ترانزيستورهاي جديد به دو دسته کلي تقسيم ميشوند: ترانزيستورهاي اتصال دوقطبي (BJT) و ترانزيستورهاي اثر ميداني (FET). اعمال جريان در BJTها و ولتاژ در FETها بين ورودي وترمينال مشترک رسانايي بين خروجي و ترمينال مشترک را افزايش ميدهد، از اينرو سبب کنترل جريان بين آنها ميشود. مشخصات ترانزيستورها به نوع آن بستگي دارد. لغت «ترانزيستور» به نوع اتصال نقطهاي آن اشاره دارد، اما اني سمبل قديمي با سمبلهايي را کردند که اختلاف ساختار ترانزيستور دوقطبي را به صورت دقيقتر نشان ميداد، اما اين ايده خيلي زود رها شد.[نيازمند منبع] در مداراهاي آنالوگ، ترانزيستورها در تقويت کنندهها استفاده ميشوند، (تقويت کنندههاي جريان مستقيم، تقويت کنندههاي صدا، تقويت کنندههاي امواج راديويي) و منابع تغذيه تنظيم شده خطي. همچنين از ترانزيستورها در مدارات ديجيتال بعنوان يک سوئيچ الکترونيکي استفاده ميشوند، اما به ندرت به صورت يک قطعه جدا، بلکه به صورت بهم پيوسته در مدارات مجتمع يکپارچه بکار ميروند. مداراهاي ديجيتال شامل گيتهاي منطقي، حافظه با دسترسي تصادفي(RAM)، ميکروپروسسورها و پردازندههاي سيگنال ديجيتال (DSPs) هستند. ترانزيستور ميتواند به عنوان سوييچ نيز کار کند. ترانزستور سه بايه دارد.
اما کمي با اهميت ترانزيستور آشنا شويد:
ترانزيستور از سوي بسياري بعنوان يکي از بزرگترين اختراعات در تاريخ نوين مطرح شدهاست، در رتبه بندي از لحاظ اهميت در کنار ماشين چاپ، خودرو و ارتباطات الکترونيکي و الکتريکي قرار دارد. ترانزيستور عنصر فعال کليدي در الکترونيک مدرن است. اهميت ترانزيستور در جامعه امروز متکي به قابليت آن براي توليد انبوه که از يک فرآيند (ساخت) کاملاً اتماتيک که قيمت تمام شده هر ترانزيستور در آن بسيار ناچيز است استفاده ميکند. اگرچه ميليونها ترانزيستور هنوز تکي (به صورت جداگانه) استفاده ميشوند ولي اکثريت آنها به صورت مدار مجتمع (اغلب به صورت مختصر IC و همچنين ميکرو چيپ يا به صورت ساده چيپ ناميده ميشوند) همراه با ديودها، مقاومتها، خازنها و ديگر قطعات الکترونيکي براي ساخت يک مدار کامل الکترونيک ساخته ميشوند. يک گيت منطقي حاوي حدود بيست ترانزيستور است در مقابل يک ريزپردازنده پيشرفته سال ۲۰۰۶ که ميتواند از بيش از ۷/۱ ميليون ترانزيستور استفاده کند (ماسفتها). قيمت کم، انعطاف پذيري و اطمينان از ترانزيستور يک قطعه همه کاره براي وظايف غيرمکانيکي مثل محاسبه ديجيتال ساختهاست. مدارات ترانزيستوري به خوبي جايگزين دستگاههاي کنترل ادوات و ماشينها شدهاند. استفاده از يک ميکروکنترلر استاندارد و نوشتن يک برنامه رايانهاي که عمل کنترل را انجام ميدهد اغلب ارزان تر و موثرتر از طراحي معادل مکانيکي آن ميباشد. بعلت قيمت کم ترانزيستورها و ازاينرو رايانهها گرايشي براي ديجيتال کردن اطلاعات وجود دارد. با رايانههاي ديجيتالي که توانايي جستوجوي سريع، دسته بندي و پردازش اطلاعات ديجيتال را ارائه ميکنند، تلاش بيشتري براي ديجيتال کردن اطلاعات شدهاست. در نتيجه امروزه دادههاي رسانهاي بيشتري به ديجيتال تبديل ميشوند، در پايان توسط رايانه تبديل شده و به صورت آنالوگ در اختيار قرار ميگيرد. تلويزيون، راديو و روزنامهها چيزهايي هستند که تحت تاثير اين انقلاب ديجيتال واقع شدهاند.
