Tranzistor

Har xil tranzistorlar

Tranzistor (inglizcha: transfer — koʻchirmoq va rezistor) — elektr tebranishlarni kuchaytirish, generatsiyalash (hosil qilish) va oʻzgartirish uchun moʻljallangan 3 elektrodli yarimoʻtkazgich asbob hamda mikroelektronika qurilmalarining asosiy elementi.

Tranzistorlar tuzilishi, ishlash prinsipi va parametrlariga koʻra 2 ta sinfga ajratiladi — bipolyar va maydoniy (unipolyar) tranzistorlar. Bipolyar tranzistorlarda ikkala turdagi (p-tipli va n-tipli) oʻtkazuvchanlikka ega boʻlgan yarimoʻtkazgichlar ishlatiladi. Bipolyar tranzistor, oʻzaro yaqin joylashgan p-n oʻtish hisobiga ishlaydi va baza-emitter oʻtishi orqali tokni boshqaradi. Maydonli tranzistorlarda faqat bir turdagi (n-tipli yoki p-tipli) yarimoʻtkazgichlar ishlatiladi. Bunday tranzisorlarning bipolyar tranzistorlardan asosiy farqi shundaki, ular kuchlanishni boshqaradi, tokni emas. Kuchlanishni boshqarish zatvor va istok orasidagi kuchlanishni oʻzgartirish orqali amalga oshiriladi.

Hozirgi kunda analog texnikalar olamida bipolyar tranzistorlar (BT) (xalqaro atama — BJT, Bipolar Junction Transistor) asosiy oʻrinni egallagan. Raqamli texnikalar sohasida esa, aksincha maydoniy tranzistorlar bipolyar tranzistorlarni siqib chiqargan. Oʻtgan asrning 90-yillarida, hozirgi davrda ham elektronikada keng miqyosda qoʻllanilayotgan bipolyar-maydoniy tranzistorlarning gibrid koʻrinishi — IGBT ishlab chiqildi.

1956-yilda tranzistor effektini tadqiq qilgani uchun William Shockley, John Bardeen va Walter Brattain fizika boʻyicha Nobel mukofoti bilan taqdirlanishgan.

1980-yilga kelib, oʻzining kichik oʻlchamlari, barqaror ishlashi, iqtisodiy jihatdan arzonligi hisobiga tranzistorlar elektronika sohasidan elektron lampalarni siqib chiqardi. Shuningdek, kichik kuchlanish va katta toklarda ishlay olish qobiliyati tufayli, elektromagnit rele va mexanik uzib-ulagichlarga ehtiyoj qolmadi.

Elektron sxemalarda tranzistor „VT“ yoki „Q“ harflari bilan hamda joylashgan oʻrniga muvofiq indeks bilan belgilanadi. Masalan, VT15. Rus tilidagi adabiyotlar va hujjatlarda esa XX asrning 70-yillariga qadar „T“, „PP“ (poluprovodnikoviy pribor) yoki „PT“ (poluprovodnikoviy triod) kabi belgilanishlar ham ishlatilgan.

MAHMUDJONOV_ZIYODULLO

Yaratilish tarixi

Tranzistorning yaratilishi XX asrning eng muhim voqealaridan biri boʻlib, 1833-yilda ingliz olimi Maykl Faradey yarimoʻtkazgich material — kumush sulfidi bilan oʻtkazgan tajribadan boshlangan yarimoʻtkazgichlar elektronikasi sohasining keskin rivojlanishiga sabab boʻldi.

1874-yil nemis fizigi Karl Ferdinand Braun metall-yarimoʻtkazgich kontaktida bir tomonlama oʻtkazuvchanlik hodisasini aniqladi.

1906-yili injener Grinlif Vitter Pikkard nuqtaviy yarimoʻtkazgichli diod-detektorni ixtiro qildi.

1910-yilda ingliz fizigi Uilyam Ikklz baʼzi bir yarimoʻtkazgichlar elektr tebranishlarini hosil qilishi mumkinligini aniqladi. 1922-yilda esa Oleg Losev, maʼlum kuchlanishlarda manfiy differensial qarshilikka ega boʻlgan diodlarni yaratdi. Ushbu diodlar, keyinchalik, detektorli va geterodinli radiopriyomniklarda qoʻllandi.

Bu davrning oʻziga xos tomonlaridan biri shunda ediki, u vaqtda yarimoʻtkazgichlar fizikasi hali yetarlicha keng oʻrganilmagan edi. Barcha yutuqlar, asosan, tajribalar tufayli qoʻlga kiritilgandi. Olimlar, kristall ichida qanday fizik hodisalar roʻy berayotganini tushuntirib berishga qiynalishgan. Baʼzida notoʻgʻri xulosalarga ham kelishgan.

