τρανζίστορ

(ελληνικά αποδόθηκε κρυσταλλολυχνία). Ηλεκτρικό εξάρτημα κατασκευασμένο από ημιαγωγούς κρυστάλλους, τοποθετημένους εντός μεταλλικής προστατευτικής θήκης, από την οποία εξέρχονται συνήθως 3 ακροδέκτες (επαφές). Το τ., η ονομασία του οποίου προέρχεται από τις αγγλικές λέξεις trans [fer res] istor, δηλαδή, αντίσταση μεταφοράς, το επινόησαν το 1948 στα εργαστήρια της Bell Telephone οι Μπαρντίν, Μπράτεν και Σόκλεϊ, οι οποίοι τιμήθηκαν από κοινού αργότερα, το 1956, με το βραβείο Νομπέλ, ως αναγνώριση της θεμελιώδους αυτής συνεισφοράς στην ηλεκτρονική. Το πρώτο εκείνο υπόδειγμα ήταν του τύπου που σήμερα ονομάζεται διά σημείου επαφής ή διά ακίδος. Αυτό αποτελείται βασικά από ένα κρύσταλλο ημιαγωγό (γερμάνιο ή πυρίτιο) συνήθως τύπου Ν και από δύο πολύ λεπτά ηλεκτρόδια (ακίδες), τα οποία εφάπτονται στο κρύσταλλο και απέχουν μεταξύ τους μόλις 100-150 χιλιοστά του χιλιοστομέτρου. Τα δύο αυτά ηλεκτρόδια ονομάζονται το ένα emitter - εκπομπός και το άλλο collector - συλλέκτης, ενώ ο κρύσταλλος βάση. Στα σημεία επαφής των ακίδων επί του κρυστάλλου εμφανίζονται φαινόμενα κατανομής των ηλεκτρικών φορτίων, χαρακτηριστικά των ημιαγωγών, σύμφωνα προς τα οποία η δίοδος του ηλεκτρικού ρεύματος, μεταξύ ακίδας και κρυστάλλου, μπορεί να γίνει εύκολα κατά τη μία κατεύθυνση, ενώ κατά την αντίθετη πολύ δύσκολα. Αν συνδέσουμε το ένα από τα δύο αυτά γειτονικά ηλεκτρόδια, π.χ. τον εκπομπό, με ένα θετικό δυναμικό ως προς τη βάση (ορθή πόλωση), θα έχουμε μια ροή ρεύματος. Αν τώρα αποσυνδέσουμε τον εκπομπό και συνδέσουμε το άλλο ηλεκτρόδιο, τον συλλέκτη, με ένα αρνητικό δυναμικό ως προς τη βάση (αντίστροφη πόλωση), θα έχουμε σχεδόν μηδενική ροή ρεύματος. Αν όμως και τα δύο ηλεκτρόδια είναι συνδεδεμένα με τα δυναμικά που αναφέραμε, θα παρατηρήσουμε τότε να διέρχεται ένα ρεύμα από το κύκλωμα του συλλέκτη, το οποίο μάλιστα είναι κατά 2-5 φορές μεγαλύτερο από εκείνο που κυκλοφορεί στο κύκλωμα του εκπομπού. Με τις συνθήκες αυτές θα έχουμε επομένως μια ενίσχυση ρεύματος. Τα φαινόμενα αυτά εξηγούνται με την παραδοχή, ότι η πόλωση του εκπομπού επηρεάζει την κατανομή των ηλεκτρικών φορτίων στη ζώνη επαφής του συλλέκτη, καθιστώντας εκεί περισσότερο ή λιγότερο εύκολη τη δίοδο του ρεύματος. Ένας δεύτερος τύπος τ., που αντικατέστησε τον προηγούμενο, εξαιτίας της ασταθούς λειτουργίας που παρουσίαζε, είναι ο δι’ ενώσεως. Ο τύπος αυτός αποτελείται από 3 κρυστάλλους, γερμανίου ή πυρίτιου, ενωμένους διαδοχικά μεταξύ τους, όχι με απλή συγκόλληση, αλλά με κατάλληλη χημική σύνθεση. Ο ενδιάμεσος κρύσταλλος έχει πάντοτε ένα τύπο αγωγιμότητας διαφορετικό από εκείνο των δύο ακραίων. Επειδή συμβατικά οι δύο δυνατοί τύποι αγωγιμότητας στους ημιαγωγούς καθορίζονται διεθνώς με τα γράμματα Ρ και Ν, ένα τ. δι’ ένωσης μπορεί να κατασκευαστεί κατά δύο διαφορετικούς συνδυασμούς: με μια διαδοχή κρυστάλλων P-N-P ή με διαδοχή N-P-N. Με καθέναν από τους 3 αυτούς κρυστάλλους είναι συνδεδεμένος και ένας ακροδέκτης, ο σχετικός με το μεσαίο κρύσταλλο αντιστοιχεί στη βάση, οι άλλοι δύο στον εκπομπό και στον συλλέκτη. Στις ζώνες ένωσης μεταξύ των κρυστάλλων εκδηλώνονται χαρακτηριστικά φαινόμενα εντελώς ανάλογα με αυτά που αναφέραμε προηγουμένως για την περίπτωση του τ. διά σημείου επαφής. Πρακτικά ο εκπομπός πολώνεται κατά την ορθή φορά, ενώ ο συλλέκτης κατά την αντίστροφη φορά. Με τις συνθήκες αυτές, όπως και στην περίπτωση του τ. διά σημείου