אימגו מגזין מאמרים

כתב עת בנושאי תרבות ותוכן

המצאת הטרנזיסטור


תאריך פרסום קודם: 
27/06/2006
מחבר: 
מישל רוזנברג

ב 1928 נרשם לראשונה בגרמניה פטנט על עקרון הטרנזיסטור. מאחורי הפטנט עמד מדען בשם יוליוס אדגר ליליאנפילד. שש שנים מאוחר יותר, ב 1934, פיסיקאי גרמני – ד"ר אוסקר הייל (Oskar Heil) – רשם פטנט טרנזיסטור נוסף. אולם, אף אחד מהפטנטים לא נוצלו לבניית מכשיר ממשי. בדצמבר 1947, האמריקאים וילאם שוקלי (William Shockley), ג'ון בארדין (John Bardeen) וולטר ברטין (Walter Brattain) בנו לראשונה טרנזיסטור מטעם מעבדות בל כמענה לטכנולוגיה שהתבססה על שפורפרות ואקום שלא הייתה מספיק יעילה לשימושים מתקדמים כמו מערכות ראדאר. לאחר מכן, חברת בל החלה בפס ייצור של טרנזיסטורים מטעם Western Electric, פנסילבניה. בנוסף, ניתן רישיון לחברת Texas Instrument שייצרה רדיו-טרנזיסטורים. חברה נוספת התלהבה מהרעיון והשיגה רישיון מחברת בל לייצר רדיו תחת המותג Sony.

הטרנזיסטורים הראשונים היו פשוטים יחסית ולא מתוחכמים. הם התאימו רק לאפליקציות באנרגיה ותדירות נמוכה. אולם כשפיתוח הטרנזיסטור התקדם בעיות אלו החלו נפתרות בהדרגה. במהלך שני העשורים הבאים, הטרנזיסטורים החלו מחליפים את טכנולוגית שפורפרות הואקום ולאחר מכן הם אפשרו את הופעת השבבים (chips) והמחשבים הביתיים.

טרנזיסטור הינו מכשיר אשר מסדיר זרם חשמלי או וולטאז' ובכך מתפקד כמעין 'שער' לאותות אלקטרונים. טרנזיסטור מורכב משלושה שכבות של מוליכים למחצה (semiconductors) כשכל שכבה מסוגלת להוליך זרם. מוליך למחצה הינו חומר כמו גרמניום (germanium) או סיליקון שמוליך חשמל למחצה. הוא למעשה פועל כמוליך ביניים בין מוליך מלא כמו נחושת ובין מבודד כמו פלסטיק.

המוליך למחצה נהנה מתכונות ייחודיות הודות לתהליך כימי המכונה doping. התהליך הכימי הנ"ל פועל באופן דואלי. או שהוא מוסיף אלקטרונים לחומר (מה שמכונה N-type בעבור עודף המטען השלילי) או שהוא יוצר 'חורים' במבנה הקריסטלי של החומר (מה שמכונה P-type בעבור המטען החיובי). הטרנזיסטור בנוי על תהליך מסוג N-type כשהוא עטוף כמו סנדוויץ' בשכבות של P-type (מה שמכונה NPN configuration).

שינוי קטן בזרם החשמלי או בוולטאז' בשכבה הפנימית של המוליך למחצה (שמתפקדת כאלקטרודת הבקרה) מפיק שינוי משמעותי ומהיר בזרם שעובר בכל הטרנזיסטור כולו. לפיכך הטרנזיסטור מתפקד כמתג שפותח וסוגר שער אלקטרוני פעמים רבות בשנייה.

המחשבים של היום משתמשים במעגלים חשמליים הבנויים על מוליך למחצה שעשוי מתחמוצת מטאלית. טכנולוגיה זאת מכונה CMOS. טכנולוגית ה CMOS מבוססת על שני טרנזיסטורים המשלימים אחד את השני – הראשון מבוסס על N-type ואילו השני על P-type. טכנולוגיה זאת מאפשרת לטרנזיסטורים לפעול באופן אינטראקטיבי, דהיינו במצב המכונה logic state הטרנזיסטור כמעט ואינו צורך אנרגיה.

כיום, למרות שמיליוני טרנזיסטורים אינדיבידואלים עדיין בשימוש, רוב הטרנזיסטורים מופיעים כאריג של מעגלים משולבים עם מרכיבים אלקטרונים נוספים ולפיכך יוצרים מה שמכונה מיקרו צ'יפ (microchip) או פשוט צ'יפ – שבב . מיקרו-פרוססור מודרני מכיל קרוב לשלוש מאות מליון טרנזיסטורים.

הודות לעלויות נמוכות של טרנזיסטורים, ולפיכך מחשבים דיגיטלים, קיימת המגמה להפוך את המידע לדיגיטלי. מחשבים דיגיטלים מאפשרים למצוא במהרה, למיין ולעבד מידע. כתוצאה מכך, מרבית המדיה ביימנו מועברת באופן דיגיטלי. תחומים המושפעים מהמהפכה הדיגיטלית, שהיא פועל יוצא של הטרנזיסטור, הם עיתונים, טלוויזיה ורדיו.

תגיות: 

הוסף תגובה חדשה

CAPTCHA

משהו קטן לוודא שאינך רובוט. משתמשים רשומים מדלגים

ענה לשאלה / השלם את החסר

הנצפים ביותר

מאמרים נוספים מאת מישל רוזנברג