Un tranzistor ( în engleză tranzistor ), o triodă semiconductoare este o componentă electronică realizată dintr- un material semiconductor , de obicei cu trei fire [1] , capabilă să controleze un curent semnificativ în circuitul de ieșire cu un semnal mic de intrare, ceea ce îi permite să fie utilizat pentru a amplifica, genera, comuta și converti semnale electrice. În prezent, tranzistorul este baza circuitelor marii majorități a dispozitivelor electronice și a circuitelor integrate .
Tranzistoarele sunt numite și dispozitive electronice discrete , care, îndeplinind funcția unui singur tranzistor, încorporează mai multe elemente, structural fiind un circuit integrat , de exemplu, un tranzistor compozit sau multe tranzistoare de mare putere [2] .
Tranzistoarele sunt împărțite în două clase în funcție de structura lor, principiul de funcționare și parametri - bipolar și câmp (unipolar). Tranzistorul bipolar folosește semiconductori cu ambele tipuri de conductivitate, funcționează datorită interacțiunii a două joncțiuni pn distanțate pe cristal și este controlat prin schimbarea curentului prin joncțiunea bază-emițător, în timp ce emițătorul iese în „emițătorul comun” circuitul este comun pentru curenții de comandă și de ieșire. Există, de asemenea, circuite „colector comun (aderitor emițător)” și „bază comună”. Tranzistorul cu efect de câmp folosește un semiconductor de un singur tip de conductivitate, situat sub forma unui canal subțire, care este afectat de câmpul electric al unei porți izolate de canal [3] , controlul se realizează prin schimbarea tensiunii între poartă și sursă. Un tranzistor cu efect de câmp, spre deosebire de unul bipolar, este controlat de tensiune, nu de curent. În prezent, tehnologia analogică este dominată de tranzistoarele bipolare (BT) (termen internațional - BJT, tranzistor de joncțiune bipolară). În tehnologia digitală , ca parte a microcircuitelor ( logică , memorie , procesoare , calculatoare , comunicații digitale etc.), dimpotrivă, tranzistoarele bipolare sunt aproape complet înlocuite cu cele de câmp . În anii 1990, a fost dezvoltat un nou tip de tranzistoare bipolare hibride cu efect de câmp - IGBT , care sunt acum utilizate pe scară largă în electronica de putere.
În 1956, William Shockley , John Bardeen și Walter Brattain au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru cercetările lor asupra efectului tranzistorului [4] .
Până în anii 1980, tranzistorii, datorită dimensiunii lor miniaturale, eficienței, rezistenței la stres mecanic și costurilor reduse, au înlocuit aproape complet tuburile cu vid din electronica cu semnal mic. Prin capacitatea lor de a funcționa la tensiuni joase și curenți mari, tranzistorii au redus nevoia de relee electromagnetice și întrerupătoare mecanice în echipamente, iar prin capacitatea lor de miniaturizare și integrare, au făcut posibilă crearea de circuite integrate , punând bazele microelectronicii . Începând cu anii 1990, în legătură cu apariția noilor tranzistori puternici, transformatoare, comutatoare electromecanice și tiristoare în inginerie electrică de putere au început să fie înlocuite în mod activ de dispozitive electronice, o unitate de frecvență controlată și convertoare de tensiune cu invertor au început să se dezvolte în mod activ .
Pe diagramele de circuit, tranzistorul este de obicei desemnat „VT” sau „Q” cu adăugarea unui index de poziție, de exemplu, VT12. În literatura și documentația în limba rusă din secolul al XX-lea până în anii 70, au fost folosite și denumirile „T”, „PP” (dispozitiv cu semiconductor) sau „PT” (triodă cu semiconductor).
Invenția tranzistorului, care este una dintre cele mai importante realizări ale secolului al XX-lea [5] , a fost rezultatul unei dezvoltări îndelungate a electronicii semiconductoare, care a început în 1833, când fizicianul experimental englez Michael Faraday , în lucrarea sa " Experimental Research on Electricity”, a descris dependența neobișnuită de temperatură a conductivității electrice a sulfurei de argint , care crește odată cu creșterea temperaturii, în timp ce conductivitatea metalelor scade la încălzire. Până în 1838, Faraday a descoperit încă 5 substanțe cu proprietăți similare [6] . Mai târziu, astfel de substanțe vor fi numite semiconductori .
