

Tranzistor (ingl. transistor, 1947-yilda yaratilgan qisqartma so‘z — ingl. transfer + ingl. resistor — tokni qarshilik orqali o‘tkazuvchi qurilma), yarimo‘tkazgichli triod — elektron komponent bo‘lib, yarimo‘tkazgich materialidan tayyorlanadi va kichik kirish signali yordamida chiqish zanjiridagi katta tokni boshqara oladi. Shu sababli undan elektr signallarini kuchaytirish, hosil qilish, kommutatsiyalash va o‘zgartirishda foydalaniladi. Hozirgi kunda tranzistor aksariyat elektron qurilmalar sxemotexnikasi va integral mikrosxemalarining asosini tashkil etadi.
Tuzilishi, ishlash prinsipi va parametrlari bo‘yicha tranzistorlar ikki sinfga — bipolyar va maydoniy (unipolyar) tranzistorlarga bo‘linadi. Bipolyar tranzistorda o‘tkazuvchanlikning ikkala turiga ega yarimo‘tkazgichlar ishlatiladi. U kristall ichida bir-biriga yaqin joylashgan ikkita p-n-o‘tishlarning o‘zaro ta’siri asosida ishlaydi va baza–emitter o‘tishidan o‘tuvchi tokni o‘zgartirish orqali boshqariladi. Bunda «umumiy emitterli» sxemada emitter chiqishi boshqaruvchi hamda chiqish toklari uchun umumiy hisoblanadi. Shuningdek, «umumiy kollektorli (emitter takrorlagichli)» va «umumiy bazali» sxemalar ham mavjud. Maydoniy tranzistorda faqat bir turdagi o‘tkazuvchanlikka ega yarimo‘tkazgich ingichka kanal shaklida joylashadi. Kanalga undan izolyatsiyalangan zatvorning elektr maydoni ta’sir qiladi; boshqaruv zatvor va istok orasidagi kuchlanishni o‘zgartirish orqali amalga oshiriladi. Bipolyar tranzistordan farqli ravishda maydoniy tranzistor tok bilan emas, kuchlanish bilan boshqariladi. Hozirgi vaqtda analog texnikada bipolyar tranzistorlar (BT) (xalqaro atamasi — BJT, bipolar junction transistor) ustunlik qiladi. Raqamli texnikada, mikrosxemalar tarkibida (mantiqiy sxemalar, xotira, protsessorlar, kompyuterlar, raqamli aloqa va hokazo), aksincha, bipolyar tranzistorlar deyarli butunlay maydoniy tranzistorlar bilan almashtirilgan. 1990-yillarda bipolyar va maydoniy tranzistorlarni birlashtiruvchi yangi gibrid tur — IGBT ishlab chiqildi. Hozir bunday tranzistorlar kuch elektronikasi sohasida keng qo‘llanmoqda.
Aynan 1956-yilda tranzistor effektini tadqiq qilganliklari uchun Uilyam Shokli, Jon Bardin va Uolter Bratteyn birgalikda fizika bo‘yicha Nobel mukofotini oldilar.
1980-yillarga kelib tranzistorlar kichik o‘lchami, tejamkorligi, mexanik ta’sirlarga chidamliligi va arzonligi tufayli kichik signalli elektronikada elektron lampalarni deyarli butunlay siqib chiqardi. Past kuchlanish va katta tokda ishlay olishi natijasida tranzistorlar qurilmalarda elektromagnit relelar hamda mexanik kalitlarga bo‘lgan ehtiyojni kamaytirdi. Kichraytirish va birlashtirish imkoniyati esa integral sxemalarni yaratib, mikroelektronikaga asos soldi. 1990-yillardan boshlab yangi quvvatli tranzistorlar paydo bo‘lishi bilan kuch elektrotexnikasida transformatorlar, elektromexanik va tiristorli kalitlar elektron qurilmalar bilan faol almashtirila boshladi. Shuningdek, chastotasi rostlanadigan elektr yuritmalar va invertorli kuchlanish o‘zgartirgichlar jadal rivojlana boshladi.
Prinsipial elektr sxemalarda tranzistor odatda «VT» yoki «Q» deb belgilanadi va yoniga tartib indeksi qo‘shiladi, masalan, VT12. XX asrning 70-yillarigacha rus tilidagi adabiyot va hujjatlarda «T», «PP» (yarimo‘tkazgichli asbob) yoki «PT» (yarimo‘tkazgichli triod) belgilari ham qo‘llangan.
Tarixi
1874-yilda nemis fizigi Karl Ferdinand Braun metall ignacha bilan qo‘rg‘oshin sulfidi kristalli orasidagi kontaktda tokning bir tomonlama o‘tishi hodisasini, keyin esa bu hodisani boshqa yarimo‘tkazgich kristallarida ham birinchi bo‘lib aniqladi. Ushbu hodisaga asoslangan nuqtaviy yarimo‘tkazgichli detektor-diod 1906-yilda muhandis Grinlif Uitter Pikkard tomonidan patentlandi.
1904-yilda Jon Fleming vakuumli diodni, 1906-yilda esa Li de Forest kuchaytiruvchi vakuumli triodni ixtiro qildi. Bu vakuum elektronikasi rivojlanishining boshlanishiga sabab bo‘ldi. Ishlashi barqaror va fizik prinsiplari yaxshi tushunilgan elektron lampalar dunyoda yarimo‘tkazgichlar elektronikasining rivojlanishini 50 yilga sekinlashtirdi. Bu davrda yarimo‘tkazgichlar fizikasi yetarli o‘rganilmagandi, barcha yutuqlar tajribalar natijasi edi. Olimlarga kristall ichida nima sodir bo‘layotganini tushuntirish qiyin bo‘lgan. Ko‘pincha noto‘g‘ri farazlar ilgari surilgan.