Shu bilan birga, 1920-1930-yillarda chet davlatlarda radiotexnika sohasiga elektron lampalar kirib keldi. Bu soha yarimoʻtkazgichlar fizikasiga qaraganda kengroq oʻrganilgan boʻlgani uchun koʻp mutaxassis-radiotexniklar aynan shu sohada ishlagan.. Yarimoʻtkazgichli diodlarga esa moʻrt va „injiq“ qurilmalar sifatida baho berilgan. Oʻsha vaqtlarda yarimoʻtkazgichlarning katta imkoniyatlarini hech kim payqamagan.

Bipolyar va maydoniy tranzistorlar turlicha yoʻllar bilan kashf qilingan.

Maydoniy tranzistor

Maydoniy tranzistor yoki unipolyar tranzistorlarning yaratilishi avstriya-vengriyalik fizik Yuliy Edgar Lilienfild nomi bilan bogʻliq. U tokni boshqarishning yangi yoʻlini taklif qilgan. U taklif qilgan usulga koʻra, tok uzatish yoʻli boʻylab unga koʻndalang elektr maydon qoʻyiladi. Bu elektr maydon zaryad tashuvchilarga taʼsir qilib, oʻtkazuvchanlikning yoʻnalishini oʻzgartiradi. Ushbu kashfiyot uchun Kanada (1925-yil 22-oktabrda) va Germaniyada (1928-yilda) patent olgan.

1934-yilda nemis fizigi Oskar Xayl ham Buyuk Britaniyada ixtiro qilgan „kontaktsiz rele“si uchun patent olgan. Maydoniy tranzistorlar sodda elektrostatik effektga asoslangan va unda kechadigan jarayonlar bipolyar tranzistorlarga qaraganda oddiy boʻlishiga qaramasdan toʻliq ish holatidagi maydoniy tranzistorlarni yasash uchun juda koʻp vaqt ketdi.

1920-yilda patentlangan va hozirda kompyuter sanoatining asosini tashkil etadigan birinchi MDS maydoniy tranzistor birinchi boʻlib 1960-yilda amerikalik olimlar Kang va Atallaning ishidan soʻng yaratilgan boʻlib, ular kremniy sirtini oksidlash orqali uning sirtida dielektrikining kremniy dioksidining juda yupqa qatlamini hosil qilishni taklif qildilar. Bu qatlam oʻtkazgich kanalidan metall zatvorni izolyatsiya qilish vazifasini bajarardi. Bunday bunday tuzilishga MOS strukturasi deyiladi (Metall-oksid-yarim oʻtkazgich, inglizcha metall-oxide-semiconductor).

XX asrning 90-yillaridan boshlab esa MOS-struktura bipolyar tranzistorlardan yetakchilikni tortib oldi.

Bipolyar tranzistorlar

Dunyodagi ilk tranzistor nusxasi

Unipolyar tranzistordan farqli oʻlaroq, birinchi bipolyar tranzistor eksperimental tarzda yaratilgan va uning ishlash prinsipi keyinroq tushuntirilgan.

1929-1933-yillarda Leningrad fizika-texnika institutida Oleg Losev A.F.Ioffe rahbarligi ostida yarimoʻtkazgich qurilmalar ustida bir qator tajribalar oʻtkazdi. Uning konstruktiv jihatdan nuqtaviy tranzistorning nusxasi boʻlgan karborund kristalli (SiC) ustida oʻtkazgan tajribasi natijasida kerakli kuchaytirish koeffitsiyentini hosil qilolmadi. Shundan soʻng yarimoʻtkazgichlardagi elektrolyuminessensiya hodisasini oʻrgangan Losev 90 ta turli materiallarni, asosan, kremniyli birikmalarni koʻrib chiqdi va 1939-yilda oʻzining kundaligida uch elektrodli sistema haqida qaydlar qoldirgan. Biroq, 2-jahon urushining boshlanib qolishi va 1942-yilda injenerning Leningrad qamalida halok boʻlishi tufayli, uning qilgan ishlari hozir yoʻqolib ketgan. Shu sababli, uning tranzistor yarata olgan yoki olmagani bizga nomaʼlum.

Havolalar

• BBC: Building the digital age photo history of transistors
• The Bell Systems Memorial on Transistors
• IEEE Global History Network, The Transistor and Portable Electronics. All about the history of transistors and integrated circuits.
• Transistorized. Historical and technical information from the Public Broadcasting Service
• This Month in Physics History: November 17 to 23-dekabr 1947-yil: Invention of the First Transistor. From the American Physical Society
• 50 Years of the Transistor. From Science Friday, 12-dekabr 1997-yil