În anii 1820-1900, o mare contribuție la studiul diferitelor proprietăți ale cristalelor a avut -o dinastia Becquerel a fizicienilor francezi: Antoine Cesar Becquerel , Alexandre Edmond Becquerel și Antoine Henri Becquerel . Au fost studiate proprietățile piezoelectrice , termoelectrice ale cristalelor , în 1851 Alexander Edmond Becquerel a descoperit efectul fotovoltaic în tranziția electrolit -semiconductor .
În 1874, fizicianul german Karl Ferdinand Braun a descoperit pentru prima dată fenomenul de conducere unilaterală a contactului unei antene metalice cu un cristal de sulfură de plumb și apoi cu alte cristale semiconductoare. O diodă cu detector punctual cu semiconductor , bazată pe acest fenomen, a fost brevetată în 1906 de inginerul Greenleaf Witter Pickard .
Invenția diodei cu vid în 1904 de către John Fleming , urmată de invenția triodei cu vid de amplificare de către Lee de Forest în 1906 , a început dezvoltarea electronicii cu vid. Stabile în funcționare și bazate pe principii fizice ușor de înțeles , tuburile de vid au încetinit dezvoltarea electronicii semiconductoare în lume timp de 50 de ani. În această perioadă, fizica semiconductorilor era încă prost înțeleasă, toate realizările fiind rezultatul experimentelor. Oamenii de știință le-a fost greu să explice ce se întâmplă în interiorul cristalului. De multe ori au fost prezentate ipoteze greșite.
În 1910, fizicianul englez William Eccles a descoperit capacitatea de a genera oscilații electrice în unele diode semiconductoare, iar inginerul Oleg Losev în 1922 a dezvoltat independent diode care au rezistență diferențială negativă la anumite tensiuni de polarizare, cu ajutorul cărora a folosit cu succes amplificarea și proprietățile generatorului semiconductorilor pentru prima dată ( efectul Kristadinny ) în detectoare și receptoare radio heterodine de design propriu.
În același timp, la începutul anilor 1920 și 1930, a început o eră de dezvoltare industrială rapidă a tuburilor cu vid în ingineria radio, iar cea mai mare parte a oamenilor de știință radio au lucrat în această direcție. Detectoarele cu semiconductori fragile și capricioase cu design deschis, în care era necesară căutarea manuală a „punctelor active” pe un cristal cu un ac metalic, au devenit lotul de meșteșugari și radioamatori singuri care au construit receptoare radio simple pe ele. Nimeni nu a văzut potențialele perspective pentru semiconductori.
Crearea tranzistoarelor bipolare și cu efect de câmp a avut loc în moduri diferite.
Primul pas în crearea unui tranzistor cu efect de câmp a fost făcut de fizicianul austro-ungar Julius Edgar Lilienfeld , care a propus o metodă de control al curentului dintr-o probă prin aplicarea unui câmp electric transversal, care, acționând asupra purtătorilor de sarcină, ar controlul conductivității. Brevetele au fost obținute în Canada ( 22 octombrie 1925 ) și Germania ( 1928 ) [7] [8] . În 1934, fizicianul german Oskar Heilîn Marea Britanie a brevetat și un „releu fără contact” bazat pe un principiu similar. În 1938, R. Pohl și R. Hilsch au primit pentru prima dată amplificarea de la un prototip de tranzistor cu efect de câmp, dar câștigul era foarte scăzut, iar frecvența de operare nu era mai mare de 1 Hertz.
În ciuda faptului că tranzistoarele cu efect de câmp se bazează pe un simplu efect de câmp electrostatic și, în ceea ce privește procesele fizice care au loc în ele, sunt mai simple decât cele bipolare (experimentatorii au încercat adesea să repete designul unei lămpi cu trei electrozi, o triodă). , într-un cristal), nu a fost posibil să se creeze o mostră funcțională a unui tranzistor cu efect de câmp. Creatorii nu au putut ocoli fenomenele necunoscute la acea vreme din stratul de suprafață al semiconductorului, care nu permiteau controlul câmpului electric din interiorul cristalului în tranzistoarele de acest tip (tranzistor MIS - metal, dielectric, semiconductor). Un tranzistor cu efect de câmp funcțional a fost creat după descoperirea tranzistorului bipolar. În 1952, William Shockley a descris teoretic un model al unui tranzistor cu efect de câmp de alt tip, în care modularea curentului, spre deosebire de structurile MIS [9] propuse anterior , a fost realizată prin modificarea grosimii canalului conductor prin extinderea sau îngustarea regiunii de epuizare adiacentă canalului de joncțiune p-n. Acest lucru s-a întâmplat atunci când la joncțiune a fost aplicată o tensiune de control a polarității de blocare a diodei de poartă. Tranzistorul a fost numit „tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune pn de control” (fenomenele de suprafață interferente au fost eliminate, deoarece canalul conductor se afla în interiorul cristalului).
