miniatura|Foto amb diferents tipus de transistors El transistor és un component electrònic semiconductor d'estat sòlid que s'utilitza com a amplificador o com a commutador, i té tres terminals que s'anomenen col·lector, base i emissor. Físicament, la base sempre està entre l'emissor i el col·lector: un petit corrent o voltatge aplicat a un dels terminals controla el corrent als altres dos. El transistor és el component principal de tota l'electrònica moderna i pedra angular dels dispositius electrònics moderns, i s'utilitza en ràdio, telefonia, ordinadors i altres sistemes electrònics. El transistor se cita sovint com un dels principals èxits del , i alguns el consideren un dels més importants avenços tecnològics en la història de la humanitat. Alguns transistors són envasats individualment, però la majoria es troben en circuit integrats. En els circuits digitals, el transistor s'utilitza com un interruptor elèctric molt ràpid, i l'organització sistemàtica dels transistors permet que funcionin com a portes lògiques, memòries tipus RAM i microprocessadors.
Als circuits analògics els transistors s'usen com a amplificadors. Els amplificadors d'àudio, les fonts d'alimentació estabilitzades i els amplificadors de freqüència són circuits analògics que duen transistors.
Per metonímia, el terme transistor designa igualment els Receptors de ràdio equipats amb de transistors.
miniatura|Alguns models de transistors
Origen del nom i història miniatura|Una replica del primer transistor. El terme transistor ve de l'anglès transconductance varistor (variable resistor transconductance). El terme va ser encunyat per John R. Pierce. * Va ser votat per un comitè directiu de 26 persones dels Bell Labs el 28 de maig de 1948 (memorandum 48-130-10), entre els següents noms: semiconductor triode, surface states triode, crystal triode, solid triode, iotatron, transistor. Per motius comercials, calia un nom curt, que de manera inequívoca el relacionés amb la tecnologia dels tubs electrònics. Va ser escollit transistor.
La primera patentla patent|US|1745175|Julius Edgar Lilienfeld: "Method and apparatus for controlling electric current", descriu un dispositiu similar a un MESFET pel principi del transistor d'efecte camp va ser presentat al Canadà pel físic austrohongarès Julius Edgar Lilienfeld el 22 d'octubre de 1925, però Lilienfeld no va publicar cap article d'investigació sobre els seus dispositius. El 1934, el físic alemany Oskar Heil va patentar un altre transistor d'efecte camp. Segons el físic i historiador Robert Arns, els documents legals de la patent de Bell Labs que William Shockley havia construït eren versions operatives de la patent de Lilienfeld de patents, però mai no es fa referència al seu treball en cap treball de recerca històrica o article.Arns, Robert G., octubre 1998, The other transistor: early history of the metal-oxide-semiconducor field-effect transistor, Engineering Science and Education Journal, pàgines = 233–240, ISSN|0963-7346 El transistor va sortir de Silicon Valley, i va ser inventat el 23 de desembre de 1947 pels estatunidencs John Bardeen, William Shockley i Walter Houser Brattain, investigadors de la companyia telefònica Bell, que van observar que quan els contactes elèctrics s'apliquen a un cristall de germani, la potència de sortida és més gran que la d'entrada. William Shockley en va veure el potencial i van treballar els mesos següents en ampliar el coneixement dels semiconductors. Aquests investigadors van rebre per aquesta invenció el Premi Nobel de Física de 1956.
El transistor es considera un enorme progrés en relació al tub electrònic molt més petit, més lleuger, més robust, funciona amb voltatges baixos, permetent alimentació per bateries, i funciona instantàniament un cop encès, a diferència dels tubs electrònics que requerien uns dotze segons d'escalfament, generant un major consum i requerint una font d'alta tensió (diversos centenars de volts).
Va ser ràpidament integrat, junt amb altres components, als circuits integrats, cosa que li va permetre guanyar encara més terreny respecte a altres formes d'electrònica activa.
El transistor ha constituït un invent determinant sense el qual l'electrònica i la informàtica no tindrien la seva forma actual (2009). + Evolució del nombre de transistors integrats en un microprocessador 1971: 4004: 2.300 transistors 1978: 8086: 29.000 transistors 1982: 80286 275.000 transistors 1989: 80486: 1,16 milions de transistors 1993: Pentium: 3,1 milions de transistors 1995: Pentium Pro: 5,5 milions de transistors 1997: Pentium II: 27 milions de transistors 2001: Pentium 4: 42 milions de transistors 2004: Pentium Extreme Edition: 169 milions de transistors 2006: Core 2 Duo: 291 milions de transistors 2006: Core 2 Quad: 582 milions de transistors 2007 : Dual-Core Itanium 2: 1.900 milions de transistors Altres :
2006: G80 (NVIDIA) : 681 milions de transistors 2007 : POWER6 (IBM) : 291 milions de transistors 2008: GT200 (NVIDIA) : 1.400 milions de transistors 2008: RV770 (ATI) : 965 milions de transistors
Importància El transistor és considerat per molts com el «més gran invent del .» És el component actiu clau en pràcticament tota l'electrònica moderna. La seva importància en la societat actual es basa en la seva capacitat de ser produït en massa mitjançant un procés altament automatitzat de fabricació de semiconductors que aconsegueix baixos costos per transistor.
