m. (-s), halfgeleiderconstructie die gebruikt kan worden voor de versterking van elektrische signalen.
In de afb. is schematisch de zgn. p-n-p lagentransistor in eenvoudige schakeling weergegeven. In een éénkristal van germanium of silicium zijn twee p-gebieden van elkaar gescheiden door een dunne laag (enige honderdsten mm) van n-type materiaal (halfgeleider). Het n-gebied wordt de basis genoemd, de p-gebieden resp. emissor en collector. Er zijn dus twee p-n-overgangen. Is de schakelaar S geopend dan loopt er geen stroom door de emissor-basisovergang; door de basis-collectorovergang loopt slechts een zeer kleine stroom, omdat deze overgang door de sterk negatieve spanning Vc in de keerrichting is geschakeld. Wordt S gesloten, dan wordt de emissor-basisovergang in de voorwaartse richting geschakeld door de positieve spanning Vc (V, is veel kleiner dan Vc).
Er wordt dan een stroom van ‘elektrongaten’ vanuit de emissor in de basis geïnjecteerd. Door diffusie dringen de elektrongaten verder het n-gebied binnen, bereiken de basis-collectorovergang en worden dan in het collectorgebied getrokken door de daar aanwezige negatieve spanning. Dit deel van de stroom vloeit via de weerstand R naar de emissor terug. Een klein gedeelte van de elektrongaten verdwijnt in de basis door een recombinatie met elektronen. Dit deel van de stroom vloeit via het basiscontact naar de emissor terug. Deze recombinatiestroom wordt klein gehouden, o.m. door de basis dun te maken.
Hoewel de stroomsterkte in de collectorkring altijd iets kleiner is dan die in de emissorkring, kan toch de uitgangsspanning, in dit geval de spanning over de weerstand R, veel groter zijn dan de ingangsspanning, in dit geval Ve, omdat R veel groter kan zijn dan de totale weerstand in de emissorkring. Er treedt dan spanningsen vermogensversterking op. In een werkelijke schakeling ontbreekt schakelaar S; de signaalspanning wordt in serie met Ve aangelegd en leidt tot een versterkte spanning overR. Door toepassing van een andere schakeling kan men ook stroomversterking bereiken.
De grote voordelen van een transistor boven de elektronenbuis zijn zijn kleine afmetingen (geïntegreerde schakeling), zijn geringe stroomverbruik, zijn grote schokvastheid en zijn lage prijs; wel is de transistor gevoeliger voor overbelasting. De transistor heeft de elektronenbuis vrijwel verdrongen. FABRICAGE. Uit het gezuiverde materiaal (Ge, Si en Ga As) waaruit transistoren worden vervaardigd, laat men allereerst een (bijna) volmaakte kristalvorm groeien (tot meer dan 25 cm lang en meer dan 5 cm in doorsnede). De concentratie van ongewenste verontreinigingen in het kristal dient zeer laag te zijn. Meestal wordt tijdens het groeien een bepaalde toevoeging (gewenste verontreiniging: doping) gedaan.
Uit het grote kristal worden loodrecht op de as, met een diamantzaag, dunne plakjes gezaagd. Deze chips zijn ca. 25 p.m dik. Daarna worden de oppervlakken gepolijst en chemisch behandeld. Op een plak kunnen enkele duizenden transistoren (ca. 100 p.m middellijn) tegelijk worden vervaardigd.
Ter verkrijging van een p-n-pof n-p-n-structuur van een transistor dienen twee lagen extra aangebracht te worden. Het dopen met een gewenste nof p-laag moet echter alleen gebeuren op die plaatsen waar een transistor moet komen. Dit wordt bereikt door maskers te gebruiken die de plak alleen op de gewenste plaatsen toegankelijk maken voor de doping. Zo wordt bij een Si-plak de maskering verkregen door erover een Si02-laag aan te brengen en die op de gewenste plaatsen langs fotolithografische weg weg te etsen. Op het onbedekte Si wordt dan de doping aangebracht, b.v. door diffusie (bij verhoogde temperatuur) vanuit een damp die het doteringsmateriaal bevat; of door ionenimplantatie. In het laatste geval worden de te doteren atomen eerst geïoniseerd en dan met behulp van een elektrisch veld (ca. 10000 V spanningsverschil) op het Si geschoten.
Een zeer dun metaalmasker met openingen van minimaal 1 pm kan de ionenstroom opvangen op die plaatsen waar geen doping wordt gewenst. Nadat ook de tweede laag is aangebracht worden de transistoren op die plaatsen waar een aansluitdraad moet komen, met een Al-film bekleed.
Met een diamantbeitel worden de transistoren van elkaar gescheiden. Vervolgens worden ze in een goed afsluitende omhulling gemonteerd en de aansluitdraden bevestigd. Hierbij wordt dun Alof Au-draad gebruikt dat door drukuitoefening en lokale verhitting legeert met het onderliggende metaal. Voor hoogvermogen-transistoren worden metaalstrips voor de verbindingen gebruikt. In plaats van metalen montagedoosjes worden veelal kunststof omhullingen toegepast als de gebruiksomstandigheden (o.a. beperkte vochtigheidsgraad) dat toelaten.
LITT. W.van Bussel, De transistor en zijn toepassingen (1975).