Primul tranzistor cu efect de câmp MIS, patentat încă din anii 1920 și care acum formează baza industriei computerelor, a fost creat pentru prima dată în 1960 , după munca americanilor Kang și Atalla, care au propus să formeze cel mai subțire strat al unui dielectric de poartă pe suprafața unui cristal de siliciu prin oxidarea suprafeței de siliciu a unui strat de dioxid de siliciu care izolează poarta metalică de canalul conductor, o astfel de structură se numește structură MOS (Metal-Oxide-Semiconductor).
În anii 1990, tehnologia MOS a început să domine asupra tehnologiei bipolare [10] .
Spre deosebire de tranzistorul de câmp, primul tranzistor bipolar a fost creat experimental, iar principiul său fizic de funcționare a fost explicat mai târziu.
În 1929-1933, la LPTI , Oleg Losev , sub îndrumarea academicianului Ioffe , a efectuat o serie de experimente cu un dispozitiv semiconductor care repetă structural un tranzistor punctual pe un cristal de carborundum (SiC) , dar apoi nu a fost posibil să se obțină un câștig suficient. Studiind fenomenele electroluminiscenței în semiconductori, Losev a studiat aproximativ 90 de materiale diferite, în special separarea siliciului, iar în 1939 menționează din nou lucrările la sistemele cu trei electrozi în notițele sale, dar izbucnirea războiului și moartea unui inginer în asediul Leningrad în iarna lui 1942 a dus la faptul că o parte din lucrările sale s-au pierdut și nu se știe cât de mult a avansat în crearea tranzistorului. La începutul anilor 1930, radioamatorii Larry Kaiser din Canada și Robert Adams din Noua Zeelandă fabricau și amplificatoare de punct cu trei electrozi, dar munca lor nu a fost brevetată și nu a fost supusă analizei științifice [5] .
Succesul a fost obținut de divizia de dezvoltare Bell Telephone Laboratories a American Telephone and Telegraph , din 1936, sub conducerea lui Joseph Becker, un grup de oameni de știință a lucrat în ea, având ca scop crearea de amplificatoare cu stare solidă. Până în 1941, nu a fost posibilă fabricarea unui dispozitiv de amplificare cu semiconductor (s-au încercat crearea unui prototip de tranzistor cu efect de câmp). După război, în 1945, cercetările au fost reluate sub conducerea fizicianului teoretician William Shockley . După încă 2 ani de eșec, pe 16 decembrie 1947, cercetătorul Walter Brattain , încercând să depășească efectul de suprafață într-un cristal de germaniu și experimentând cu doi electrozi cu ac, a inversat polaritatea tensiunii aplicate și a obținut în mod neașteptat o amplificare stabilă a semnalului. Un studiu ulterior al descoperirii de către el împreună cu teoreticianul John Bardeen a arătat că nu există efect de câmp, există procese care nu au fost încă studiate în cristal. Nu a fost un câmp, ci un tranzistor bipolar necunoscut anterior . La 23 decembrie 1947 a avut loc prezentarea modelului actual al produsului la conducerea companiei, aceasta data a inceput sa fie considerata data de nastere a tranzistorului. Aflând despre succes, William Shockley, care deja se pensionase, s-a reconectat la cercetare și în scurt timp a creat teoria tranzistorului bipolar, în care a subliniat deja înlocuirea tehnologiei de fabricație punctuală cu una mai promițătoare, plană.
Inițial, noul dispozitiv a fost numit „triodă de germaniu” sau „triodă de semiconductor”, prin analogie cu o triodă de vid - un tub electronic cu o structură similară. În mai 1948, în laborator a avut loc un concurs pentru denumirea originală a invenției, câștigat de John Pierce , care a propus cuvântul „tranzistor”, format prin combinarea termenilor „transconductanță” (conductivitate interelectrodă activă) și „variabilă”. rezistor” sau „varistor” (rezistență variabilă, varistor) sau, după alte versiuni, din cuvintele „transfer” – transmisie și „rezist” – rezistență.
La 30 iunie 1948, la sediul companiei din New York a avut loc prezentarea oficială a noului dispozitiv; un receptor radio a fost asamblat pe tranzistori. Cu toate acestea, descoperirea nu a fost apreciată, deoarece tranzistoarele de prim punct, în comparație cu tuburile vidate, aveau caracteristici foarte slabe și instabile.
