микросхемы, действующий подобно миниатюрному выключателю, и тем самым позволяющий реализовывать алгоритмы обработки информации обеспечил феноменальный триумф компьютеров.

Если бы не он, ваш компьютер был бы грудой металлолома размером с трехэтажный дом, а ноутбуки можно было бы увидеть только в фантастических сериалах. Телевизоры все еще работали бы на электронных лампах, а мобильные телефоны еще носились бы за спиной как полевые рации. Без лишней скромности можно сказать, что это изобретение изменило мир. С чего же все начиналось?

Изобретение транзистора

Официальной датой появления на свет первого транзистора считается 23 декабря (по Другим данным – 16 декабря) 1947 года. Авторами этого замечательного изобретения стали сотрудники научно-исследовательского центра Bell Labs американские физики Уильям Шокли (William Shockley), Джон Бардин (John Bardeen) и Уолтер Браттейн (Walter Brattain). Правда, первоначально ученая общественность встретила это изобретение достаточно прохладно, но уже в 1956 году все три американца были удостоены Нобелевской премии в области физики. Ну, а само название – “транзистор” придумал их коллега Джон Пирс (John R. Pierce). В мае 1948 года он победил во внутреннем конкурсе, организованном среди сотрудников лаборатории, на самое удачное название изобретения, которому на тот момент исполнилось всего несколько месяцев.Слово “transistor” образовано путем соединения двух терминов: “transconductance” (активная межэлектродная проводимость) и “variable resistor” или “varistor” (переменное сопротивление, варистор). Транзистор, по существу, делает то же, что и обычный выключатель: включает и выключает ток. Положение “включено” для транзистора означает “1″, положение выключено – “0″. Огромное количество транзисторов интегральной микросхемы генерирует единицы и нули, которые складываются в понятный компьютеру бинарный код, который компьютер использует в процессе вычислений, обработки текста, воспроизведения фильмов и аудио. Современные транзисторы могут включаться-выключаться 300 миллиардов раз в секунду.Прежде, чем появился транзистор, его роль выполняла вакуумная трубка. Когда она гасла, это означало «0», когда включалась – «1».Технология была малоэффективной, для того, чтобы выполнить простейшее математическое действие, требовалось множество таких трубок. Очень быстро транзистор позволил полностью отказаться от использования вакуумных трубок.

Быстрое распространение

Чтобы максимально ускорить популяризацию транзисторов, в научно-исследовательском центре Bell Labs было принято решение продать лицензию на транзисторные технологии. Лицензию стоимостью 25000 долларов США приобрели двадцать шесть компаний. Однако, для коммерческого успеха транзисторных технологий нужно было привлечь внимание массовой аудитории. Это стало возможным, благодаря транзисторным радиоприемникам. Первая модель такого устройства, Одержавшая аж четыре транзистора, была представлена в октябре 1954 года. Этим сразу воспользовалась молодежь, получившая возможность вырваться из-под родительской опеки и самоутвердиться с помощью новой субкультуры.Так, портативное радио стимулировало новую революцию и в музыке – в эфире повсеместно зазвучал рок-н-ролл! С появлением портативного радиоприемника радиоманы обрели возможность слушать музыку и получать информацию в любом месте. Подобно транзисторному радиоприемнику, транзисторы начали вытеснять громоздкие и хрупкие лампы с невероятной скоростью.

Интегральная микросхема

К концу 50-х годов транзистор “обосновался” в радиоприемниках, телефонах и ЭВМ, и хотя его размеры были намного меньше, чем у электронных ламп, для создания нового поколения электронных устройств этого было явно недостаточно. Чтобы реализовать огромный вычислительный потенциал транзисторов, приспособить их для массового производства и снизить стоимость, потребовалось еще одно важное изобретение. В 1958 году Джек Килби (Jack Kilby) из компании Texas Instruments и Роберт Нойс (Robert Noyce) из компании Fairchild Semiconductor, ставший впоследствии одним из отцов-основателей корпорации Intel, изобрели способ объединения большого числа полупроводниковых транзисторов в одну интегральную схему.Это был гигантский шаг вперед – ведь прежде отдельные компоненты электрической схемы приходилось соединять вручную. У микросхем было два преимущества: более низкая стоимость и более высокая производительность. Оба преимущества явились следствием миниатюризации, которая обеспечивала сокращение размеров устройств и необычайную динамичность производственного процесса.