شبيه سازي اولين ترانزيستور
مزاياي ترانزيستورها بر لامپهاي خلإ:
قبل از گسترش ترانزيستورها، لامپهاي خلإ (يا در UK لامپهاي ترميونيک يا فقط لامپها) قطعات فعال اصلي تجهيزات الکترونيک بودند. مزاياي کليدي که به ترانزيستورها اجازه جايگزيني با لامپهاي خلإ سابق در بيشتر کاربردها را داد در زير آمدهاست: اندازه کوچک تر (با وجود ادامه کوچک سازي لامپهاي خلإ) توليد کاملاً اتوماتيک هزينه کمتر (در حجم توليد) امکان ولتاژ کاري پايين تر (اما لامپهاي خلإ در ولتاژهاي بالاتر ميتوانند کار کنند) نداشتن دوره گرم شدن (بيشتر لامپهاي خلإ به ۱۰ تا ۶۰ ثانيه زمان براي عملکرد صحيح نياز دارند) تلفات توان کمتر (نداشتن توان گرمايي، ولتاژ اشباع خيلي پايين) قابليت اطمينان بالاتر و سختي فيزيکي بيشتر(اگرچه لامپهاي خلإ از نظر الکتريکي مقاوم ترند. همچنين لامپ خلإ در برابر پالسهاي الکترومغناطيسي هستهاي (NEMP) وتخليه الکترو استاتيکي (ESD) مقاوم ترند عمر خيلي بيشتر (قطب منفي لامپ خلإ سرانجام ازبين ميرود و خلإ آن ميتواند آلوده بشود) فراهم آوردن دستگاههاي مکمل (امکان ساختن مدارات مکمل متقارن: لامپ خلإ قطبي معادل نوع مثبت BJTها و نوع مثبت FETها در دسترس نيست) قابليت کنترل جريان بالا (ترانزيستورهاي قدرت برياي کنترل صدها آمپر در دسترسند، لامپهاي خلإ براي کنترل حتي يک آمپر بسيار بزرگ و هزينه برند) ميکروفونيک بسيار کمتر (لرزش ميتواند با خصوصيات لامپ خلإ تلفيق شود، به هر حال اين ممکن است در صداي تقويت کنندههاي گيتار شرکت کند)
و اما تاريخچه ي ترانزيستور:
اولين حق ثبت اختراع ترانزيستور اثرميدان در سال ۱۹۲۸ در آلمان توسط فيزيک داني به نامJulius Edgar Lilienfeld ثبت شد، اما او هيچ مقالهاي در باره قطعه اش چاپ نکرد و اين سه ثبت اختراع از طرف صنعت ناديده گرفته شد. در سال ۱۹۳۴ فيزيکدان آلماني دکتر Oskar Heil ترانزيستور اثر ميدان ديگري را به ثبت رساند. هيچ مدرک مستقيمي وجود ندارد که اين قطعه ساخته شدهاست، اما بعداً کارهايي در دهه ۱۹۹۰ نشان داد که يکي از طرحهاي Lilienfeld کار کرده و گين قابل توجهاي دادهاست. اوراق قانوني از آزمايشگاههاي ثبت اختراع بل نشان ميدهد که Shockley و Pearson يک نسخه قابل استفاده از اختراع Lilienfeld ساختهاند، در حالي که آنها هيچگاه اين را در تحقيقات و مقالات خود ذکر نکردند. ترانزيستورهاي ديگر، در ۲۳ دسامبر ۱۹۴۷ Wiliam Shockley, John Bardeen و Walter Brattain موفق به ساخت اولين ترانزيستور اتصال نقطهاي در آزمايشگاه بل شدند. اين کار با تلاشهاي زمان جنگ براي توليد ديودهاي مخلوط کننده ژرمانيم خالص «کريستال» ادامه يافت، اين ديودها در واحدهاي رادار بعنوان عنصر ميکسر فرکانس در گيرندههاي ميکروموج استفاده ميشد. يک پروژه موازي ديودهاي ژرمانيم در دانشگاه Purdue موفق شد کريستالهاي نيمه هادي ژرمانيم را با کيفيت خوب که در آزمايشگاههاي بل استفاده ميشد را توليد کند. سرعت سوئيچ تکنولوژي لامپي اوليه براي اين کار کافي نبود، همين تيم Bell را سوق داد تا از ديودهاي حالت جامد به جاي آن استفاده کنند. آنها با دانشي که در دست داشتند شروع به طراحي سه قطبي نيمه هادي کردند، اما دريافتند که کار سادهاي نيست. Bardeen سرانجام يک شاخه جديد فيزيک سطحي