トランジスタの基礎知識
トランジスタとは、信号の
増幅やスイッチングを行うことができる
半導体素子の一種であり、
1940年代の終わりに実用化されたことから、
電子機器における重要な要素としての地位を獲得しました。それ以前は
真空管が主流でしたが、
真空管に代わる新たな技術として、トランジスタはエレクトロニクスの発展を加速させました。特に、
集積回路(IC)の基盤となる無数の微細トランジスタが、現代のコンピュータや
スマートフォンにおいて重要な役割を果たしています。
トランジスタという名称は、「transfer(転送)」と「resistor(抵抗)」を組み合わせたもので、
1948年に物理学者ジョン・R・ピアースによって名付けられました。現在では、一つのチップに700億個以上のトランジスタが搭載される製品も存在し、ペーストウェア亜領域においたテクノロジーの進歩を物語っています。
歴史
トランジスタの発明は、
1947年にアメリカの
ベル研究所で成し遂げられました。この革新的なデバイスは、
ジョン・バーディーン、
ウォルター・ブラッテン、
ウィリアム・ショックレーの3人によって発表されました。特に、彼らは
ゲルマニウム単結晶を用いて、高純度な材料において
電子的性質を調査している際に、最初のトランジスタである点接触型トランジスタを発見しました。
1948年にはこの成果が報告され、
1956年には
ノーベル物理学賞を受賞しました。
日本においてもトランジスタは多くの研究がなされ、
1960年代に入ると、様々なメーカーがトランジスタの量産を開始しました。特に東京通信工業(現Sony)は、
1955年に日本初の
トランジスタラジオ「TR-55」を市場に投入し、その後も多くの電機メーカーが追随しました。
動作原理
トランジスタの特性を理解するためには、その基本的な構造を知る必要があります。主に使われる
バイポーラトランジスタは、2つの異なる
半導体(P型とN型)を接合して作られています。通常、エミッタ、ベース、コレクタの3つの端子を持ちます。
トランジスタは、エミッタ-コレクタ間の
電流を、エミッタ-ベース間の小さな
電流の変化によって
増幅させることができます。これにより、入力信号に対する出力信号の
増幅が実現します。
増幅率は直流
電流増幅率で示され、数十倍から数百倍に及ぶこともあります。
スイッチング作用
トランジスタは、単に信号を
増幅するだけではなく、
電流のON/OFFを制御することでスイッチング素子としても機能します。これにより、トランジスタは
デジタル回路における論理ゲートを構成する要素となり、様々な
電子機器でのスイッチング動作に利用されています。
様々なトランジスタの種類
バイポーラトランジスタの他にも、トランジスタにはいくつかの異なるタイプがあります。
結論
トランジスタは、エレクトロニクスの基礎を支える重要な素子であり、その発明以降、様々な形態と用途が生まれています。特に、今日のデジタル社会において、トランジスタなしでは考えられないほどの存在感を持ち、多くの
電子機器の心臓部として機能しています。