Skromny tranzystor jest niezwykle ważną częścią komputerów i sposobu ich działania. W rzeczywistości każdy komputer ma dosłownie miliardy tranzystorów - procesor Intel Core czwartej generacji ma aż 1, 7 miliarda tranzystorów - tylko na sam procesor. Ale jak działają te tranzystory? Co zabawne, możesz sam zbudować komputer i nadal nie rozumieć, jak działają tranzystory.
Oczywiście dlatego przygotowaliśmy ten przewodnik.
Prostym sposobem myślenia o tranzystorach jest to, że są one dla procesora tym, czym są neurony dla naszego mózgu - małe maleńkie przełączniki, które pozwalają ludziom myśleć i pamiętać o zdarzeniach. Tranzystor jest wykonany z krzemu, który jest pierwiastkiem chemicznym znajdującym się w piasku, i został wynaleziony ponad 50 lat temu.
Podstawy
Paul Downey | Flickr: http://bit.ly/2iYqIHw
Podstawy działania tranzystora są w rzeczywistości dość proste. W zdecydowanej większości przypadków tranzystor robi jedną z dwóch rzeczy - albo wzmacnia sygnał, albo działa jak przełącznik.
Kiedy tranzystor działa jak wzmacniacz, w zasadzie pobiera niewielki prąd elektryczny i zwiększa ten prąd, aby był znacznie większy. To bardzo ważna funkcja, szczególnie w świecie audio - bez wzmacniaczy sygnału nie można usłyszeć na przykład sygnału odbieranego przez mikrofony.
Jak już wspomniano, tranzystory działają również jako przełączniki - to znaczy, że pobierają niewielki prąd elektryczny, a ten prąd powoduje wytwarzanie innego, większego prądu. Jest to rodzaj tranzystora najczęściej spotykany w komputerach - ponieważ tranzystory mogą istnieć w jednym z dwóch stanów, można je indywidualnie włączać i wyłączać, i jako takie mogą działać jako 1 lub 0. Z miliardami tranzystorów na procesor, te jedynki i jedynki sumują się do większej ilości danych. Dlatego nowsze komputery mogą przetwarzać więcej danych na raz - ponieważ tranzystory stają się coraz mniejsze, więc więcej z nich może zmieścić się na chipie.
Krzem i kanapki
Tranzystory, jak wspomniano, są wykonane z krzemu, który naturalnie nie przewodzi prądu. Jeśli jednak będziemy manipulować krzemem za pomocą pierwiastków chemicznych, takich jak arsen lub fosfor, krzem ma kilka dodatkowych elementów elektronicznych, co oznacza, że może on znacznie łatwiej przenosić prąd elektryczny. Ze względu na fakt, że elektrony mają ładunek ujemny, krzem z tą obróbką nazywany jest typem n.
Jeśli potraktujesz krzem za pomocą innych pierwiastków, takich jak bor, elektrony w pobliżu wpłyną do niego, a nie od niego - to się nazywa typ p.
Te dwa rodzaje krzemu są połączone warstwami, co zasadniczo umożliwia działanie różnego rodzaju komponentów elektrycznych. Na przykład, jeśli typ n i typ p są warstwowe, elektrony będą płynąć z jednej strony, a z drugiej. To się nazywa dioda.
Oczywiście możesz wtedy zdecydować się na użycie trzech warstw zamiast tylko dwóch - w zasadzie robienia kanapek silikonowych. W zależności od warstw tego krzemu możemy albo stworzyć coś, co wzmocni prąd lub stworzyć przełącznik. Czy te słowa brzmią znajomo - tak, te silikonowe kanapki są tranzystorami.
Zamknięcie
Tranzystory mogą być stosowane w szerokim zakresie zastosowań i stanowią fundament rozwoju technologii. Będą też coraz mniejsze - procesory będą coraz mocniejsze.