επαφής, μεταβολές στο ρεύμα εκπομπού θα προκαλέσουν ανάλογες μεταβολές στο ρεύμα του συλλέκτη· στην περίπτωση όμως του τ. δι’ ένωσης ο λόγος του ρεύματος του συλλέκτη προς το ρεύμα του εκπομπού (ic/ie) δεν υπερβαίνει τη μονάδα· συνεπώς εδώ δεν θα έχουμε ενίσχυση ρεύματος. Επειδή όμως ο λόγος της σύνθετης αντίστασης εξόδου προς τη σύνθετη αντίσταση εισόδου του τ. είναι πολύ μεγάλος και σύμφωνα με τον τύπο W = Zi ², θα έχουμε μια ενίσχυση ισχύος. Μια στη συνέχεια πρόοδος στον τομέα των τ., πραγματοποιήθηκε με τα τ. ένωσης και διάχυσης. Τα τ. αυτά κατασκευάζονται με πολύπλοκες τεχνικές επεξεργασίες φωτοχάραξης και χημικής προσβολής· επί του ημιαγωγού κρυστάλλου (γερμάνιο ή πυρίτιο) που καλύπτεται από ένα στρώμα οξειδίου δι’ επίσταξης σχηματίζονται ένεκα διάχυσης, τα δύο ηλεκτρόδια. Οι τεχνολογίες αυτές επέτρεψαν την κατασκευή τ. εξαιρετικά μικρών διαστάσεων (της τάξης του δέκατου του χιλιοστού). Μια ιδιαίτερη κατηγορία αποτελούν αντίθετα τα μονοπολικά τ., τα οποία λειτουργούν με βάση το φαινόμενο πεδίου και όχι με τις φυσικές αρχές που περιγράψαμε. Με αυτά είναι δυνατόν, με μεταβολές της εφαρμοζόμενης τάξης, να διαμορφώσουμε το ρεύμα που διέρχεται από τον ημιαγώγιμο κρύσταλλο. Σε σχέση προς την ηλεκτρονική λυχνία, την οποία αντικατέστησε στις περισσότερες εφαρμογές, το τ. παρουσιάζει διαστάσεις πολύ περιορισμένες, γεγονός που επέτρεψε μια σμίκρυνση των κυκλωμάτων και επομένως τον δραστικό περιορισμό του όγκου των ηλεκτρονικών συσκευών, μικρότερη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας (δεν απαιτείται θέρμανση νήματος) και διάρκεια ζωής κατά πολύ μεγαλύτερη (δεκάδες φορές) από αυτή των ηλεκτρονικών λυχνιών. Παραμένουν ακόμα τα προβλήματα που συνδέονται με την αντοχή των τ. στις υψηλές θερμοκρασίες. Διαφορετικά από ό,τι συμβαίνει με τη σχεδίαση μεγάλου αριθμού κυκλωμάτων με ηλεκτρονικές λυχνίες, η θερμοκρασία είναι πραγματικά μια από τις σημαντικότερες παραμέτρους, που πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για τη σωστή λειτουργία ενός κυκλώματος με τ. Ένα κύκλωμα με τ., που σχεδιάστηκε χωρίς να ληφθούν υπόψη οι επιδράσεις της θερμοκρασίας, εκτός του ότι θα μεταβάλλονται τα χαρακτηριστικά λειτουργίας του ένεκα ισχυρών θερμικών μεταβολών, μπορεί να φτάσει και σε αυτοκαταστροφή. Το μειονέκτημα της χαμηλής τιμής της υψηλότερης συχνότητας λειτουργίας (συχνότητα αποκοπής) που υπήρχε στις πρώτες κατηγορίες των τ. σήμερα αντιμετωπίστηκε. Κατασκευάστηκαν τ., που μπορούν να λειτουργούν σε συχνότητες μέχρι 1.000 m ^c/ _s. Τα τ. είναι πολύ διαδεδομένα ως ενισχυτές, ταλαντωτές, διακόπτες, στις ραδιοφωνικές συσκευές, στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, στις συσκευές ελέγχου και τηλεκατεύθυνσης των τεχνητών δορυφόρων και πυραύλων και γενικά χρησιμοποιούνται σε όλα τα κυκλώματα στα οποία κατόρθωσαν να αντικαταστήσουν με υπεροχή τις ηλεκτρονικές λυχνίες. Τύποι τρανζίστορ, που χρησιμοποιούνται στις ηλεκτρονικές συσκευές. Η σύγκριση με μια χιλιοστομετρική κλίμακα δίνει μια ιδέα των διαστάσεων τους. Οι εφευρέτες του τρανζίστορ από αριστερά Μπαρτίν, Σόκλει, Μπρατάιν (φωτ. ΑΠΕ).

* * *

το, Ν

άκλ.

1. (ηλεκτρον.) η κρυσταλλολυχνία

2. κοινή ονομασία ραδιοφωνικού δέκτη μικρού μεγέθους και ισχύος.

[ΕΤΥΜΟΛ. < αγγλ. transistor < transfer resistor < transfer «μεταφέρω» + resistor «ηλεκτρική αντίσταση» λόγω τού ότι μεταφέρεται μέσα από αυτήν ένα ηλεκτρικό σήμα].