טרנזיסטור – חוגגים 65 שנים להמצאה

ההמצאה ששינתה את עולם האלקטרוניקה הבידורית, חוגגת 65 שנים, הטרנזיסטור מצוי כיום ברוב מכשירי החשמל והשתלטה כמעט לגמרי עם עולם האודיו.

טרנזיסטור נחשב להמצאה החשובה ביותר בתחום האלקטרוניקה בידורית ואחת החשובות במאה ה-20. הוא שינה לגמרי את עולם האלקטרוניקה הבידורית, השפיע באופן מהותי על ביצועי ויעילות המכשירים השונים ותרם לצמצום הגודל הפיזי. טרנזיסטורים החליפו את שפורפרות הריק שהיו בעייתיות לשימוש בגלל כמות החום שהן יוצרות, אורך חייהן המוגבל, צריכת חשמל גדולה ושבירותן עקב מבנה הזכוכית.

במלחמת העולם השניה, בה נעשה שימוש בשפופרות ביישומים צבאיים כמו מכשירי מכ"ם, נתגלו בעיות רבות בתפעולן, בגלל קצב מיתוג בלתי מספק והתחממות מוגזמת וכאשר החל פיתוח המחשבים האלקטרוניים הראשונים הוחרפה הבעיה. למעשה, חרק שחדר לתוך מחשב באוניברסיטת הארוורד, גרם לשריפת שפופרת ולהשבתתו ומאז הפך המושג BUG למתאר תקלות מחשבים.

באופן בסיסי, תפקידו של טרנזיסטור הוא להגביר אותות חשמליים, אנשי מעבדות חברת בל, בינהם ג'ון ברדין, וולטר ברטיין וויליאם שוקלי (מנהל הפרוייקט)– נחשבים לממציאי הטרנזיסטור וזכו בפרס נובל לפיזיקה. לפני כ-65 שנים, ביום השישי לחודש דצמבר 1947, הוצג לראשונה התקן טרנזיסטור מגע נקודתי שהיה מגבר זרם עשוי גרמניום.

שכבות
טרנזיסטור מיוצר משלוש שכבות של חומר שהינו מוליך למחצה, בשתי שכבות: הראשונה והשלישית יש עודף של אלקטרונים חופשיים אשר מוליכים חשמל ואילו בשכבה שנמצאת בינן, יש חוסר באלקטרונים כאלו. מתח חשמלי נמוך אשר מופעל על השכבה האמצעית גורם לשינוי במוליכות הטרנזיסטור כולו, מה שמנוצל להגברת אותות חשמליים חלשים, בתעשיה, נעשה שימוש גם בטרנזיסטורים בעלי סידור הפוך של שכבות. מלבד הגברה, משמש הטרנזיסטור גם ליישור זרם בכיוון אחד (ועצירת מעברו בכיוון הנגדי) וגם בתפקיד של מתג אשר יכול לעבור בין מצב דולק לכבוי ובחזרה. גוף הטרנזיסטור הזעיר, אפשר צמצום גודלם של מכשירים רבים, כמו מגברי קול ומכשירי אודיו ניידים. כיום, שילובם של טרנזיסטורים זעירים ביחד עם רכיבים אחרים כמו נגדים וקבלים, מאפשר יצורם של שבבים אשר ניתן למצוא אותם במחשבים ומכשירים אחרים. טרנזיסטורים מודרניים עשויים סיליקון שהינו החומר השכיח ביותר על כדור הארץ – שני רק לחמצן שהחליף את החומר גרמניום שהינו נדיר יותר.

מחליף לשפופרות

כאמור, טרנזיסטורים החליפו את שפופרות הריק (בהן החל שימוש כבר בשנת 1904) והפכו לרכיב מוכר ברוב מכשירי החשמל המודרניים, בין אם מדובר במיקרוגל, טלוויזיה או מחשב.
באודיו, מגברים מבוססי טרנזיסטורים, החליפו באופן מוחלט את השפופרות (מוכרות גם בשם "מנורות"), מגברים טרנזיסטוריים, מגיעים במספר טופולוגיות (Classes) והויכוח על איכות וגוון הצליל מול מגברי שפופרות, עדיין ממשיך בקהילת האודיופילים לאחר עשרות שנים.

לרגל יום ההולדת, ליקטנו כמה שרשורים נבחרים מפורום אודיו באתר:

על מה נדבר היום – טרנזיסטור

טרנזיסטור נגד שפורפרות – כל אחד והחן שלו

על מה נדבר היום – מגברים

מגבר טרנזיסטורי מול מנורות – הקצה העליון