1910-yilda ingliz fizigi Uilyam Ikklz ayrim yarimo‘tkazgichli diodlarning elektr tebranishlarini hosil qila olishini aniqladi. Muhandis Oleg Losev esa 1922-yilda ayrim siljitish kuchlanishlarida manfiy differensial qarshilikka ega diodlarni mustaqil ravishda yaratib, ular yordamida yarimo‘tkazgichlarning kuchaytirish va tebranish hosil qilish xususiyatlaridan (kristadin effekti) ilk bor muvaffaqiyatli foydalandi. U bu hodisani o‘zi yasagan detektorli va geterodinli radioqabul qilgichlarda qo‘lladi.
Ayni vaqtda, 1920–1930-yillar chegarasida radiotexnikada elektron lampalarni sanoat miqyosida jadal rivojlantirish davri boshlandi. Radiotexnika olimlarining ko‘pchiligi shu yo‘nalishda ishladi. Kristall yuzasidagi «faol nuqtalar»ni metall igna bilan qo‘lda izlash kerak bo‘lgan, ochiq konstruksiyali nozik va ishlatish qiyin yarimo‘tkazgich detektorlar oddiy radioqabul qilgich yasovchi yakka hunarmandlar va radiohavaskorlar ixtiyorida qoldi. Yarimo‘tkazgichlarning kelajakdagi imkoniyatlarini deyarli hech kim ko‘ra olmadi.
Bipolyar va maydoniy tranzistorlar turli yo‘llar bilan yaratilgan.
Maydoniy tranzistor
Maydoniy tranzistorni yaratish yo‘lidagi ilk qadamni Avstriya-Vengriya fizigi Yuliy Edgar Lilienfeld qo‘ydi. U namunadagi zaryad tashuvchilarga ko‘ndalang elektr maydoni ta’sir ettirish orqali tokni boshqarish usulini taklif qildi. Patentlar Kanadada (22-oktabr 1925-yil) va Germaniyada (1928-yil). 1934-yilda nemis fizigi Oskar Xayl Buyuk Britaniyada ham shunga o‘xshash prinsipga asoslangan «kontaktsiz rele»ni patentladi. 1938-yilda R. Pol va R. Xilsh maydoniy tranzistor prototipida birinchi marta kuchaytirishga erishdi, biroq kuchaytirish juda kichik, ishchi chastota esa 1 Gts dan oshmagan.
Maydoniy tranzistorlar oddiy elektrostatik maydon effektiga asoslangan va ularda kechadigan fizik jarayonlar bipolyar tranzistorlardagidan sodda bo‘lsa-da (tajribachilar ko‘pincha kristall ichida uch elektrodli lampa — triod tuzilishini takrorlashga urinishgan), ishlaydigan namunani yaratishning imkoni bo‘lmagan. Yaratuvchilar o‘sha davrda noma’lum bo‘lgan yarimo‘tkazgich sirtidagi hodisalarni bartaraf eta olishmagan; bu hodisalar ushbu turdagi tranzistorlarda kristall ichidagi elektr maydonini boshqarishga xalal bergan (MDYa-tranzistor — «metall–dielektrik–yarimo‘tkazgich»). Ishlaydigan maydoniy tranzistor bipolyar tranzistor kashf etilgandan keyingina yaratildi. 1952-yilda Uilyam Shokli maydoniy tranzistorning boshqa turini nazariy jihatdan tavsifladi. Unda tok avval taklif etilgan MDYa-tuzilmalardan farqli ravishda, kanalga tutash p-n-o‘tishning kambag‘allashgan sohasi kengayishi yoki torayishi hisobiga o‘tkazuvchi kanal qalinligini o‘zgartirish orqali modulyatsiyalanardi. Bu zatvor diodining o‘tishiga beriladigan berkituvchi qutbli boshqaruvchi kuchlanish ta’sirida yuz berardi. Tranzistor «boshqaruvchi p-n-o‘tishli maydoniy tranzistor» (ingl. junction-gate field-effect transistor, JFET) deb nomlandi — o‘tkazuvchi kanal kristall ichida joylashgani sababli sirt hodisalari uning ishlashiga xalaqit bermasdi.
1920-yillardayoq patentlangan birinchi maydoniy MDYa-tranzistor amalda ilk bor 1960-yilda amerikalik Kang va Atalla ishlaridan so‘ng yaratildi. Ular kremniy kristalli sirtini oksidlash orqali zatvor dielektrigi sifatida nihoyatda yupqa kremniy dioksidi qatlamini hosil qilishni taklif etishdi. Bu qatlam metall zatvorni o‘tkazuvchi kanaldan ajratib turardi. Tuzilma MOYa («metall–oksid–yarimo‘tkazgich») deb nomlandi.
Birinchi seriyali MOYa-tranzistorlar (ingl. metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET) 1964-yilda bozorga chiqdi. 1970-yillarda MOYa-mikrosxemalar xotira mikrosxemalari va mikroprotsessorlar, XXI asr boshida esa MOYa-mikrosxemalar 99 foizlik ulushga erishdi — bu ishlab chiqarilayotgan jami integral sxemalar orasidagi ulushdir.
Bipolyar tranzistor

Maydoniy tranzistordan farqli ravishda, birinchi bipolyar tranzistor tajriba yo‘li bilan yaratilgan va uning fizik ishlash prinsipi keyinroq izohlangan.
1929–1933-yillarda Leningrad fizika-texnika institutida (LFTI) Oleg Losev akademik Ioffe rahbarligida konstruksiyasi jihatidan karborund (SiC) kristallidagi nuqtaviy tranzistorga o‘xshash yarimo‘tkazgichli qurilma ustida bir qator tajribalar o‘tkazdi. Biroq o‘sha paytda yetarli kuchaytirish koeffitsiyentiga erishilmadi. Yarimo‘tkazgichlarda elektroluminessensiya hodisasini o‘rganar ekan, Losev qariyb 90 xil materialni, ayniqsa kremniyni tadqiq qildi va 1939-yilgi qaydlarida uch elektrodli tizimlar ustida olib borilgan ishlarga yana to‘xtaldi. Ammo urush boshlanishi va muhandisning qamal ostidagi Leningradda 1942-yil qishida halok bo‘lishi tufayli uning ayrim ishlari yo‘qolib ketdi. Shuning uchun tranzistor yaratishda qanchalik ilgarilagani hozir noma’lum. 1930-yillar boshida kanadalik radiohavaskor Larri Kayzer va yangi zelandiyalik Robert Adams ham nuqtaviy uch elektrodli kuchaytirgichlarni yasashgan, ammo ular ishlarini patentlamagan va ilmiy tahlildan o‘tkazmagan.