“Закон Мура”

Гордон Мур (Gordon Moore), который в 1968 году вместе с Нойсом основал процессорный гигант “Inter, в одной из журнальных статей сформулировал прогноз, опубликованный в 1965 году и получивший название “закон Мура”. Согласно этому закону, число транзисторов в микросхеме должно было удваиваться каждые полтора-два года, что в свою очередь, обеспечивало бы повышение вычислительной мощности и снижение стоимости продукта при его массовом производстве. Возможность размещения множества компактных элементов на поверхности малого раз мера, оказалась решающим фактором для успешного продвижения микросхем.Производителям микросхем удается поддерживать этот экспоненциальный рост плотности размещения транзисторов в микросхеме на протяжении десятков лет. Первый компьютерный микропроцессор корпорации Intel 4004, выпущенный в 1971 году, содержал 2300 транзисторов. В 1989 году в процессоре Intel 486 их было уже 1 200 000, а в 2000 году процессор Intel Pentium 4-преодолел рубеж в 42 миллиона. Новый четырехъядерный процессор Intel Core 2 Extreme, созданный на базе 45-нанометровой производственной технологии, содержит 320 миллионов транзисторов.

Существует ли предел?

Закону Мура постоянно предсказывают кончину. Бесконечный рост числа транзисторов в микросхеме невозможен – и все-таки производителям процессоров до сих пор удается обходить ограничение. В сентябре прошлого года Гордон Мур заявил, что у закона его имени есть все шансы оставаться в силе еще как минимум лет 10-15, но затем могут возникнуть новые фундаментальные барьеры на пути его реализации. Так или иначе, но этот самый известный закон компьютерного мира XX века ждали трудные времена. Битва за миниатюризацию исчерпала возможности одного из наиболее критических компонентов транзистора: прослойки из диоксида кремния (Si02), служившей изолирующим слоем между затвором транзистора и его каналом, по которому течет ток, когда транзистор включен.С каждым новым поколением процессоров этот изолирующий слой становился все более тонким – пока два поколения назад его толщина не достигла значения 1,2 нм, или 5 атомов. Инженеры Intel уже не смогли сделать этот слой тоньше хотя бы еще на один атом. По мере уменьшения толщины изолирующего слоя рос ток утечки. Изолирующий слой начал пропускать ток внутрь транзистора, поведение устройства изменилось, оно стало рассеивать все большее количество энергии. В результате выросло потребление тока процессором, при его работе выделялось дополнительное количество тепла.

Преодоление фундаментального предела: гафний вместо кремния

Утечка тока в транзисторе стала серьезнейшей проблемой полупроводниковой отрасли: без прорыва в этой области давно предсказанный фундаментальный предел становился непреодолимым. Причем, это означало не только конец закона Мура – цифровая революция последних десятилетий внезапно бы прекратилась. Компьютерные процессоры, практически удваивавшие свою производительность каждые 24 месяца, могли исчезнуть навсегда!Чтобы найти выход из кризиса, нужно было увеличить толщину изолирующего слоя, но изготавливать этот более толстый слой из другого материала с более высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости (high-k) для сохранения характера взаимодействия затвора и канала. В январе 2007 года корпорация Intel объявила, что впервые за сорок лет изолирующий слой будет состоять не из оксида кремния, а из материала на основе гафния, превосходящего кремний по электрическим свойствам и позволяющего снизить ток утечки в десять раз. Сам Гордон Мур назвал это крупное достижение “самым важным изменением транзисторных технологий с конца шестидесятых годов”. Однако данный прорыв решал проблему лишь наполовину. Новый материал оказался несовместимым с важным компонентом транзистора – с затвором. Еще хуже то, что транзисторы с новым изолирующим материалом работали менее эффективно, чем со старым. Тогда было предложено заменить и материал затвора: корпорация Intel открыла уникальное сочетание металлов, состав которого держится в строгом секрете.

Что мы имеем на сегодня?

