Transistörlerin Tarihçesi ve Yapısı: Nokta Kontaklıdan Silisyuma Gelişim

Transistör Nedir ve Nasıl Çalışır?

Transistör, geçirgeç girişine uygulanan sinyali yükselterek gerilim ve akım kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir elektronik devre elemanıdır. Transistörler elektronik cihazların temel yapı taşlarındandır. Günlük hayatta kullanılan elektronik cihazlarda birkaç taneden birkaç milyara varan sayıda transistör bulunabilir.

Bipolar jonksiyon transistör, çift birleşim yüzeyli bir yapıdır. İki N maddesi, bir P maddesi (NPN) ya da iki P maddesi, bir N maddesi (PNP) birleşiminden oluşur. Transistör üç kutuplu bir devre elemanıdır. Devre sembolü üzerinde orta kutup Base (B), okun olduğu kutup Emitter (E), diğer kutup Collector (C) olarak adlandırılır. Base akımının şiddetine göre kollektör ve emiter akımları ayarlanır. Bu ayar oranı kazanç faktörüne göre değişir.

İlk Dönem ve Tarihi Gelişimler

Transistörler, 20. Yüzyılın en önemli buluşlarından biri olarak kabul edilir ve elektronik devrelerin can damarı sayılır. 1947 yılında yapıldılar. Dünyanın en büyük telefon şirketi olan Bell kuruluşlarının araştırma laboratuvarlarında, William Shockley başkanlığında John Bardeen ve Walter Brattain’den oluşan ekip, teknolojide yepyeni bir çığır açan bu buluşlarından dolayı, 1956 yılında Nobel Ödülü’nü paylaştı.

Bardeen ve Brattain, radyo ve telefon sinyallerinin alınmasında, güçlendirilmesinde ve yansıtılmasında kullanılan termiyonik kapaklara karşı bir seçenek bulmak için uğraşıyorlardı. Çabuk kırılabilen ve pahalıya mal olan bu lambaların ısınması için belirli bir sürenin geçmesi gerekiyordu. Ayrıca bir hayli de elektrik tüketiyordu.

Ekip ilk transistörü, ince bir germanyum tabakasından yaptı. 1947 Noel’inden iki gün önce, bu transistör bir radyo devresine takıldı ve Brattain, defterine şu satırları yazdı: “Bu devre gerçekten işe yarıyor. Çünkü ses düzeyinde hissedilir bir yükselme sağlandı.”

Transistör, tıpkı lamba gibi, ses sinyalini güçlendiriyordu. Ama hem boyut olarak çok daha küçüktü hem de daha az enerjiye ihtiyaç duyuyordu. Önceleri küçücük bir aygıtın o koca lambaların yerini alabileceğine pek az kimse inandı. Ama Shockley ve ekibi, dört yıl içinde büyük gelişmeler sağladılar. 1952 yılında transistör orijinal boyutunun onda birine indirildi ve çok daha güçlendi. 1957’de yılda 30 milyon transistör üretilebilecek aşamaya gelindi.

Malzeme Değişimi ve Üretim Gelişimi

Bu alanda gelişmeler yine de sürdürüldü. Bilim adamları, germanyum tabakası yerine, çok daha büyük sıcaklıklara dayanabilen silisyum kullanmaya başladılar. Akımı saniyenin 100 milyonda biri kadar kısa bir zamanda iletebilen transistörler imal edildi. Bunların sayesinde cep tipi hesap makineleri, dijital saatler yapıldı. Radyo ve televizyon alıcılarındaki lambaların yerini de transistörler aldı.

İlk yapılan transistörler ‘Nokta Kontaklı’ transistörlerdi. Nokta kontaklı transistörler, iki whisker’li bir kristal diyottan ibarettir. Kristale ‘Base’, whiskerlerden birine ‘Emitter’ diğerine de ‘Collector’ adı verilir. Bu transistörlerde N tipi Germanyum kristali base olarak kullanılmıştır. Bu transistörler artık müzelerde veya eski amatörlerin nostaljik malzeme kutularında bulunurlar. Bu ilk transistörler PNP tipinde idi.

Daha sonraları ‘Yüzey Temaslı’ transistörler yapıldı. Bu transistörler PNP veya NPN olacak şekilde üç kristal parçası birbirine yapıştırılarak imal edildiler. Yüzey temaslı transistörlerin yapılması ile silisyum transistörler piyasaya çıktı.

Vakum Lambaları ile Karşılaştırma

Transistörlerin vakum lambalarından üstünlükleri çok küçük olmaları ve çok az enerji harcamalarıdır. Çok daha uzun çalışma ömrüne sahiptirler ve her an çalışmaya hazır durumdadırlar. Çalışma voltajları çok daha azdır; pille bile çalışırlar. Lambalar gibi cam değildir, kırılmaz. Üretilmeleri daha ucuz ve kolaydır. Zayıflıkları ise elektromanyetik palse karşı vakum tüplerinden daha duyarlı olmalarıdır.

Bu açıklama Vikipedi kaynaklarından uyarlanmıştır ve şu lisans altında sunulur: CC BY-SA 4.0.