Muvaffaqiyatga Bell Telephone Laboratories — American Telephone and Telegraph kompaniyasining tajriba-konstruktorlik bo‘limi erishdi. 1936-yildan boshlab u yerda Jozef Bekker rahbarligida qattiq jismli kuchaytirgichlarni yaratishga maxsus yo‘naltirilgan olimlar guruhi faoliyat yuritdi. 1941-yilgacha yarimo‘tkazgichli kuchaytiruvchi asbob yaratilmadi (maydoniy tranzistor prototipini yaratishga urinishlar bo‘lgan). Urushdan keyin, 1945-yilda tadqiqotlar nazariyotchi fizik Uilyam Shokli rahbarligida qayta boshlandi. Yana ikki yillik muvaffaqiyatsiz urinishlardan so‘ng, 16-dekabr 1947-yilda tadqiqotchi Uolter Bratteyn germaniy kristallidagi sirt effektini bartaraf etishga urinib, ikkita ignasimon elektrod bilan tajriba o‘tkazayotganida berilgan kuchlanish qutblarini adashtirib yubordi va kutilmaganda signalning barqaror kuchayishini oldi. U bu kashfiyotni nazariyotchi Jon Bardin bilan birga o‘rganganida, maydon effekti yo‘qligi, kristall ichida hali o‘rganilmagan jarayonlar yuz berayotgani aniqlandi. Bu maydoniy emas, balki shu paytgacha noma’lum bo‘lgan bipolyar tranzistor edi. 23-dekabr 1947-yilda ishlaydigan namuna kompaniya rahbariyatiga taqdim etildi. Shu sana tranzistorning tug‘ilgan kuni hisoblanadi. Muvaffaqiyatdan xabar topgan, tadqiqotlardan chetlashgan Uilyam Shokli yana ishga qaytdi va qisqa vaqt ichida bipolyar tranzistor nazariyasini yaratdi. Unda nuqtaviy ishlab chiqarish texnologiyasini istiqbolliroq yassi texnologiya bilan almashtirish g‘oyasini ilgari surdi.
Dastlab yangi qurilma vakuumli triodga, ya’ni o‘xshash tuzilishli elektron lampaga qiyoslanib, dastlab «germaniyli triod» yoki «yarimo‘tkazgichli triod» deb atalgan. 1948-yil may oyida laboratoriyada ixtiroga yangi nom topish tanlovi o‘tkazildi va unda Jon Pirs g‘olib bo‘ldi. U «transconductance» (elektrodlararo faol o‘tkazuvchanlik) va «variable resistor» yoki «varistor» (o‘zgaruvchan qarshilik, varistor) atamalarini birlashtirishdan hosil qilingan «transistor» so‘zini taklif etdi. Boshqa talqinlarga ko‘ra, bu so‘z «transfer» — uzatish va «resist» — qarshilik so‘zlaridan olingan.
30-iyun 1948-yilda kompaniyaning Nyu-Yorkdagi bosh qarorgohida yangi qurilma rasman taqdim etildi: tranzistorlarda ishlaydigan radioqabul qilgich yig‘ildi. Ammo dastlabki nuqtaviy tranzistorlarning xususiyatlari elektron lampalarnikiga nisbatan juda yomon va beqaror bo‘lgani uchun kashfiyot munosib baholanmadi.
1956-yilda Uilyam Shokli, Uolter Bratteyn va Jon Bardin birgalikda fizika bo‘yicha Nobel mukofoti bilan «yarimo‘tkazgichlarni tadqiq etish va tranzistor effektini kashf qilish uchun» taqdirlandilar. Qizig‘i shundaki, Jon Bardin ko‘p o‘tmay o‘ta o‘tkazuvchanlik nazariyasini yaratgani uchun ikkinchi marta Nobel mukofotiga sazovor bo‘ldi.
Yevropada bipolyar tranzistor yaratilishi
Amerikalik olimlar ishlari bilan bir vaqtda Yevropada ham tajribachi fizik Gerbert Matare[ingl.] va nazariyotchi Genrix Velker[ingl.] tomonidan bipolyar tranzistor yaratildi. 1944-yilda Telefunken kompaniyasida ishlagan Gerbert Matare kelajakdagi nuqtaviy bipolyar tranzistorga tuzilishi jihatidan o‘xshagan yarimo‘tkazgichli «duodiod» (qo‘sh diod) ishlab chiqdi. Qurilma radiolokatsiya texnikasida aralashtirgich vazifasini bajarib, bitta germaniy kristallida tayyorlangan, parametrlari o‘xshash ikkita nuqtaviy to‘g‘rilovchi diod sifatida qo‘llanardi. O‘shanda Matare bir diod toki ikkinchisining parametrlariga ta’sir qilishini ilk marta kuzatib, shu yo‘nalishda tadqiqot boshladi. Urushdan keyin Gerbert Matare Parijda Iogann Velker bilan uchrashdi. Ikkala fizik Amerikaning Westinghouse Electric korporatsiyasi filialida ishlash chog‘ida o‘z tashabbusi bilan duodiod tajribalarini davom ettirdi. 1948-yil iyun boshida ular Bell Labs dagi Shokli guruhi natijalaridan hali xabarsiz bo‘lgan holda duodiod asosida barqaror ishlaydigan bipolyar tranzistor yaratishdi va uni «tranzitron» deb atashdi. Biroq 1948-yil avgustda yuborilgan patent arizasi Fransiya patent idorasida juda uzoq ko‘rib chiqildi va patent faqat 1952-yilda berildi. Westinghouse kompaniyasi seriyali ishlab chiqargan tranzitronlar sifati jihatidan boshqa tranzistorlar bilan muvaffaqiyatli raqobatlashgan bo‘lsa-da, bozorni egallay olmadi va tez orada bu yo‘nalishdagi ishlar to‘xtatildi.
