Bespreking Simon: transistor

Transistor

Wat is een transistor?

Een transistor is een elektronisch onderdeel dat onder meer als versterkend of schakelend element in een elektronische schakeling kan dienen. De transistoren in onze RC vrachtwagen dient als elektronische schakelaar.


Geschiedenis van de transistor
De 1e transistor werd in 1923 gebouwd door de natuurkundige Julius Edgard Lilienfield. In de volgende jaren hebben vele wetenschappers gelijksoortige apparaten gemaakt met hier en daar wat verbeteringen. Het materiaal wijzigde ook vaak. in 1947 werd voor het eerst germaniumkristal gebruikt voor een transistor omdat daardoor de stroom aan de uitgang groter werd afhankelijk van een kleine ingangsstroom. Het was pas in dit jaar dit jaar dat wetenschappers realiseerden hoe nuttig deze uitvinding  werkelijk was. Hierdoor werd de kennis over halfgeleiders enorm uitgebreid. De term 'transistor' werd voor het 1st toegekend door John R. Pierce. In 1954 werd voor het 1st silicium gebruikt als materiaal voor de transistor.

Waaruit bestaat een transistor?

Er zijn in het algemeen drie aansluitingen (elektroden): de emitter, de collector en de basis. Aan de emitter (E) wordt het te versterken signaal toegevoerd, aan de collector (C) wordt het versterkte signaal onttrokken, de basis (B) is voor beide signalen gemeenschappelijk.

Een transistor dient vooral om elektronische signalen te versterken of te schakelen. De transistor is de fundamentele bouwsteen van computers en vele andere elektronische schakelingen. Soms worden transistors gebruikt als afzonderlijke componenten, maar hoofdzakelijk komen ze voor als fundamentele bouwsteen van geïntegreerde schakelingen.

Soorten transistoren

Er zijn 2 soorten transistoren: de bipolaire transistoren en de veldeffecttransistor. De eerste wordt gestuurd door middel van een stroom en de tweede door middel van een spanning. Transistors hebben drie aansluitingen met elk een eigen functie en een eigen naam. 
Voor een bipolaire transistor zijn dat:

1. basis (B)
2. emitter (E)
3. collector (C)

Voor een veldeffecttransistor zijn dat:

1. gate (G)
2. source (S)
3. drain (D)    

Werking transistor

Omdat bij de meeste RC voertuigen bipolaire transistoren gebruikt worden, zullen we de werking uitleggen enkel voor deze soort transistor.

Een transistor op zich kan geen stromen of spanningen opwekken. Wel kan een transistor stromen versterken. De werking kan het gemakkelijkst verklaard worden door de transistor op te nemen in een eenvoudig circuit, zie de illustratie.

Tussen de basis en de emitter van een transistor bevindt zich een overgangslaag waarvan de doorlaatbaarheid voor elektrische stroom beïnvloed kan worden door het variëren van een spanningsverschil tussen basis en emitter. Bij toenemende spanning Ub gaat een kleine stroom Ib in de "basis" van de transistor lopen. Daardoor worden ladingsdragers in de uitputtingszone gebracht, zodat bij een voldoende spanning (U) tussen collector en emitter er een stroom door dat deel van de transistor gaat lopen.

Die stroom (collectorstroom) is afhankelijk van de basisstroom en is een veelvoud daarvan. Op deze wijze is de transistor op te vatten als een stroomversterker (stroomregelaar).

Er is echter een maximum aan de grootte van Ib en Ic, als die bereikt zijn is de transistor 'in verzadiging'. De spanningsval is minimaal (typisch 0,4 V) dus ook de warmteontwikkeling in de transistor. Indien ervoor wordt gezorgd dat Ib varieert buiten maximum en minimum stroom, dan kent de transistor twee toestanden zoals een schakelaar: die van geleiding en van niet-geleiding. Op die manier kan de schakeling als binair bouwelement van een digitaal systeem gebruikt worden maar ook als schakelaar van grote stromen.

H-brug

Een H-brug is een elektrische schakeling die toelaat om de polariteit van twee terminals te verwisselen.

De polariteit wordt bepaald door de stand van vier schakelaars. Een H-brug maakt het bijvoorbeeld mogelijk om een gelijkstroommotor in beide richtingen te laten draaien.

De structuur is te vinden in vele toepassingen in de vermogenselektronica, voor de meeste van deze verschillende toepassingen bestaan er IC’s.

Door te werken met een H-brug, is het mogelijk om de bestuurbare vrachtwagen naar voor, achteren, links en rechts te laten rijden.

Mogelijke combinaties:

S1	S2	S3	S4	Resultaat
1	1	0	0	Kortsluiting
1	0	1	0	Remmen
1	0	0	1	Rechtdoor/Links
0	1	1	0	Achteruit/Rechts
0	1	0	1	Remmen
0	0	1	1	Kortsluiting

 





Bij onze RC truck zijn het geen schakelaars maar transistoren. Het voordeel van transistoren te gebruiken is dat je er niet moet op drukken. Door de stroom die erdoor loopt gaat dit automatisch. Met behulp van de afstandsbediening kan je de stroom sturen door de schakeling en transistoren waardoor je de wagen kan besturen.Onze wagen bevat 20 transistoren: 4 om vooruit en achteruit te kunnen rijden, 4 om naar links en rechts te rijden, 4 om de laadbak op en neer te laten bewegen, 4 om de lichtjes aan de voorkant te laten branden en 4 om bepaalde geluiden te maken.


bron: wikipedia 'Transistor' 'H-brug'