În 1956, William Shockley , Walter Brattain și John Bardeen au primit Premiul Nobel pentru Fizică „pentru cercetările lor asupra semiconductorilor și descoperirea efectului tranzistorului” [11] . Interesant este că John Bardeen a primit în curând cel de-al doilea Premiu Nobel pentru crearea teoriei supraconductivității .
În paralel cu munca oamenilor de știință americani din Europa, tranzistorul bipolar a fost creat de fizicianul experimental Herbert Matare și teoreticianul ( Heinrich Welker ). În 1944, Herbert Matare, lucrând la Telefunken , a dezvoltat o „duodiodă” semiconductoare (diodă dublă), care era similară structural cu viitorul tranzistor bipolar punctual. Dispozitivul a fost folosit ca mixer în tehnologia radar, ca două diode punct redresor cu parametri similari, realizate pe același cristal de germaniu. În același timp, Matare a descoperit pentru prima dată efectul curentului unei diode asupra parametrilor alteia și a început cercetările în această direcție. După război, Herbert Matare s-a întâlnit la Paris cu Johann Welker, unde ambii fizicieni, care lucrează într-o filială a corporației americane Westinghouse Electric , au continuat experimentele pe duodeon din proprie inițiativă. La începutul lunii iunie 1948, neștiind încă rezultatele cercetărilor grupului Shockley de la Bell Labs, au creat un tranzistor bipolar stabil bazat pe duoden, care a fost numit „tranzitron”. Cu toate acestea, cererea de brevet pentru invenție, trimisă în august 1948, a fost luată în considerare de către oficiul francez de brevete pentru o perioadă foarte lungă de timp și abia în 1952 a fost obținut un brevet pentru invenție. Transitron-urile produse în serie de Westinghouse, în ciuda faptului că au concurat cu succes cu tranzistorii din punct de vedere al calității, nu au reușit nici ele să cucerească piața, iar munca în această direcție a încetat curând [5] .
În ciuda minusiunii și eficienței lor, primii tranzistori s-au distins printr-un nivel ridicat de zgomot, putere scăzută, instabilitate a caracteristicilor în timp și o dependență puternică a parametrilor de temperatură. Tranzistorul punctual, nefiind o structură monolitică, era sensibil la șocuri și vibrații. Creatorul Bell Telephone Laboratories nu a apreciat perspectivele noului dispozitiv, nu erau așteptate comenzi militare profitabile, așa că licența pentru invenție a început în curând să fie vândută tuturor pentru 25 de mii de dolari. În 1951, a fost creat un tranzistor plan, care este din punct de vedere structural un cristal semiconductor monolit și, cam în același timp, au apărut primele tranzistoare pe bază de siliciu. Caracteristicile tranzistorilor s-au îmbunătățit rapid și în curând au început să concureze activ cu tuburile vidate.
Peste 30 de ani de dezvoltare, tranzistoarele au înlocuit aproape complet tuburile de vid și au devenit baza circuitelor integrate semiconductoare , datorită acestui fapt, echipamentele electronice au devenit mult mai economice, funcționale și miniaturale. Tranzistoarele și circuitele integrate bazate pe acestea au determinat dezvoltarea rapidă a tehnologiei computerelor . La începutul secolului al XXI-lea, tranzistorul a devenit unul dintre cele mai produse în masă produse de omenire. În 2013, au fost produse aproximativ 15 miliarde de tranzistoare pentru fiecare locuitor al Pământului (majoritatea dintre ele sunt circuite integrate) [12] .
Odată cu apariția circuitelor integrate, lupta a început să reducă dimensiunea tranzistorului elementar. În 2012, cei mai mici tranzistori conțineau câțiva atomi de materie [13] . Tranzistorii au devenit o parte esențială a computerelor și a altor dispozitive digitale. În unele modele de procesoare, numărul lor a depășit un miliard de bucăți.
Mai jos este o clasificare formală a tranzistorilor, în care curentul este generat de fluxul purtătorilor de sarcină, iar stările între care comută dispozitivul sunt determinate de mărimea semnalului: semnal mic - semnal mare, stare închisă - stare deschisă, pe care este implementată logica binară a tranzistorului. Tehnologia modernă poate funcționa nu numai cu sarcină electrică, ci și cu momente magnetice, spinul unui electron individual, fononi și cuante de lumină, stări cuantice în cazul general.