Tranzistor texnologiyalarining rivojlanishi
Dastlabki tranzistorlar kichik va tejamkor bo‘lsa-da, shovqini yuqori, quvvati kichik, vaqt o‘tishi bilan xususiyatlari beqaror hamda parametrlari haroratga kuchli bog‘liq edi. Nuqtaviy tranzistor monolit tuzilishga ega bo‘lmagani uchun zarba va tebranishlarga sezgir edi. Qurilmani yaratgan Bell Telephone Laboratories uning istiqbolini yetarlicha baholamadi; foydali harbiy buyurtmalar kutilmagani uchun ixtiro litsenziyasi tez orada istaganlarga 25 ming dollardan sotila boshladi. 1951-yilda yaxlit yarimo‘tkazgich kristalidan iborat yassi tranzistor yaratildi, taxminan shu davrda kremniy asosidagi dastlabki tranzistorlar ham paydo bo‘ldi. Tranzistorlarning xususiyatlari tez yaxshilandi va ular elektron radiolampalar bilan faol raqobatlasha boshladi.
30 yillik rivojlanish davomida tranzistorlar elektron lampalarni deyarli butunlay siqib chiqardi va yarimo‘tkazgichli integral sxemalarning asosiga aylandi. Natijada elektron texnika ancha tejamkor, funksional va ixcham bo‘ldi. Tranzistorlar va ularga asoslangan integral sxemalar kompyuter texnikasining jadal rivojlanishiga turtki berdi. XXI asr boshida tranzistor insoniyat eng ko‘p ishlab chiqaradigan mahsulotlardan biriga aylandi. 2013-yilda Yerning har bir aholisiga qariyb 15 milliard tranzistor ishlab chiqarildi (ularning aksariyati integral sxemalar tarkibida edi).
Integral mikrosxemalar paydo bo‘lishi bilan alohida tranzistor o‘lchamini kichraytirish poygasi boshlandi. 2012-yilda eng kichik tranzistorlar sanoqli atomlardan iborat edi. Tranzistorlar kompyuterlar va boshqa raqamli qurilmalarning asosiy qismiga aylandi. Ayrim protsessor konstruksiyalarida ularning soni bir milliarddan oshgan.
Tranzistorlarning tasnifi
| p-n-p | p-turdagi kanal | ||
| n-p-n | n-turdagi kanal | ||
| Bipolyar | Maydoniy |
Shartli belgilar:
E — emitter, K — kollektor, B — baza;
Z — zatvor, I — istok, S — stok.
Quyida tranzistorlarning rasmiy tasnifi keltirilgan. Ularda tok zaryad tashuvchilarning oqimi hisobiga hosil bo‘ladi, qurilma o‘tadigan holatlar esa signal kattaligiga qarab belgilanadi: kichik signal — katta signal, yopiq holat — ochiq holat. Tranzistorning ikkilik mantiq asosidagi ishlashi shu holatlarga tayanadi. Zamonaviy texnologiyalar faqat elektr zaryadi bilan emas, balki magnit momentlari, alohida elektron spini, fononlar va yorug‘lik kvantlari, umuman olganda kvant holatlari bilan ham ishlay oladi.
Asosiy yarimo‘tkazgich materiali bo‘yicha
Asosiy yarimo‘tkazgich materiali odatda monokristallning ayrim qismlariga aralashma kiritilgan shaklda ishlatiladi. Undan tashqari, tranzistor tuzilishida metall chiqishlar, izolyatsiyalovchi elementlar va korpus (plastmassa, metall-shisha yoki metall-keramika) bo‘ladi. Ba’zan texnologik turlarni qisman tavsiflovchi qo‘shma atamalar ishlatiladi (masalan, «sapfir ustidagi kremniy» yoki «metall–oksid–yarimo‘tkazgich»). Ammo asosiy tasnif foydalanilgan yarimo‘tkazgich materialiga asoslanadi: kremniy, germaniy, galliy arsenidi va boshqalar.
Yaqin vaqtgacha tranzistorlarda boshqa materiallar ishlatilmagan. Hozirda, masalan, displey matritsalarida qo‘llash uchun shaffof yarimo‘tkazgichlar asosida tranzistorlar mavjud. Yarimo‘tkazgich polimerlari ham istiqbolli material hisoblanadi. Shuningdek, uglerod nanonaychalari va grafenli maydoniy tranzistorlar haqida alohida xabarlar mavjud.
Tuzilishi bo‘yicha
| Tranzistorlar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bipolyar | Maydoniy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| p-n-p | n-p-n | p-n-o‘tishli zatvorli | Izolyatsiyalangan zatvorli | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| n-turdagi kanalli | p-turdagi kanalli | Oldindan hosil qilingan kanalli | Induksiyalangan kanalli | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| n-turdagi kanalli | p-turdagi kanalli | n-turdagi kanalli | p-turdagi kanalli | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tranzistorlarning ishlash prinsipi va qo‘llash usullari ularning turi va ichki tuzilishiga sezilarli darajada bog‘liq.
- Bipolyar
- n-p-n-tuzilmali, «teskari o‘tkazuvchanlikli».
- p-n-p-tuzilmali, «to‘g‘ri o‘tkazuvchanlikli».
- Bipolyar tranzistorda zaryad tashuvchilar emitterdan yupqa baza orqali kollektorga harakatlanadi. Baza emitter va kollektordan p-n-o‘tishlar bilan ajratilgan. Tranzistordan tok faqat zaryad tashuvchilar emitterdan p-n-o‘tish orqali bazaga injeksiyalanganda o‘tadi. Bazada ular noasosiy zaryad tashuvchilar bo‘lib, baza va kollektor o‘rtasidagi boshqa p-n-o‘tish tomonidan osongina tutib olinadi va shu jarayonda tezlashadi. Baza qatlamida zaryad tashuvchilar aralashma konsentratsiyasi gradiyenti bo‘lmaganda diffuziya mexanizmi hisobiga, baza notekis legirlanganida esa elektr maydoni ta’sirida tarqaladi. Qurilmaning tezkorligini oshirish uchun baza qatlamini imkon qadar yupqa qilish kerak, ammo uni haddan tashqari yupqalashtirish kollektor kuchlanishining ruxsat etilgan eng yuqori qiymatini kamaytiradi. Emitter va kollektor orasidagi tok baza va emitter o‘rtasidagi kuchlanishni o‘zgartirish bilan boshqariladi. Bu kuchlanish bazaga zaryad tashuvchilar injeksiyasi sharoitlarini hamda baza tokini belgilaydi.