را براي محاسبه رفتار عجيبي که ديده بودند ايجاد کرد و سرانجام Brattain و Bardeen موفق به ساخت يک قطعه کاري شدند. آزمايشگاههاي تلفن بل به يک اسم کلي براي اختراع جديد نياز داشتند: «سه قطبي نيمه هادي»، «سه قطبي جامد»، «سه قطبي اجزاء سطحي»، «سه قطبي کريستال» و «لاتاتورن» که همه مطرح شده بودند، اما «ترانزيستور» که توسط John R. Pierce ابداع شده بود، برنده يک قرعه کشي داخلي شد. اساس وبنياد اين اسم در ياداشت فني بعدي شرکت راي گيري شد: ترانزيستور، اين يک ترکيب مختصر از کلمات «ترانسکانداکتانس» يا «انتقال» و «مقاومت متغير» است. اين قطعه منطقاً متعلق به خانواده مقاومت متغير ميباشد و يک امپدانس انتقال يا گين دارد بنابراين اين اسم يک ترکيب توصيفي است. -آزمايشگاههاي تلفن بل- ياداشت فني(۲۸ مي۱۹۴۸) در آن زمان تصور ميشد که اين قطعه مثل دو لامپ خلإ است. لامپهاي خلإ هدايت انتقالي دارند بنابراين ترانزيستور مقاومت انتقالي دارد. و اين اسم ميبايست متناسب با نام ديگر قطعات مثل وريستور، ترميستور باشد. و نام ترانزيستور پيشنهاد شد.
بل فوراً ترانزيستور تک اتصالي را جزء توليدات انحصاري شرکت Western Electric، شهر Allentown در ايالت Pennsylvania قرار داد. نخستين ترانزيستورهاي گيرندههاي راديو AM در معرض نمايش قرار گرفتند، اما در واقع فقط در سطح آزمايشگاهي بودند. بهرحال در سال ۱۹۵۰ Shockley يک نوع کاملاً متفاوت ترانزيستور را ارائه داد که به ترانزيستور اتصال دوقطبي معروف شد. اگرچه اصول کاري اين قطعه با ترانزيستور تک اتصالي کاملاً فرق ميکند، قطعهاي است که امروزه به عنوان ترانزيستور شناخته ميشود. پروانه توليد اين قطعه نيز به تعدادي از شرکتهاي الکترونيک شامل Texas Instrument که تعداد محدودي راديو ترانزيستوري بعنوان ابزار فروش توليد ميکرد داده شد. ترانزيستورهاي اوليه از نظر شيميايي ناپايدار بودند و فقط براي کاربردهاي فرکانس و توان پايين مناسب بودند، اما همينکه طراحي ترانزيستور توسعه يافت اين مشکلات نيز کم کم رفع شدند. اگرچه اغلب نادرست به Sony نسبت داده ميشود، ولي اولين راديو ترانزيستوري تجاري Regency TR-1 بود که توسط Regency Division از I.D.E.A (گروه مهنسي توصعه صنعتي) شهر Indianapolis ايالت Indiana ساخته شده و در ۱۸ اکتبر ۱۹۵۴ اعلام شد. آين راديو در نوامبر ۱۹۵۴ به قيمت ۹۵/۴۹ دلار(معادل با ۳۶۱ دلار در سال ۲۰۰۵) به فروش گذاشته شد و تعداد ۱۵۰۰۰۰ از آن به فروش رفت. اين راديو از ۴ ترانزيستور استفاده ميکرد وبا يک باتري ۵/۲۲ ولتي راه اندازي ميشد. هنگاميکه Masaru Ibuka، موسس شرکت ژاپني سوني از آمريکا ديدن ميکرد آزمايشگاههاي بل ارائه مجوز ساخت شامل ريز دستوراتي مبني بر چگونگي ساخت ترانزيستور را اعلام کرده بودند. Ibuka مجوز خريد ۵۰۰۰۰ دلاري پروانه توليد را از وزير دارايي ژاپن گرفت و در سال ۱۹۵۵ راديوي جيبي خود را تحت مارک سوني معرفي کرد.بعد از دو دهه ترانزيستورها بتدريج جاي لامپهاي خلإ را در بسياري از کاربردها گرفتند و بعدها امکان توليد دستگاههاي جديدي از قبيل [مدارات مجتمع] و رايانههاي شخصي را فراهم آوردند. از Shockley, Bardeen و Brattian بخاطر تحقيقاتشان در مورد نيمه هاديها وکشف اثر ترانزيستر با جايزه نوبل فيزيک قدرداني شد.