12 ноября 2007 года корпорация Intel представила новое поколение процессоров на основе этих материалов и 45-нанометровой производственной технологии – Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Core 2 Quad. Новая производственная технология, более тонкая, чем предыдущая 65-нанометровая, позволила Intel почти вдвое увеличить число транзисторов, размещаемых на той же площади кристалла – теперь можно было выбирать между увеличением общего числа транзисторов и уменьшением размеров процессора. Новым транзисторам требуется на 30% меньше энергии для включения и выключения. В итоге, новое поколение процессоров Intel, изготовленных по 45-нанометровой производственной технологии, не только демонстрирует рекордную производительность, но и знаменует прорыв в области энергопотребления.Повышение вычислительной мощности, являющееся следствием закона Мура, позволяет человечеству эффективнее просчитывать пути разрешения важнейших стоящих перед ним проблем: вменение климата, наследственные болезни, тайны генетики и др. Современные пути и темпы решения подобных проблем еще пять лет назад трудно было себе даже представить. Новые приложения помогают изменить нашу жизнь и сделать ее еще более безопасной… Исследователи не думают, что в ближайшем будущем появится технология, которая сможет соперничать со стариной транзистором.Вице-президент Intel Уилл Своуп считает транзистор величайшим изобретением человечества (интересно, была бы у него работа, если бы не этот кусочек металла). Он сказал, что раньше за один раз получалось делать один транзистор. Сейчас за один раз делается один миллиард. Он прошел путь от лабораторного экземпляра, работающего в одиночку, до устройства, способного связываться с 800 миллионами таких же, и все они могут уместиться на 10-копеечной монете. В Intel верят, что с помощью транзисторов в любом сотовом телефоне появится устный переводчик, который в реальном времени будет переводить голос вашего друга из Китая, Индии, или любой другой страны на ваш родной язык. Нет ни одного устройства в мире, которое за этот срок настолько бы усовершенствовалось. Ни одно устройство в мире не развивалось с такой скоростью!

 

Количество транзисторов в процессоре:

 

  • Intel® 4004 (1971 г) – 2300
  • Intel® 8086 (1978 г) – 29 000
  • Intel® 486 (1989 г) – 1 200 000
  • Intel® Pentium® 111 (1999 г) – 9 500 000
  • Intel® Pentium® 4 (2000 г) – 42 000 000
  • Intel® Core™ 2 Duo (2007 r) – 410 000 000:
  • Intel® Penryn (2007 r) – 820 000 000

Процессоры и производственная технология (техпроцесс):

 

  • 1993 г: Intel® Pentium® – 800 нм
  • 1999 г: Intel® | Pentium® III -250 нм
  • 2002 г: Intel® Pentium® 4 – 130 нм
  • 2005 г: Intel® Pentium® D – 90 нм
  • 2006 г. Intel® Core™ 2 Duo – 65 нм
  • 2007 г. Intel® Core™ 2 Duo-45 нм

А. Оселедько

 

hardwareguide.ru

Рецензии: Transistor — Игры Mail.Ru

Необъяснимо прекрасная ролевая игра про убийства и заговоры в безумном цифровом мире

Студия Supergiant Games уже второй раз заводит игровых журналистов в тупик: их игры очень сложно убедительно описать. Вернее, формальный перечень заслуг составить не так уж сложно, тем более что по внутреннему устройству Transistor почти ничем не отличается от Bastion, предыдущей работы Supergiant. Обе игры — это невероятно красивые сказки-антиутопии. Действие обеих происходит в странных, больных мирах, которые осыпаются буквально у вас под ногами. В обеих история подается игроку от лица рассказчика с проникновенным голосом, на фоне звучит волшебно прекрасный саундтрек. Жанр в обоих случаях — ролевая игра, а в основе механики лежит необходимость постоянно жонглировать способностями героев, подбирая их под конкретную ситуацию. Стало яснее? Вряд ли.

Основатель Supergiant, Грег Касавин, когда-то сам был игровым журналистом, долгие годы наблюдал индустрию со стороны и пришел в разработку с каким-то совершенно нездешним уровнем понимания. Возможно, именно поэтому его игры не укладываются в набор понятий и эпитетов, которыми обычно оперируют читатели и писатели порталов про игры. В рамках контекста, привычного для большинства собравшихся, игры Касавина — это людены от мира видеоигр, сверхсущества, стремительно и неотвратимо покинувшие сферу нашего понимания.