- Maydoniy
- p-n-o‘tishli.
- izolyatsiyalangan zatvorli — MDYa-tranzistor.
- Maydoniy tranzistorda tok zatvor ostidagi kanal orqali istokdan stokka oqadi. Kanal zatvor va legirlanmagan taglik orasidagi legirlangan yarimo‘tkazgichda mavjud. Taglikda zaryad tashuvchilar bo‘lmagani uchun u tok o‘tkazmaydi. Zatvor ostida asosan kambag‘allashgan soha bo‘ladi; legirlangan yarimo‘tkazgich va metall zatvor orasida Shottki kontakti hosil bo‘lgani tufayli bu sohada ham zaryad tashuvchilar yo‘q. Demak, kanal kengligi taglik va kambag‘allashgan soha orasidagi masofa bilan cheklanadi. Zatvorga berilgan kuchlanish kambag‘allashgan sohaning kengligini va shu orqali kanalning ko‘ndalang kesim yuzasini oshiradi yoki kamaytiradi, natijada stok toki hamda unga teng istok toki boshqariladi.
Tranzistorlarning boshqa turlari
- Bir o‘tishli tranzistorlar.
- Ko‘p emitterli tranzistorlar (tranzistor-tranzistor mantiqida VA-EMAS mantiqiy elementlarini yaratishda qo‘llanadi).
- Ballistik tranzistorlar.
- Bir molekulali tranzistor.
- Fototranzistorlar.
- Dielektrik tranzistorlar
Tarkibiy tranzistorlar
- Ichki rezistorli tranzistorlar (Resistor-equipped transistors (RETs)) — bir korpusga rezistorlar bilan birga joylashtirilgan bipolyar tranzistorlar.
- Darlington tranzistori, Shiklay juftligi — tok bo‘yicha yuqori kuchaytirish koeffitsiyentiga ega bipolyar tranzistor kabi ishlaydigan ikkita bipolyar tranzistor kombinatsiyasi.
- bir xil tuzilishli tranzistorlarda;
- turli tuzilishli tranzistorlarda.
- Lambda-diod — ikki qutbli element bo‘lib, ikkita maydoniy tranzistor birikmasidan iborat; tunnel diod kabi uning volt-amper tavsifida manfiy differensial qarshilikka ega sezilarli soha mavjud.
- Izolyatsiyalangan zatvorli maydoniy tranzistor bilan boshqariladigan bipolyar tranzistor (IGBT) — asosan elektr yuritmalarni boshqarishga mo‘ljallangan quvvatli elektron asbobdir.
Quvvati bo‘yicha
Issiqlik ko‘rinishida tarqatiladigan quvvatga qarab quyidagilar ajratiladi:
- kichik quvvatli tranzistorlar — 100 mVt gacha;
- o‘rtacha quvvatli tranzistorlar — 0,1 dan 1 Vt gacha;
- katta quvvatli tranzistorlar (1 Vt dan yuqori).
Bajarilish shakli bo‘yicha
- diskret tranzistorlar;
- korpusli
- erkin montaj uchun
- radiatorga o‘rnatish uchun
- avtomatlashtirilgan kavsharlash tizimlari uchun
- korpussiz
- korpusli
- integral sxemalar tarkibidagi tranzistorlar.
Korpus materiali va tuzilishi bo‘yicha
- Metall-shisha/metall-keramika korpusda.
- Korpus materiali — metall. Chiqish simlari o‘tadigan izolyatorlar shisha yoki keramikadan tayyorlanadi. Atrof-muhit haroratining eng keng ish diapazoniga va tashqi omillar ta’siridan eng yuqori darajadagi himoyaga ega.
- Plastmassa korpusda.
- Narxi arzonroq va foydalanishga qo‘yiladigan sharoit talablari yumshoqroq bo‘ladi. Plastmassa korpusdagi quvvatli qurilmalarda chiqishlardan tashqari, ko‘pincha tashqi radiatorga o‘rnatish uchun kristall ushlagich vazifasini bajaradigan metall issiqlik tarqatuvchi qism ham mavjud.
- Korpussiz — quyidagilarning tarkibida qo‘llanadi: gibrid mikrosxemalar va mikromodullar.
Boshqa turlar
- Bir elektronli tranzistorlar ikkita tunnelli o‘tish orasida kvant nuqtasi («orolcha» deb ataladi)ni o‘z ichiga oladi. Tunnellanish toki u bilan sig‘im orqali bog‘langan zatvordagi kuchlanish bilan boshqariladi.
- Biotranzistor.
Ayrim xususiyatlar bo‘yicha ajratilishi
Tranzistorlarning BISS turi (Breakthrough in Small Signal, so‘zma-so‘z — «kichik signallar sohasidagi yutuq») — kichik signalli parametrlari yaxshilangan bipolyar tranzistorlardir. BISS tranzistorlarining parametrlari emitter sohasi tuzilishini o‘zgartirish hisobiga sezilarli yaxshilangan. Ushbu turdagi qurilmalarning dastlabki ishlanmalari «mikrotokli asboblar» deb ham atalgan.
Ichki rezistorli tranzistorlar RET (Resistor-equipped transistors) — kristall bilan bitta korpusga joylashtirilgan rezistorli bipolyar tranzistorlar. RET — ichida bir yoki ikkita rezistor o‘rnatilgan umumiy maqsadli tranzistor. Bunday tuzilish tashqi osma komponentlar sonini kamaytiradi va montaj uchun zarur maydonni qisqartiradi. RET tranzistorlar mikrosxema chiqishlariga tokni cheklovchi rezistorlarsiz to‘g‘ridan to‘g‘ri ulash uchun qo‘llanadi.
