Транзистор — полупроводниковое устройство для усиления, управления и генерирования электрических сигналов. Транзисторы — активные компоненты интегральных схем, или «микрочипов», которые часто содержат миллиарды этих миниатюрных устройств, вытравленных на их блестящих поверхностях. Глубоко внедренные практически во все электронные устройства, транзисторы стали нервными клетками информационного века.
В транзисторе обычно три электрических вывода, называемые эмиттером, коллектором и базой, или, в современных приложениях для переключения, истоком, стоком и затвором. Электрический сигнал, подаваемый на базу (или затвор), влияет на способность полупроводникового материала проводить электрический ток, который в большинстве случаев протекает между эмиттером (или истоком) и коллектором (или стоком). Источник напряжения, например батарея, управляет током, а скорость протекания тока через транзистор в любой момент времени регулируется входным сигналом на затворе — подобно тому, как вентиль крана используется для регулирования потока воды через садовый шланг.
Первые коммерческие применения транзисторов были найдены в слуховых аппаратах и «карманных» радиоприемниках в 1950-х годах. Благодаря своим малым размерам и низкому энергопотреблению транзисторы стали желанной заменой вакуумным трубкам (известным в Великобритании как «клапаны»), которые тогда использовались для усиления слабых электрических сигналов и создания слышимых звуков. Транзисторы также начали заменять вакуумные трубки в схемах генераторов, используемых для генерации радиосигналов, особенно после того, как были разработаны специализированные структуры для работы с более высокими частотами и уровнями мощности. Низкочастотные и мощные приложения, такие как инверторы источников питания, преобразующие переменный ток (AC) в постоянный (DC), также были транзисторизированы. Некоторые силовые транзисторы теперь могут работать с токами в сотни ампер при электрических потенциалах свыше тысячи вольт.
Сегодня транзисторы чаще всего используются в микросхемах памяти компьютеров, в том числе в твердотельных мультимедийных накопителях для электронных игр, фотоаппаратов и MP3-плееров, а также в микропроцессорах, где в одну интегральную схему встраиваются миллионы компонентов. Здесь напряжение, приложенное к электроду затвора, обычно несколько вольт или меньше, определяет, может ли ток течь от истока транзистора к его стоку. В этом случае транзистор работает как переключатель: если ток течет, то схема включена, а если нет — то выключена. Эти два различных состояния, единственные возможные в такой схеме, соответствуют двоичным 1 и 0, используемым в цифровых компьютерах. Аналогичное применение транзисторы находят в сложных коммутационных схемах, используемых в современных телекоммуникационных системах. Потенциальная скорость переключения этих транзисторов сегодня составляет сотни гигагерц, или более 100 миллиардов циклов включения и выключения в секунду.