Но главное достоинства Transistor и Bastion все же можно облечь в слова: эти произведения удивительно гармоничны, целостны, внутренне непротиворечивы. Supergiant понимают, что главное в играх — не графика, не геймплей и не интеграция с «Фейсбуком», но опыт, который переживает человек по эту сторону экрана. И все элементы здесь составлены и подогнаны таким образом, чтобы вам срочно захотелось нырнуть в монитор и оставаться там до финальных титров.

Итак, Transistor. Эстрадная певица по имени Ред приходит в себя при странных обстоятельствах: рядом — труп, между ребрами трупа — странный светящийся меч, и этот меч обращается к Ред по имени, советуя срочно бежать с места преступления. Этот «меч» — титульный Транзистор — заключает в себе сознание некоего друга (любовника?) Ред, и основная задача на ближайшие семь-восемь часов — выяснить, кто он такой и что, собственно, происходит. Ред задавать вопросов не может (по неизвестной причине она внезапно онемела), а спросить хочется о многом. Что это за неоновый мир вокруг? Это реальность или Матрица? Почему люди здесь могут жить внутри неодушевленных предметов и каких-то кусков кода (все спецспособности героини — это, в сущности, души людей, биографию которых тоже предстоит выяснить)? Что это за странное тайное общество в бело-красных нарядах? Почему исчезают здания? Что за гигантская тварь лезет по небоскребу? Наконец, что такое Процесс?

Последний вопрос особенно актуален: Процесс, что бы это ни было, проявляет себя в виде группировок белых роботов (программ?), которые то и дело атакуют игрока. Формы и свойства противников очень разные, при этом знакомые программы то и дело обновляются до новых версий, становясь еще злее и опаснее. Сражения происходят в пошаговом режиме: планируя действия героини, нужно предугадывать последствия — у врагов могут быть разные свойства, хитро взаимодействующие друг с другом. Неловкая атака может отбросить противника в спасительную лечащую зону, кто-то особенно резкий может успеть уйти с линии огня, зато удачно рассчитанный ход взрывает танцпол и оставляет после себя горы мертвого кода.

Пресловутая гармония в Transistor заключается в том, как плавно бои переходят в сюжетную часть и обратно: рассказчик не оставляет героиню ни на минуту, комментирует и дает советы. Да и «мирные» минуты не всегда означают передышку: Ред может внезапно атаковать гигантское щупальце из стены. Или начнется погоня. Или какое-нибудь крушение. Или случится нечто и вовсе невероятное: например, героиня запоет вокализ.

Transistor — это прежде всего хорошо поставленная история: с хорошим ритмом, грамотно срежиссированная, бесшовная. Как правило, в линейной сюжетной игре опытный пользователь может запросто заметить, где кончается бой и начинается повествование — но не здесь. Transistor — это порождение повзрослевшей игровой индустрии, той ее части, где уже нет разделения на жанры, платформы, геймплей, графику, ролики и батальные сцены. А есть девушка, ее говорящий меч-компаньон, удивительный, полный опасностей путь впереди и море неона вокруг. Наслаждайтесь.

Пожалуй, главное и единственное, что смущает в Transistor — то, насколько эта игра похожа на Bastion: помимо сюжета и боевой системы разницы практически нет. Структура, манера подачи, атмосфера катастрофы, даже композитор и голос за кадром у обеих игр — общие. Но даже это беспардонное самозаимствование нельзя назвать недостатком — проекты разделяет три года, и оба они чертовски хороши.

games.mail.ru

Транзисторы. Общие сведения.

Что такое транзистор?

Транзистор – электронный полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Если быть точнее, то транзистор позволяет регулировать силу электрического тока подобно тому, как водяной кран регулирует поток воды. Отсюда следуют две основные функции прибора в электрической цепи — это усилитель и переключатель.

Существует бесконечное множество разных типов транзисторов – от огромных усилителей высокой мощности размером с кулак, до миниатюрных переключателей на кристалле процессора размером в считанные десятки нанометров (в одном метре 109 нанометров).

Что значит слово «транзистор» и как это связано с его работой?