Qo‘llashda geteroo‘tishlardan foydalanish, masalan, HEMT kabi yuqori tezlikli va yuqori chastotali maydoniy tranzistorlarni yaratishga imkon beradi.
Tranzistorni ulash sxemalari
Tranzistorni sxemaga ulash uchun uning to‘rtta chiqishi — ikkita kirish va ikkita chiqish kontakti bo‘lishi kerak. Ammo tranzistorlarning deyarli barcha turlarida faqat uchta kontakt bor. Uch kontaktli qurilmani ulash uchun kontaktlardan birini umumiy qilib belgilash zarur. Bunday kombinatsiyalar atigi uchta bo‘lishi mumkinligi sababli tranzistorni ulashning uchta asosiy sxemasi mavjud.
Bipolyar tranzistorni ulash sxemalari
- umumiy emitterli (UE) — tokni ham, kuchlanishni ham kuchaytiradi; eng ko‘p qo‘llanadigan sxema;
- umumiy kollektorli (UK) — faqat tokni kuchaytiradi; yuqori kirish qarshiligiga ega signal manbalarini kichik qarshilikli yuklamalar bilan moslashtirishda qo‘llanadi;
- umumiy bazali (UB) — faqat kuchlanishni kuchaytiradi. Kamchiliklari tufayli bir tranzistorli kuchaytirish bosqichlarida kamdan-kam ishlatiladi (asosan, o‘ta yuqori chastotali (O‘YuCh) kuchaytirgichlarda), odatda murakkab sxemalarda (masalan, kaskodli sxemalarda) qo‘llanadi).
Maydoniy tranzistorni ulash sxemalari
p-n-o‘tishli (kanalli) va MOYa (MDYa) maydoniy tranzistorlarning quyidagi ulanish sxemalari mavjud:
- umumiy istokli (UI) — bipolyar tranzistorning UE sxemasiga o‘xshash;
- umumiy stokli (US) — bipolyar tranzistorning UK sxemasiga o‘xshash;
- umumiy zatvorli (UZ) — bipolyar tranzistorning UB sxemasiga o‘xshash.
Ochiq kollektorli (stokli) sxemalar
«Ochiq kollektor (stok)» deb elektron modul yoki mikrosxema tarkibida tranzistorning umumiy emitterli (istokli) sxema bo‘yicha ulanishiga aytiladi. Bunda kollektor (stok) chiqishi modul (mikrosxema)ning boshqa elementlariga ulanmaydi, balki bevosita tashqariga — modulning ulagichiga yoki mikrosxema kontaktiga chiqariladi. Tranzistor yuklamasi va kollektor (stok) tokini tanlash shu modul yoki mikrosxema ishlatiladigan yakuniy sxema yaratuvchisiga qoldiriladi. Xususan, bunday tranzistor yuklamasi modul/mikrosxemaning ta’minot kuchlanishidan yuqori yoki pastroq kuchlanishli quvvat manbaiga ulanishi mumkin. Bu yondashuv yakuniy sxemani biroz murakkablashtirish evaziga modul yoki mikrosxemaning qo‘llanish imkoniyatlarini ancha kengaytiradi. Ochiq kollektorli (stokli) tranzistorlar TTL mantiqiy elementlarida, quvvatli kalitli chiqish bosqichlariga ega mikrosxemalarda, sath o‘zgartirgichlarda, shina shakllantirgichlarida (drayverlarda) ishlatiladi.
Kamroq uchraydigan teskari ulanish — ochiq emitterli (istokli) sxemadir. U ham tashqi komponentlarni o‘zgartirish orqali tranzistor yuklamasini tanlash va emitterga/stokka asosiy sxema ta’minot kuchlanishiga teskari qutbli kuchlanish berish imkonini beradi (masalan, n-p-n bipolyar tranzistorli yoki n-kanalli maydoniy tranzistorli sxemalar uchun manfiy kuchlanish).
Tranzistorlarning qo‘llanilishi
Tranzistor turidan qat’i nazar, undan foydalanish prinsipi bir xil:
- Ta’minot manbai yuklamani elektr energiyasi bilan ta’minlaydi. Yuklama sifatida karnay, rele, cho‘g‘lanma lampa, boshqa quvvatliroq tranzistorning kirishi yoki elektron lampa ishlatilishi mumkin. Tranzistor yordamida elektr signalini kuchaytiradigan har qanday sxemaga zarur energiyani aynan ta’minot manbai beradi. Tranzistorning o‘zi quvvatni kuchaytira olmaydi. U kuchaytirish sxemasining eng muhim elementi bo‘lsa-da, faqat tarkibiy qismlaridan biridir. Tranzistor yordamida sxema kichik boshqaruv quvvati hisobiga undan o‘nlab va yuzlab marta katta chiqish quvvatini boshqaradi.
- Tranzistor yuklamaga kelayotgan tok kuchini cheklash uchun xizmat qiladi va ta’minot manbai bilan yuklama orasiga ketma-ket ulanadi. Demak, tranzistor qarshiligini juda tez o‘zgartirish mumkin bo‘lgan yarimo‘tkazgichli rezistorning bir turidir.
- Tranzistorning chiqish qarshiligi boshqaruvchi elektroddagi kuchlanishga bog‘liq holda o‘zgaradi. Muhimi, ushbu kuchlanish ham, tranzistorning kirish zanjiri iste’mol qiladigan tok kuchi ham chiqish zanjiridagi kuchlanish va tok kuchidan ancha kichikdir.
Bu fikr har doim ham to‘g‘ri emas. Masalan, umumiy kollektorli sxemada chiqish toki kirish tokidan β marta katta, chiqish kuchlanishi esa kirish kuchlanishidan biroz past bo‘ladi; umumiy bazali sxemada chiqish kuchlanishi kirishdagidan yuqori, chiqish toki esa kirish tokidan sal kichik bo‘ladi. Shunday qilib, umumiy kollektorli sxemada faqat tok, UB sxemasida esa faqat kuchlanish kuchaytiriladi. Ta’minot manbaini boshqarish natijasida signal tok, kuchlanish yoki quvvat bo‘yicha kuchaytiriladi (umumiy emitterli sxemalar).