În plus față de materialul semiconductor principal , care este de obicei folosit sub forma unui singur cristal dopat în unele părți, tranzistorul conține cabluri metalice, elemente izolatoare și o carcasă (plastic, metal-sticlă sau metal-ceramic) în designul său. . Uneori sunt folosite nume combinate care descriu parțial varietăți tehnologice (de exemplu, „siliciu pe safir” sau „semiconductor de oxid de metal”). Cu toate acestea, clasificarea principală indică materialul semiconductor utilizat - siliciu , germaniu , arseniură de galiu etc.
Alte materiale pentru tranzistoare nu au fost folosite până de curând. În prezent, există tranzistori bazați, de exemplu, pe semiconductori transparenți pentru utilizare în matrice de afișare. Un material promițător pentru tranzistoare sunt polimerii semiconductori. Există, de asemenea, rapoarte separate despre tranzistoarele bazate pe nanotuburi de carbon [14] , despre tranzistoarele cu efect de câmp din grafen .
| tranzistoare | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Bipolar | camp | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| pnp | npn | Cu poarta de jonctiune pn | Poarta izolata | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cu n-canal | Cu canal p | Cu canal încorporat | Cu canal indus | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Cu n-canal | Cu canal p | Cu n-canal | Cu canal p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Principiul de funcționare și metodele de aplicare a tranzistorilor depind în mod semnificativ de tipul și structura internă a acestora.
În funcție de puterea disipată sub formă de căldură , se disting:
Tranzistoarele BISS (Breakthrough in Small Signal) sunt tranzistoare bipolare cu parametri de semnal mic îmbunătățiți . O îmbunătățire semnificativă a parametrilor tranzistoarelor BISS a fost obținută prin schimbarea designului zonei emițătorului. Primele dezvoltări ale acestei clase de dispozitive au fost numite și „dispozitive cu microcurent”.
Tranzistoarele cu rezistențe încorporate RET (Resistor-equipped transistors) sunt tranzistoare bipolare cu rezistențe încorporate într-o singură carcasă cu un cristal. RET este un tranzistor de uz general cu unul sau două rezistențe încorporate. Acest design de tranzistor reduce numărul de componente externe suplimentare și minimizează zona de montare necesară. Tranzistoarele RET sunt utilizate pentru conectarea directă la ieșirile microcircuitelor fără utilizarea rezistențelor de limitare a curentului.
Utilizarea heterojoncțiilor vă permite să creați tranzistori cu efect de câmp de mare viteză și de înaltă frecvență, cum ar fi, de exemplu, HEMT .
Pentru a fi inclus în circuit, tranzistorul trebuie să aibă patru ieșiri - două de intrare și două de ieșire. Dar tranzistoarele de aproape toate soiurile au doar trei terminale. Pentru a porni un dispozitiv cu trei pini, este necesar să atribuiți unul dintre pini ca unul comun și, deoarece pot exista doar trei astfel de combinații, există trei circuite principale de comutare a tranzistorului.
Tranzistoarele cu efect de câmp atât cu joncțiune pn (canal) cât și MOS (MIS) au următoarele circuite de comutare:
„Colector deschis (scurgere)” este includerea unui tranzistor conform unui circuit emițător (sursă) comun ca parte a unui modul electronic sau a unui microcircuit , atunci când ieșirea colectorului (de scurgere) nu este conectată la alte elemente ale modulului (microcircuit) , dar este ieșit direct (la conectorul modulului sau la ieșirea chip). Alegerea sarcinii tranzistorului și a curentului colectorului (de scurgere) este lăsată la latitudinea dezvoltatorului circuitului final, care include un modul sau un microcircuit. În special, sarcina unui astfel de tranzistor poate fi conectată la o sursă de alimentare cu o tensiune mai mare sau mai mică decât tensiunea de alimentare a modulului/microcircuitului. Această abordare extinde în mod semnificativ aplicabilitatea unui modul sau microcircuit din cauza unei ușoare complicații a circuitului final. Tranzistoarele cu colector deschis (de scurgere) sunt utilizate în elementele logice TTL , microcircuite cu etape de ieșire cheie puternice, convertoare de nivel , modelatori de magistrală (driver) .
Conexiunea inversă este utilizată mai rar - cu un emițător deschis (sursă). De asemenea, vă permite să selectați sarcina tranzistorului prin schimbarea componentelor externe, să alimentați emițătorul/drainul cu o tensiune de polaritate opusă tensiunii de alimentare a circuitului principal (de exemplu, tensiune negativă pentru circuitele cu tranzistoare bipolare npn sau N -tranzistoare cu efect de câmp de canal).