Слово «транзистор» происходит от двух английских слов — «transfer» (переносить) и «resistor» (сопротивление). Что можно буквально перевести, как «переходное сопротивление». Однако, лучше всего для описания работы этого прибора, подойдет название «переменное сопротивление». Поскольку в электронной цепи, транзистор ведет себя именно как переменное сопротивление. Только если у таких переменных резисторов, как потенциометр и обычный выключатель, нужно менять сопротивление с помощью механического воздействия, то у транзистора его меняют посредством напряжения, которое подается на один из электродов прибора.

Обозначения и типы транзисторов.

Устройство и обозначение транзисторов разделяют на две большие группы. Первая – это биполярные транзисторы (БТ) (международный термин – BJT, Bipolar Junction Transistor). Вторая группа – это униполярные транзисторы, еще их называют полевыми (ПТ) (международный термин – FET, Field Effect Transistor).

Полевые, в свою очередь, делятся на транзисторы с PN-переходом (JFET — Junction FET) и с изолированным затвором (MOSFET- Metal-Oxide-Semiconductor FET) .

Применение биполярных транзисторов.

На сегодняшний день биполярные транзисторы получили самое широкое распространение в аналоговой электронике. Если быть точнее, то чаще всего их используют в качестве усилителей в дискретных цепях (схемах, состоящих из отдельных электронных компонентов).

Также нередко отдельные БТ используются совместно с интегральными (состоящими из многих компонентов на одном кристалле полупроводника) а налоговыми и цифровыми микросхемами. В этом возникает необходимость, например, когда нужно усилить слабый сигнал на выходе из интегральной схемы, обычно не располагающей высокой мощностью.

Применение полевых транзисторов.

В области цифровой электроники, полевые транзисторы, а именно полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET), практически полностью вытеснили биполярные благодаря многократному превосходству в скорости и экономичности. Внутри архитектуры логики процессоров, памяти, и других различных цифровых микросхем, находятся сотни миллионов, и даже миллиарды MOSFET, играющих роль электронных переключателей.

hightolow.ru

транзистор-нашевсе / Транзисторная история. Изобретение транзисторов и развитие полупроводниковой электроники

Статьи Лосева печатаются в таких журна-

вии), обустраивает свой быт и продолжает

Масштаб этого открытия нам еще только

лах, как «ЖЭТФ», «Доклады АН СССР», Radio

заниматься кристаллами.

предстоит понять. Пройдет не так много вре-

Revue, Philosophical Magazine, Physikalische

В 1928 году, по решению правительства, те-

мени, и в каждом доме вместо привычной

Zeitschrift.

матика нижегородской радиолаборатории вме-

лампы накаливания будут гореть «электрон-

Лосев становится знаменитостью, а ведь

сте с сотрудниками передается в Центральную

ные генераторы света», как назвал светодио-

ему еще не исполнилось и двадцати лет!

радиолабораторию в Ленинграде, которая,

ды Лосев.

Например, в редакторском предисловии

в свою очередь, тоже постоянно реорганизу-

Еще в 1923 году, экспериментируя с крис-

к статье Лосева «Осциллирующие кристал-

ется. На новом месте Лосев продолжает зани-

тадинами, Лосев обратил внимание на свече-

лы» в американском журнале The Wireless

маться полупроводниками, но вскоре Цент-

ние кристаллов при пропускании через них

World and Radio Review за октябрь 1924 года

ральную радиолабораторию преобразовыва-

электрического тока. Особенно ярко свети-

говорится: «Автор этой статьи, господин Олег

ют в Институт радиовещательного приема

лись карборундовые детекторы. В 1920-его-

Лосев из России, за сравнительно короткий

и акустик. В новом институте своя програм-

ды на Западе явление электролюминесцен-

промежуток времени приобрел мировую из-

ма исследований, тематика работ сужается.

ции одно время даже называли «свет Лосева»

вестность в связи с его открытием осцилли-

Лаборанту Лосеву удается устроиться по сов-

(Losev light, Lossew Licht). Лосев занялся изу-

рующих свойств у некоторых кристаллов».