- Agar kirish signali quvvati ishlatilayotgan tranzistorning kirish zanjirini yetarlicha qo‘zg‘atishga yetmasa yoki tranzistor zarur kuchaytirishni ta’minlamasa, tranzistorlar kaskadli ulanadi. Bunda sezgirroq va kichik quvvatli tranzistor quvvatliroq tranzistorning kirishidagi ta’minot manbai energiyasini boshqaradi. Bir tranzistor chiqishini boshqasining kirishiga ulash generatorli sxemalarda, masalan, multivibrator turidagi sxemalarda ham ishlatiladi. Bunday holda quvvati teng tranzistorlardan foydalaniladi.
Tranzistor quyidagilarda qo‘llanadi:
- Kuchaytirish sxemalarida. Odatda kuchaytirish rejimida ishlaydi.
Quvvatli tranzistorlardan tashkil topgan raqamli-analog o‘zgartirgichlar (RAO‘) asosida to‘liq raqamli kuchaytirgichlar yaratish bo‘yicha tajribaviy ishlanmalar ham mavjud. Bunday kuchaytirgichlarda tranzistorlar kalit rejimida ishlaydi.
- Signal generatorlarida. Generator turiga qarab tranzistor kalit rejimida (to‘g‘ri to‘rtburchakli signallar hosil qilish) yoki chiziqli kuchaytirish rejimida (ixtiyoriy shakldagi signallar hosil qilish) ishlatilishi mumkin.
- Elektron kalitlarda. Tranzistorlar kalit rejimida ishlaydi. Kalitli sxemalarni shartli ravishda raqamli signallarning kuchaytirgichlari (regeneratorlari) deb atash mumkin. Ba’zan elektron kalitlar tok kuchini analog usulda boshqarish uchun ham qo‘llanadi. Bu yuklama yetarli darajada katta inersiyaga ega bo‘lganda, undagi kuchlanish va tok amplituda bilan emas, impulslar kengligi orqali rostlanganda ishlatiladi. Maishiy dimmerlar — cho‘g‘lanma lampalar va isitish asboblarining yorug‘lik yoki quvvat rostlagichlari, shuningdek, impulsli ta’minot manbalari va elektr dvigatel yuritmalari shu prinsipga asoslanadi.
Tranzistorlar kuchaytirish va kommutatsiya bosqichlarida faol (kuchaytiruvchi) elementlar sifatida ishlatiladi.
Relelar va tiristorlarning quvvat bo‘yicha kuchaytirish koeffitsiyenti tranzistorlarnikidan katta, ammo ular faqat kalit (kommutatsiya) rejimida ishlaydi.

Zamonaviy raqamli texnika asosan maydoniy MOYa (metall–oksid–yarimo‘tkazgich) tranzistorlariga asoslanadi, chunki ular bipolyar tranzistorlarga qaraganda tejamkorroq. Ba’zan ularni MDYa (metall–dielektrik–yarimo‘tkazgich) tranzistorlari deb ham atashadi. Xalqaro nomi — MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor). Tranzistorlar bitta kremniy kristalida (chipda) integral texnologiya yordamida tayyorlanadi va mantiq, xotira, protsessor va boshqa mikrosxemalarni qurish uchun eng oddiy «g‘ishtcha» vazifasini bajaradi.
Hozir 1–2 sm² yuzali bitta zamonaviy kristallda o‘nlab milliard MOYa-tranzistor joylashtirish mumkin. So‘nggi 60 yil davomida ularning o‘lchami kichrayib (miniatyuralashuv), bitta chipdagi soni (integratsiya darajasi) ortib bormoqda. Yaqin yillarda chipdagi tranzistorlar integratsiyasi yanada oshishi kutilmoqda (qarang: Mur qonuni). MOYa-tranzistor o‘lchamlarini kichraytirish protsessorlar tezligini oshirishga, energiya iste’moli va issiqlik ajralishini kamaytirishga ham yordam beradi.

22 nm texnologik me’yoridan boshlab yassi maydoniy tranzistorlar o‘rniga kanali gorizontal emas, tik — suzgich (qirra) shaklida joylashgan uch o‘lchamli (Tri-Gate) tranzistorlardan foydalanila boshlandi. Shu sababli bu turdagi tranzistorlar FinFET (ingl. Fin — suzgich qirrasi) deb nomlandi. Natijada zatvor kanalni uch tomondan o‘rab oldi va sizib o‘tuvchi tok kamaydi. Bunday tranzistorlar yuqori unumdorligi va energiya samaradorligi bilan ajralib turadi. Tok kuchini oshirish uchun ularda bitta zatvor o‘rniga ko‘pincha 3 ta zatvordan foydalaniladi. Bu arxitekturaning keyingi rivojlanishi — kanallari nanosim shaklida bo‘lgan, zatvori esa ularni to‘rt tomondan o‘rab oladigan GAAFET (Gate-All-Around Field-Effect Transistor) tranzistorlaridir. Uning turlaridan biri MBCTET arxitekturasi bo‘lib, Intel kompaniyasi uni RibbonFET deb ataydi: bunda kanallar nanosim o‘rniga 2 tadan 5 tagacha nanovaraqdan hosil qilinadi. Bundan tashqari, hozir IBM va Samsung kompaniyalari VTFET deb ataladigan yana bir tranzistor arxitekturasini ishlab chiqmoqda. Unda tranzistorlar gorizontal emas, vertikal joylashadi. Ishlab chiquvchilar fikricha, bu unumdorlikni 2 baravar oshirib, energiya iste’molini 85% ga kamaytirishi mumkin.