Indiferent de tipul de tranzistor, principiul aplicării acestuia este același:
Această poziție nu este întotdeauna adevărată: de exemplu, într-un circuit cu un colector comun, curentul la ieșire este de β ori mai mare decât la intrare, în timp ce tensiunea la ieșire este oarecum mai mică decât la intrare; într-un circuit de bază comun, tensiunea de ieșire crește în comparație cu intrarea, dar curentul de ieșire este puțin mai mic decât intrarea. Astfel, într-un circuit cu colector comun, amplificarea are loc numai în curent, iar într-un circuit OB, doar în tensiune. Datorită controlului controlat al sursei de alimentare, amplificarea semnalului se realizează fie prin curent, fie prin tensiune, fie prin putere (circuite cu emițător comun).
Tranzistorul este utilizat în:
Există dezvoltări experimentale ale amplificatoarelor complet digitale, bazate pe DAC-uri, constând din tranzistoare puternice [22] [23] . Tranzistorii din astfel de amplificatoare funcționează într-un mod cheie.
Tranzistoarele sunt utilizate ca elemente active (amplificatoare) în etapele de amplificare și comutare .
Releele și tiristoarele au un câștig de putere mai mare decât tranzistoarele, dar funcționează numai în modul cheie (de comutare).
Toată tehnologia digitală modernă este construită în principal pe tranzistoare de câmp MOS (metal-oxide-semiconductor) (MOSFET) ca elemente mai economice în comparație cu BT. Uneori se numesc tranzistori MIS (metal-dielectric-semiconductor). Termenul internațional este MOSFET (tranzistor cu efect de câmp metal-oxid-semiconductor). Tranzistoarele sunt fabricate în cadrul tehnologiei integrate pe un singur cristal de siliciu (cip) și constituie o „cărămidă” elementară pentru construirea de microcircuite logice, memorie, procesor etc.
În prezent, un cristal modern cu o suprafață de 1–2 cm² poate găzdui mai multe (până acum doar câteva) miliarde de MOSFET. Pe parcursul a 60 de ani, s-a înregistrat o scădere a dimensiunii (miniaturizarea) MOSFET-urilor și o creștere a numărului acestora pe un singur cip (grad de integrare), în următorii ani o nouă creștere a gradului de integrare a tranzistorilor. pe un cip este de așteptat (vezi Legea lui Moore ). Reducerea dimensiunii MOSFET duce, de asemenea, la o creștere a vitezei procesoarelor, la o scădere a consumului de energie și la disiparea căldurii.
În prezent, microprocesoarele Intel sunt asamblate pe tranzistoare tridimensionale (tranzistoare 3d), numite Tri-Gate. Această tehnologie revoluționară a îmbunătățit semnificativ caracteristicile existente ale procesoarelor. De menționat că trecerea la tranzistoare 3D cu un proces de fabricație de 22 nm ne-a permis să creștem performanța procesorului cu 30% (conform Intel) și să reducem consumul de energie. . Este de remarcat faptul că costurile de producție vor crește cu doar 2-3%, adică noile procesoare nu vor fi semnificativ mai scumpe decât cele vechi. . Esența acestei tehnologii este că un dielectric special High-K trece prin poarta tranzistorului, ceea ce reduce curenții de scurgere.
Înainte de dezvoltarea tranzistoarelor, tuburile de vid (electronice) (sau pur și simplu „tuburi”) erau principalele componente active în echipamentele electronice. Conform principiului de control, tranzistorul cu efect de câmp este cel mai legat de lampa electronică, multe relații care descriu funcționarea lămpilor sunt potrivite și pentru a descrie funcționarea tranzistoarelor cu efect de câmp. Multe dintre circuitele proiectate pentru tuburi au fost aplicate la tranzistoare și au evoluat deoarece tuburile vidate au un singur tip de conducție, electron, iar tranzistoarele pot fi fie electroni, fie orificii (echivalentul „tubului pozitron” imaginar). Acest lucru a condus la utilizarea pe scară largă a circuitelor complementare (CMOS).
Principalele avantaje care au permis tranzistorilor să-și înlocuiască predecesorii (tuburi cu vid) în majoritatea dispozitivelor electronice:
| Amplificatoare cu tranzistori | ||
|---|---|---|
| Tranzistoare bipolare | ||
| FET-uri |
| |
| Etape de tranzistor | ||