местительству в Ленинградский физико-тех-

чением и объяснением полученной электро-

Другой американский журнал — Radio

нический институт (ЛФТИ), где у него появля-

люминесценции. Он первым оценил огром-

News — примерно в то же время публикует

ется возможность продолжить исследования

ные перспективы таких источников света,

статью под заголовком «Сенсационное изо-

новых физических эффектов в полупроводни-

особо подчеркивая их высокую яркость и бы-

бретение», в которой отмечается: «Нет необ-

ках. В конце 1920-хгодов у Лосева появилась

стродействие. Лосев стал обладателем перво-

ходимости доказывать, что это — революци-

идея создать твердотельный аналог трехэлект-

го патента на изобретение светового реле —

онное радиоизобретение. В скором времени

родной вакуумной радиолампы.

прибора с электролюминесцентным источ-

мы будем говорить о схеме с тремя или шес-

В 1929–1933гг., по предложению А. Ф. Иоф-

ником света.

тью кристаллами, как мы говорим сейчас

фе, Лосев проводит исследования полупро-

В 70-хгодах ХХ века, когда светодиоды ста-

о схеме с тремя или шестью усилительными

водникового устройства, полностью повто-

ли широко применяться, в журнале Electronic

лампами. Потребуется несколько лет, чтобы

ряющего конструкцию точечного транзисто-

World за 1907 год была обнаружена статья ан-

генерирующий кристалл усовершенствовал-

ра. Как известно, принцип действия этого

гличанина Генри Роунда, в которой автор, бу-

ся настолько, чтобы стать лучше вакуумной

прибора заключается в управлении током, те-

дучи сотрудником лаборатории Маркони, со-

лампы, но мы предсказываем, что такое вре-

кущим между двумя электродами, с помо-

общал, что видел свечение в контакте карбо-

мя наступит».

щью дополнительного электрода. Лосев дей-

рундового детектора при подаче на него

Автор этой статьи Хьюго Гернсбек назы-

ствительно наблюдал данный эффект, но,

внешнего электрического поля. Никаких со-

вает твердотельный приемник Лосева — кри-

к сожалению, общий коэффициент такого

ображений, объясняющих физику этого яв-

стадином (кристалл + гетеродин). Причем не

управления не позволял получить усиление

ления, не приводилось. Данная заметка не

только называет, но и предусмотрительно ре-

сигнала. Для этой цели Лосев использовал

оказала никакого влияния на последующие

гистрирует название, как торговую марку

только кристалл карборунда (SiC), а не кри-

исследования в области электролюминесцен-

(рис. 17). Спрос на кристадины огромен.

сталл цинкита (ZnO), имевшего значитель-

ции, тем не менее, автор статьи сегодня офи-

 

 

но лучшие характеристики в кристалличес-

циально считается первооткрывателем све-

 

 

ком усилителе (Что странно! Ему ли не знать

тодиода.

 

 

о свойствах этого кристалла.) До недавнего

Лосев независимо открыл явление элект-

 

 

времени считалось, что после вынужденно-

ролюминесценции и провел ряд исследова-

 

 

го ухода из ЛФТИ Лосев не возвращался

ний на примере кристалла карборунда. Он

 

 

к идее полупроводниковых усилителей.

выделил два физически различных явления,

 

 

Однако существует довольно любопытный

которые наблюдаются при разной полярно-

 

 

документ, написанный самим Лосевым.

сти напряжения на контактах. Его несомнен-

 

 

Он датирован 12 июля 1939 года и в настоя-

ной заслугой является обнаружение эффек-

 

 

щее время хранится в Политехническом му-

та предпробойной электролюминесценции,

 

 

зее. В этом документе, озаглавленном «Жиз-

названной им «свечение номер один», и ин-

 

 

неописание Олега Владимировича Лосева»,

жекционной электролюминесценции —

Рис. 17. Кристаллический детектор Лосева.

 

кроме интересных фактов его жизни содер-

«свечение номер два». В наши дни эффект

 

жится и перечень научных результатов. Осо-

предпробойной люминесценции широко

Изготовлен в Radio News Laboratories. США, 1924 год

 

 

 

бый интерес вызывают следующие строки:

применяется при создании электролюминес-

 

 

«Установлено, что с полупроводниками мо-

центных дисплеев, а инжекционная электро-

Интересно, что когда в нижегородскую ла-

жет быть построена трехэлектродная систе-

люминесценция является основой светодио-

бораторию приезжают немецкие радиотехни-

ма, аналогичная триоду, как и триод, дающая

дов и полупроводниковых лазеров. Лосеву

ки, чтобы лично познакомиться с Лосевым,

характеристики, показывающие отрицатель-

удалось существенно продвинуться в пони-

они не верят своим глазам. Они поражаются

ное сопротивление. Эти работы в настоящее

мании физики этих явлений задолго до со-

таланту и юному возрасту изобретателя.