Encara que diverses empreses produeixen cadascuna més de mil milions d'elements individuals (coneguts com a transistors discrets) cada anyMOSFETs: aplicacions la gran majoria dels transistors es produeix per a circuits integrats, microxips o simplement xips, juntament amb díodes, resistències, condensadors i altres components electrònics per produir circuits electrònics complets. Una porta lògica es compon de fins a una vintena de transistors mentre que un microprocessador avançat, el 2006, podia utilitzar fins a 1,7 milions de transistors (MOSFET s).Desenvolupament de l'arquitectura d'un processador Intel multi-core "Al voltant de 60 milions de transistors es van construir l'any ... per cada home, dona i nen que hi ha a la Terra".Turley, J. (18 de desembre de 2002). embedded.com/shared/printableArticle.jhtml? article = 9900861 La solució del dos per cent
El baix cost d'un transistor, la flexibilitat i fiabilitat n'han fet un dispositiu únic. Els circuits transistoritzats han substituït els dispositius electromecànics en el control dels aparells i maquinària. Sovint és més fàcil i més barat utilitzar un microcontrolador, i escriure un programa d'ordinador per dur a terme una funció de control que el disseny d'una funció de control mecànica equivalent.
Ús miniatura|BJT utilitzat com un commutador electrònic, en la configuració terra-emissor El transistor bipolar d'unió, o BJT, va ser el primer transistor inventat, i fins a la dècada de 1970, va ser el més comunament utilitzat. Fins i tot després que el MOSFET estigués disponible, el BJT es va mantenir com el transistor que es feia servir per a molts circuits analògics com a senzill amplificador degut a la seva més gran linealitat i facilitat de fabricació. Les propietats dels MOSFETs, com la seva utilitat en dispositius de baixa potència, generalment en configuració CMOS, els va permetre capturar gairebé tota la quota de mercat per a tots els circuits digitals. Els MOSFETs, més recentment, abasten la majoria de les aplicacions analògiques com ara circuits analògics de rellotges, reguladors de tensió, amplificadors, transmissors d'energia, controladors de motor, etc.
La utilitat fonamental d'un transistor ve de la seva capacitat per utilitzar un petit senyal aplicat entre un parell de terminals per controlar un senyal molt més gran en un altre parell de terminals. Aquesta propietat s'anomena guany. Un transistor pot controlar la seva sortida en proporció al senyal d'entrada. És a dir, pot actuar com un amplificador electrònic. O bé, el transistor es pot utilitzar per activar o desactivar el corrent en un circuit de control elèctric com un commutador, on la quantitat de corrent està determinada per altres elements del circuit.
Base química del funcionament d'un transistor Estructura atòmica dels semiconductors Les propietats elèctriques d'un material semiconductor estan determinades per la seva estructura atòmica. En un cristall pur de germani o de silici, els àtoms estan units entre si en disposició periòdica, formant una reixeta cúbica tipus diamant perfectament regular. Cada àtom del cristall té quatre electrons de valència, cadascun dels quals interacciona amb l'electró de l'àtom veí formant un enllaç covalent. En no tenir els electrons llibertat de moviment, a baixes temperatures i en estat cristal·lí pur, el material actua com un aïllant.
Paper de les impureses esquerra|díode semiconductor|miniatura Però els cristalls de germani o de silici contenen petites quantitats d'impureses que permeten conduir l'electricitat, fins i tot a baixes temperatures. Segons el tipus d'impuresa, hi ha dos efectes en el cristall: Les impureses de fòsfor, antimoni o arsènic es denominen impureses donants perquè aporten un excés d'electrons. Aquest grup d'elements té cinc electrons de valència, dels quals només quatre estableixen enllaços amb els àtoms de germani o silici. Per tant, quan s'aplica un camp elèctric, els electrons restants de les impureses donants queden lliures per desplaçar-se a través del material cristal·lí. Per contra, les impureses de gal·li i d'indi disposen de només tres electrons de valència, és a dir, en falta un per completar l'estructura d'enllaços interatòmics amb el cristall. Aquestes impureses es coneixen com a impureses receptores, perquè accepten electrons d'àtoms veïns. Per la seva banda, les deficiències resultants o buits, l'estructura dels àtoms veïns s'omple amb altres electrons i així successivament. Aquests forats es comporten com a càrregues positives, com si es moguessin en direcció oposada a la dels electrons quan se'ls aplica un voltatge des de l'exterior. La unió PN actua com un rectificador, permetent que el corrent circuli en un sol sentit (rectificació). Si la regió tipus P es troba connectada al terminal positiu d'una bateria i la regió tipus N al terminal negatiu, circula un corrent intens a través del material al llarg de la unió. Si la bateria es connecta a l'inrevés, no fluirà el corrent.
Funcionament del transistor Hi ha dos tipus bàsics de transistors, els bipolars (BJT) i els d'efecte camp (FET), i cadascun funciona de forma diferent.
Transistor bipolar El transistor bipolar (conegut també per BJT, de les sigles angleses de Bipolar Junction Transistor) va ser el primer tipus de transistor en ser produït massivament i és un dispositiu de tres terminals, anomenats emissor, base i col·lector. La propietat més destacada d'aquest dispositiu és que, dintre d'uns marges determinats, el corrent en l'emissor i el col·lector és controlat per corrent relativament petit de la base.
L'estructura física d'un transistor bipolar consta de dues unions PN disposades una a continuació de l'altra. Entre els terminals emissor i base hi ha una unió PN, anomenada unió emissora i entre els terminals base i col·lector una altra unió PN anomenada unió col·lectora. Hi ha dos tipus de transistors bipolars: el NPN i el PNP. Aquests noms venen de la seva descripció física : En el transistor NPN, l'emissor és un semiconductor tipus N, la base és del tipus P i el col·lector és de tipus N. L'estructura física del transistor PNP és igual a l'anterior si canviem les regions P per regions N, i les N per P.
+Estructura i símbol PNP /NPN 160px|PNP PNP 160px|Estructura d'un transistor bipolar PNP 160px|NPN NPN 160px|Estructura d'un transistor bipolar NPN El transistor pot funcionar de dues formes que permeten aplicacions diferents: El transistor com a commutador