Ηλεκτρονικά εξαρτήματα: Γιατί είχαν κατασκευαστεί τα τρανζίστορ

Σκεφτείτε ένα τρανζίστορ ως ηλεκτρονικό μοχλό. Ένας μοχλός είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να ανυψώσετε ένα μεγάλο φορτίο ασκώντας μια μικρή προσπάθεια. Στην ουσία, ένας μοχλός ενισχύει την προσπάθειά σας. Αυτό κάνει το τρανζίστορ: Σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα μικρό ρεύμα για να ελέγξετε ένα πολύ μεγαλύτερο ρεύμα.

Η βασική ιδέα πίσω από ένα τρανζίστορ είναι ότι σας επιτρέπει να ελέγχετε τη ροή ρεύματος μέσω ενός καναλιού μεταβάλλοντας την ένταση ενός πολύ μικρότερου ρεύματος που ρέει μέσω ενός δεύτερου καναλιού.

Όπως μπορείτε να δείτε, τα τρανζίστορ έρχονται σε διάφορα διαφορετικά μεγέθη και σχήματα. Ένα πράγμα που έχουν όλα αυτά τα τρανζίστορ είναι ότι έχουν το καθένα τρία καλώδια.

Συσκευές που εκτελούσαν τη λειτουργία των τρανζίστορ ήταν περίπου 30-40 χρόνια πριν από την εφεύρεση του τρανζίστορ. Ονομάστηκαν σωλήνες κενού . Ένας σωλήνας κενού αποτελείται από ένα θάλαμο κενού κατασκευασμένο από γυαλί ή μέταλλο, ένα στοιχείο θέρμανσης που θερμαίνει το χώρο μέσα στο θάλαμο και ηλεκτρόδια που προεξέχουν μέσα στο θάλαμο.

Ένας συγκεκριμένος τύπος σωλήνα κενού ονομάστηκε τριόδου . είχε τρία ηλεκτρόδια. Σε μια τριόδου, ένα μεγάλο ρεύμα που ρέει μέσω δύο από τα ηλεκτρόδια (που ονομάζεται άνοδος και κάθοδος ) θα μπορούσε να ρυθμιστεί τοποθετώντας ένα πλέγμα σύρματος (αποκαλούμενο πλέγμα ελέγχου ) ανάμεσα στην κάθοδο και την άνοδο. Εφαρμόζοντας ένα μικρό ρεύμα σε αυτό το πλέγμα επιβραδύνεται η ροή των ηλεκτρονίων μεταξύ της καθόδου και της ανόδου.

Δεν χρειάστηκε πολύς χρόνος για να καταλάβουμε ότι θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε ένα κυμαινόμενο σήμα όπως ένα ραδιόφωνο ή ένα κύμα ήχου στο πλέγμα ελέγχου. Όταν το κάνατε αυτό, το ρεύμα στην άνοδο ακολούθησε τις διακυμάνσεις του ρεύματος του πλέγματος ελέγχου, αλλά με πολύ μεγαλύτερες παραλλαγές. Έτσι, η τριόδου ήταν ένας ηλεκτρονικός μοχλός: Μικρές παραλλαγές στο ρεύμα στο πλέγμα ελέγχου ενισχύθηκαν για να δημιουργήσουν μεγάλες διακυμάνσεις στο ρεύμα στην άνοδο.

Το τρίγωνο σωλήνα κενού κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1907 και ήταν η βασική εφεύρεση που επέτρεψε την ανάπτυξη ραδιοφώνου, τηλεόρασης και ηλεκτρονικών υπολογιστών. Αλλά οι σωλήνες κενού είχαν πολλούς σοβαρούς περιορισμούς: ήταν ακριβοί για να κατασκευάσουν, μεγάλοι (οι μικρότεροι ήταν περίπου το μέγεθος του αντίχειρά σου), χρειάζονταν πολλή ισχύ για να λειτουργήσουν, δημιούργησαν πολύ θερμότητα και κράτησαν μόνο λίγα χρόνια πριν έκαψαν έξω.

Ο τρανζίστορ άλλαξε όλα αυτά. Ένα τρανζίστορ εκτελεί την ίδια λειτουργία με ένα τριόδου με σωλήνα κενού, αλλά χρησιμοποιώντας συνδέσεις ημιαγωγών αντί θερμαινόμενων ηλεκτροδίων σε θάλαμο κενού.

Παρόλο που το τρανζίστορ δεν έκανε τίποτα που η τριόδου του σωλήνα κενού δεν το έκανε ήδη, το έκανε με ένα ριζικά διαφορετικό τρόπο που είχε τεράστια πλεονεκτήματα έναντι του σωλήνα κενού.Τα πρώτα τρανζίστορ ήταν μικρά, απαιτούσαν πολύ λίγη ενέργεια για να λειτουργούν, δημιούργησαν πολύ λιγότερη θερμότητα και διήρκεσαν πολύ περισσότερο από τους σωλήνες κενού.