время подготавливаются мною к печати…».

здания зонной теории полупроводников.

В письмах из-заграницы Лосева величали не

К сожалению, пока не установлена судьба

Впоследствии, в 1936 году, свечение номер

иначе как профессором. Никто и представить

этих работ, которые могли бы полностью из-

один было заново обнаружено французским

не мог, что профессор еще только постигает

менить представление об истории открытия

физиком Жоржем Дестрио. В научной лите-

азы науки. Впрочем, очень скоро Лосев ста-

транзистора — самого революционного изо-

ратуре оно известно под названием «эффект

нет блестящим физиком-экспериментатором

бретения XX века.

Дестрио», хотя сам Дестрио приоритет в от-

и еще раз заставит мир заговорить о себе.

Рассказывая о выдающемся вкладе Олега

крытии этого явления отдавал Олегу Лосеву.

В лаборатории с должности рассыльного

Владимировича Лосева в развитие современ-

Наверное, было бы несправедливо оспари-

его переводят в лаборанты, предоставляют

ной электроники, просто невозможно не упо-

вать приоритет Роунда в открытии светоди-

жилье. В Нижнем Новгороде Лосев женится

мянуть о его открытии светоизлучающего

ода. И все же нельзя забывать, что изобрета-

(правда, неудачно, как оказалось впоследст-

диода.

телями радио по праву считаются Маркони

studfiles.net

Что такое транзистор и каково его назначение

Многим людям, которые так или иначе сталкиваются с электрическими и электронными схемами, интересно узнать, из чего же они состоят. Одним из наиболее часто встречающихся элементов является транзистор. Так что такое транзистор?

Это такой полупроводниковый прибор, который предназначен для усиления и управления электрическим током. Но это определение не дает четкого понимания того, что такое транзистор.

Это устройство выпускается виде дискретного компонента в различных индивидуальных корпусах либо в виде активного элемента в так называемых интегральных схемах. В них размер корпуса транзисторов может быть меньше чем несколько сотых миллиметра.

Что такое транзистор с точки зрения его использования в различных сферах промышленности и электроники? Так как этот прибор довольно просто приспосабливается к самым разным условиям применения, то он уже полностью на сегодняшний день заменил старые электронные лампы, фактически оставив ламповую технику в далеком прошлом за редким исключением. На основе применения транзисторной техники образовалась целая широчайшая область технологической промышленности – полупроводниковая электротехника ( сюда входит производство и эксплуатация таких устройств, как газоразрядные и электровакуумные приборы, полупроводниковая аппаратура и прочее).

Для полноценного понимания вопроса, что такое транзистор, необходимо заглянуть немного в историю его применения. Например, известно, что первым товаром для потребления, выпущенным на основе транзистора, был слуховой аппарат. Он появился в продаже в середине прошлого века. В плане промышленного применения изначально транзисторную технику применяли для телефонных коммутаций.

Сегодня эти устройства используют повсюду благодаря тому, что параметры транзистора и его характеристики действительно уникальны и разнообразны. Необходимо упомянуть применение этих электронных приборов в многотранзисторных интегральных схемах, в радиотехнике, в телевизорах и магнитофонах, калькуляторах, в детских игрушках. Транзисторная техника получила широчайшее распространение в системах охранной и пожарной сигнализаций, в игровых приставках, в различных регуляторах (от регуляторов мощности в тяжелой промышленности и на локомотивах до регуляторов света).

Что такое транзистор и его применение в современной цифровой технике? Это весьма передовое изобретение, которое используют, например, в транзисторированной системе впрыска топлива, зажигания, системе управления и регулирования на микросхемах ( микропроцессорная техника и микроконтроллеры), а также в цифровых часах и фотоаппаратах.