Elektron lampalar bilan taqqoslash
Tranzistorlar yaratilgunga qadar vakuumli (elektron) lampalar (yoki oddiygina «lampalar») elektron qurilmalarning asosiy faol komponentlari edi. Boshqaruv prinsipiga ko‘ra elektron lampaga maydoniy tranzistor eng yaqin turadi; lampalarning ishini tavsiflovchi ko‘plab bog‘lanishlar maydoniy tranzistorlar uchun ham mos keladi. Lampalar uchun yaratilgan ko‘p sxemalar tranzistorlarda ham qo‘llanib, takomillashtirildi. Chunki elektron lampalarda faqat bir xil — elektron o‘tkazuvchanlik bo‘lsa, tranzistorlarda elektronli hamda kovakli o‘tkazuvchanlik bo‘lishi mumkin (faraziy «pozitron lampasi»ga o‘xshash). Bu komplementar sxemalarning keng qo‘llanishiga olib keldi (KMOYa).
Afzalliklari
Tranzistorlarning aksariyat elektron qurilmalarda o‘zidan oldingi vakuumli lampalar o‘rnini egallashiga imkon bergan asosiy afzalliklari:
- kichik o‘lcham va yengil vazn — elektron qurilmalarni ixchamlashtirishga yordam beradi;
- yuqori avtomatlashtirish darajasi va ishlab chiqarish texnologik jarayonining ko‘p bosqichlarida bir vaqtning o‘zida ko‘p mahsulot bilan ishlash imkoniyati — ommaviy ishlab chiqarishda bir dona mahsulot tannarxini uzluksiz kamaytiradi;
- past ishchi kuchlanishlar — kichik o‘lchamli elektrokimyoviy tok manbalaridan quvvat oluvchi ixcham elektron qurilmalarda tranzistorlardan foydalanishga imkon beradi;
- qurilma yoqilgandan keyin katodni qo‘shimcha qizdirish uchun vaqt kerak emas — quvvat berilishi bilan tranzistorli qurilmalar deyarli darhol ishlashga tayyor bo‘ladi;
- lampalarga nisbatan kam quvvat sarflaydi, jumladan katodni qizdirish zarurati yo‘qligi sababli — bu energiya samaradorligini oshiradi, ortiqcha issiqlikni chiqarishni yengillashtiradi va qurilmalarni ixchamlashtirishga imkon beradi;
- yuqori ishonchlilik va mexanik mustahkamlik, zarba hamda tebranishlarga chidamlilik — qurilmalarni kuchli zarba va tebranishlar sharoitida ishlatishdagi muammolarni kamaytiradi;
- juda uzoq xizmat muddati — ayrim tranzistorli qurilmalar 50 yildan ko‘proq ishlatilgan va shu vaqt davomida ishlash qobiliyatini yo‘qotmagan;
- ko‘plab elementlarni bitta kichik konstruktiv modulga birlashtirish imkoniyati integratsiya darajasini sezilarli oshiradi va vakuum lampalarda amalga oshirib bo‘lmaydigan murakkab kombinatsiyalangan sxemalarni yaratishni osonlashtiradi.
Kamchiliklari (cheklovlari)
- Oddiy kremniyli tranzistorlar 1 kV dan yuqori kuchlanishda ishlamaydi, vakuum lampalar esa 1 kV dan bir necha daraja yuqori kuchlanishlarda ishlashi mumkin (1 kV dan yuqori kuchlanishli zanjirlarni kommutatsiyalash uchun IGBT);
- tranzistorlar yaratilgan). Quvvatli radioeshittirish va o‘ta yuqori chastotali uzatkichlarda tranzistorlardan foydalanish ko‘pincha texnik va iqtisodiy jihatdan maqsadga muvofiq emas: nisbatan kichik quvvatli ko‘plab kuchaytirgichlarni parallel ulash va o‘zaro moslashtirish talab qilinadi. Anodi havo yoki suv bilan sovitiladigan quvvatli hamda o‘ta quvvatli generator lampalar, shuningdek, magnetronlar, klistronlar, yuguruvchi to‘lqin lampalari (YuTL) chastota xususiyatlari, quvvat va maqbul narxning yaxshiroq nisbatini ta’minlaydi.
- Tranzistorlar kuchli elektromagnit impulslarga vakuumli lampalarga qaraganda ancha sezgir. Bunday impulslar yadro portlashi;
- ning zarar yetkazuvchi omillaridan biri ham hisoblanadi. Radiatsiya va kosmik nurlanish ta’siriga sezgirlik ham kamchilikdir (kosmik apparatlar elektron qurilmalari uchun maxsus radiatsiyaga chidamli mikrosxemalar ishlab chiqilgan).
Adabiyotlar
- Krishtafovich A. K., Trifonyuk V. V. Sanoat elektronikasi asoslari. — 2-nashr. — M.: «Visshaya shkola», 1985. — 287 bet.
- Ovsyannikov N. I. Kremniyli bipolyar tranzistorlar: ma’lumotnoma. — Minsk: «Visshaya shkola», 1989. — 302 bet. — ISBN 5-339-00211-X.
- Koblens A., Ouens G. Tranzistorlar. — M.: IL, 1956. — 396 bet.
- Fisher G. I. Radiohavaskorlar uchun tranzistor texnikasi. — M.—L.: Energiya, 1966. — 183 bet.
- Tranzistor / Fedotov Ya. A. // Tixoxodkilar — Ulyanovo. — M. : Sovet ensiklopediyasi, 1977. — B. 144—146. — (Katta sovet ensiklopediyasi : [30 jildda] / bosh muharrir A. M. Proxorov ; 1969–1978, j. 26).
- Tranzistor // Katta politexnika ensiklopediyasi / Tuzuvchi-muallif V. D. Ryazansev. — M.: Mir i obrazovaniye, 2011. — B. 552. — 704 bet. — 2 000 nusxa. — ISBN 978-5-94666-621-3.
- Strixa V. I. Tranzistor // Ukraina sovet ensiklopediyasi : 12 jildda / bosh muharrir M. P. Bajan; tahrir hay’ati: O. K. Antonov va boshqalar. — 2-nashr. — K. : URE bosh tahririyati, 1984. — 11-jild, 1-kitob : Stodola — Fitogeografiya. — B. 321. — 606, [2] bet, [22] varaq rasm. : rasmlar, portretlar, xaritalar. (ukrain tilida)