Transistör Nedir? Ne İşe Yarar?

Transistörler için 20. yüzyılın en büyük icatlarından birisi olduğu söylenir. Özellikle transistörlü radyolarla birlikte insanların habere, bilgiye, müzik ve eğlenceye ulaşması kolaylaşmış ve ucuzlamıştır. Transistörler sizce bunu nasıl sağladı?  Gelin birlikte inceleyelim.

Transistör Nedir?

Transistör küçük elektrik sinyalleri yükseltmek veya anahtarlamak amacıyla kullanabileceğimiz bir yarı-iletken devre elemanıdır. Üç veya daha fazla bacağı bulunan transistörün bacaklarından birisine uygulanan elektrik sinyali ile diğer bacakları arasındaki elektrik akımını kontrol edebiliriz. Bu açıdan transistörlerin elektrik akımını kontrol etmesini suyu kontrol eden vanalara benzetebiliriz.

Transistörün nasıl çalıştığını anlamak için öncelikle en basit yarı-iletken devre elemanı olan ve akımın yalnızca tek bir yönde akmasını sağlayan devre elemanı olan diyota bakalım:

Bir diyot, iki farklı şekilde kutuplanabilir. Yukarıdaki görselde de gördüğümüz şekilde diyotun anot ucuna pozitif, katot ucuna da negatif bir gerilim uygulanması durumuna ileri kutuplama ismi verilir. İleri kutuplanmış bir diyotun anot ucundan katot ucuna akım geçişi olur.  Gerilimlerin yerleri tam tersine çevrildiğinde ise diyot ters kutuplama durumundadır. 

Şimdi ise iki adet diyotu anot uçlarından birleştirdiğimizi düşünelim. Bu durumda aşağıdakine benzer bir yapı elde etmiş oluruz:

Bu yapının iki ucuna gerilim uyguladığımızı düşünelim. Güç kaynağımızı nasıl bağlarsak bağlayalım, p-n çiftlerinden bir tane mutlaka ters kutuplu olacaktır. Şimdi ise ikinci bir güç kaynağını aşağıdaki şekilde bağladığımızı hayal edelim:

Dikkat ettiyseniz orta ve altta yer alan p-n çifti bize ileri kutuplanmış bir diyotu anımsatıyor. Alttaki p-n çiftinin oluşturduğu elektron hareketi, üstteki p-n çiftinin de elektronlarını harekete geçirecek ve şuna benzer bir akış gerçekleşecektir:

Animasyonda en solda görünen n kısmından, 2 numaralı güç kaynağı sayesinde p kısmına doğru hareket eden elektronlar, p kısmındaki elektronların da diğer n kısmına doğru hareket etmesini sağlayacak, dolayısıyla 1 numaralı güç kaynağının akım kazancı sağlamasına sebep olacaktır.

Bu şekildeki yarı-iletken maddelerden oluşturulan yapıya bipolar junction transistor (çift birleşim yüzeyli transistör) ya da kısaca BJT denir.

Transistörün Tarihçesi

Termiyonik triyot (diğer ismiyle lamba ya da vakum tüpü), 1907 yılında icat edildi ve bu sayede radyo ve telefon gibi icatların oluşmasında önemli rol oynadı. Fakat lambalar oldukça fazla elektrik tüketmekteydi, fazla ısınıyorlardı ve kolayca bozulabiliyorlardı.

Transistör ile ilgili ilk patent Kanada’da 22 Ekim 1925 tarihinde Avusturya-Macaristanlı bir fizikçi olan Julius Edgar Lilienfeld tarafından sunulmuştur. Lilienfeld bu patenti, vakum tüpleri yerine kullanılabilecek olan ilk alan etkili transistör (FET) için almak istemiştir. Fakat herhangi bir araştırma makalesi sunulmadığı ve ortada çalışan bir örnek veya prototip bulunmadığı için endüstri tarafından çalışmaları reddedilmiştir. 1934 yılında ise Alman mucit Oskar Heil, Avrupa’da benzer bir transistör için patent talebinde bulundu.

17 Kasım – 23 Aralık 1947 tarihleri arasında John Bardeen ve Walter Brattain ABD New Jersey’de yer alan AT&T şirketine ait Bell Laboratuarlarında çeşitli deneylerde bulundular. Bu deneylerinden birisinde germanyum kristali üzerinde bulunan iki altın kontak noktasına uygulanan sinyalin çıkışının, girişinden daha yüksek olduğunu gözlemlediler.*

Transistör ismi ise John R. Pierce tarafından geçişli direnç anlamında düşünebileceğimiz “transresiztans” ifadesinin kısaltması olarak sunulmuştur.

Tüketiciye sunulan ilk transistörlü radyo olan Regency TR-1, Texas Instruments ve Industrial Development Engineering Associates, I.D.E.A. isimli şirket tarafından üretilmiş ve 1954 yılında piyasaya sunulmuştur.