Но самые впечатляющие изменения произвел транзистор в системах связи и обработки данных. Его используют на центральных АТС, в больших ЭВМ. Развитие космической техники и космические полеты просто были бы невозможны без использования транзисторной техники. Для них в военном деле ( для воздушного и наземного наблюдения) даже разработаны специальные полупроводниковые интерметаллические элементы.

fb.ru

преподаватель Зеленодольского механического колледжа Софинская О. В

Различные виды включения транзисторов. Статические характеристики транзисторов

  • Автор: преподаватель Зеленодольского механического колледжа Софинская О.В.

Повестка дня

  • Повторяем обозначения радиоэлементов

  • Вспоминаем виды транзисторов

  • Разбираем способы включения биполярных транзисторов и их особенности

  • Выясняем, что такое статические характеристики транзисторов

Повторяем обозначения радиоэлементов

Вспоминаем виды транзисторов

  • Из каких материалов изготавливают транзисторы?

  • У каких транзисторов выводы называются исток, сток, затвор?

  • Как разделяют транзисторы по мощности?

  • Какие виды структур биполярных транзисторов по вы знаете?

Как можно включить транзистор?

  • Сколько выводов у транзистора?

Соответственно схемы включения называются …

  • Схема с общим эмиттером ОЭ

Общее во всех схемах

  • Токи, протекающие через биполярный транзистор подчиняются соотношению:

  • которое называют основным уравнением транзистора.

  • В зависимости от напряжений на переходах транзистора он может работать в трех режимах: активном, насыщения и отсечки

  • Активный режим получается при напряжениях прямом на эмиттерном и обратном на коллекторном переходах.

  • Режим отсечки или запирания — напряжения на обоих переходах обратные.

  • Режим насыщения — напряжения на обоих переходах прямые.

Схема с общим эмиттером ОЭ

  • Обеспечивает наибольшее усиление по мощности, но изменяет фазу выходного напряжения на 180° по отношению к входному. При увеличении сопротивления нагрузки входное сопротивление уменьшается. Используются эти схемы в тех случаях, когда при минимальном числе транзисторов требуется получить наибольшее усиление.

Схема с общей базой ОБ

  • Выходной ток примерно равен входному, поэтому их называют «повторителями тока». Такая схема обладает большой входной проводимостью (малым входным сопротивлением), самым большим по сравнению с другими схемами выходным сопротивлением и обеспечивает в основном усиление по напряжению.

  • Малая входная емкость схемы улучшает параметры каскада (ОБ, 03) на высоких частотах, хотя малое входное сопротивление является недостатком данных схем.

Схема с общим коллектором ОК

  • В этой схеме коэффициент передачи напряжения близок к единице, а выходной сигнал по величине и фазе повторяет входной (Uвыx=Uвx). Эти каскады называют «повторителями напряжения» (эмиттерный или стоковый повторитель). Такая схема включения обеспечивает малую входную емкость и наибольшее входное сопротивление. Используются эти схемы как согласующие и разделительные, обеспечивающие передачу сигнала от высокоомных источников к низкоомным цепям и каскадам.

Выясняем, что такое статические характеристики транзисторов

  • Статическая характеристика устройства – зависимость изменения одного сигнала от другого сигнала при его фиксированных значениях, выраженная графически

  • На транзистор подается питание, поэтому при разных напряжениях питания получатся разные статические характеристики – семейство характеристик

  • Транзистор можно включить разными способами, поэтому статических характеристик несколько

Входные характеристики транзистора, включенного по схеме ОБ

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОБ

  • Это зависимость коллекторного тока IK=f(UКЭ), снимаемая при постоянном токе эмиттера

  • Чем больше ток IЭ, тем выше идет соответствующая

  • характеристика

  • I K = αI Э + I KБ 0

  • Величина α называется коэффициентом передачи тока эмиттера

  • α = h31об

Выходные характеристики транзистора, включенного по схеме ОЭ

  • В транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, входным током служит ток базы IБ, а выходным ток коллектора IК.

  • Связь между токами

  • IК=β IБ+ IКЭО

  • Здесь β - коэффициент передачи тока базы;

  • β = h31оэ

Домашнее задание

  • Маркировка радиоэлементов

  • Свойства p - n перехода

  • Особенности схем включения транзисторов

Источники информации

rpp.nashaucheba.ru