ทรานซิสเตอร์คืออะไรและทำงานอย่างไร

ทรานซิสเตอร์ที่อ่อนน้อมถ่อมตนเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งของคอมพิวเตอร์และการทำงานของมัน ในความเป็นจริงคอมพิวเตอร์แต่ละเครื่องมีทรานซิสเตอร์นับพันล้านตัวโปรเซสเซอร์ Intel Core เจนเนอเรชั่นที่สี่มีทรานซิสเตอร์ 1.7 พันล้านตัวบนโปรเซสเซอร์ แต่ทรานซิสเตอร์เหล่านั้นทำงานอย่างไร สนุกพอคุณสามารถสร้างคอมพิวเตอร์ด้วยตัวเองและยังไม่เข้าใจว่าทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร

แน่นอนว่าเป็นเหตุผลที่เรารวบรวมคู่มือนี้

วิธีง่ายๆในการคิดเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์คือการประมวลผลสิ่งที่เซลล์ประสาทมีต่อสมองของเรา - สวิตช์เล็ก ๆ ที่ช่วยให้มนุษย์คิดและจดจำเหตุการณ์ต่าง ๆ ทรานซิสเตอร์ทำจากซิลิคอนซึ่งเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่พบในทรายและถูกคิดค้นมานานกว่า 50 ปีแล้ว

พื้นฐาน

Paul Downey Flickr: http://bit.ly/2iYqIHw

พื้นฐานของการทำงานของทรานซิสเตอร์นั้นง่ายมาก ในกรณีส่วนใหญ่ทรานซิสเตอร์ทำหนึ่งในสองสิ่ง - มันทำงานเพื่อขยายสัญญาณหรือทำหน้าที่เป็นสวิตช์

เมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานเหมือนเครื่องขยายเสียงโดยทั่วไปจะใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและเพิ่มกระแสนั้นให้ใหญ่ขึ้นมาก นี่เป็นฟังก์ชั่นที่สำคัญมากโดยเฉพาะในโลกของเสียง - หากไม่มีแอมพลิฟายเออร์สัญญาณคุณจะไม่สามารถได้ยินสัญญาณที่ไมโครโฟนรับได้

อย่างไรก็ตามดังที่กล่าวไว้ทรานซิสเตอร์ยังทำงานเป็นสวิตช์ - นั่นคือพวกมันใช้กระแสไฟฟ้าขนาดเล็กและกระแสนั้นทำให้เกิดกระแสอีกกระแสที่มีขนาดใหญ่ขึ้น นี่เป็นชนิดของทรานซิสเตอร์ที่พบมากที่สุดในคอมพิวเตอร์เนื่องจากทรานซิสเตอร์สามารถมีอยู่ในสถานะใดสถานะหนึ่งในสองสถานะพวกเขาสามารถเปิดหรือปิดทีละตัวและสามารถทำงานได้ทั้ง 1 หรือ 0 ด้วยทรานซิสเตอร์นับพันบน โปรเซสเซอร์ 1 และ 0 ของเพิ่มข้อมูลจำนวนมากขึ้น นั่นเป็นสาเหตุที่คอมพิวเตอร์รุ่นใหม่สามารถประมวลผลข้อมูลได้มากขึ้นในแต่ละครั้ง - เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงสามารถใส่ในชิปได้มากขึ้น

ซิลิคอนและแซนวิช

ทรานซิสเตอร์ดังที่กล่าวมาทำจากซิลิคอนซึ่งไม่นำไฟฟ้าตามธรรมชาติ อย่างไรก็ตามถ้าเราจัดการซิลิคอนด้วยองค์ประกอบทางเคมีเช่นสารหนูหรือฟอสฟอรัสซิลิคอนจะมีอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยซึ่งหมายความว่ามันสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ง่ายขึ้น เนื่องจากความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนมีประจุลบซิลิคอนที่มีการรักษานี้จึงเรียกว่า n-type

หากคุณปฏิบัติกับซิลิคอนด้วยองค์ประกอบอื่น ๆ เช่นโบรอนอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้เคียงจะไหลเข้าหามันมากกว่าจะอยู่ห่างจากมัน - เรียกว่า p-type

ซิลิกอนทั้งสองประเภทนี้รวมกันเป็นชั้นซึ่งจะช่วยให้อุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ สามารถทำงานได้ ตัวอย่างเช่นถ้า n-type และ p-type เป็นเลเยอร์อิเล็กตรอนจะไหลในด้านหนึ่งและอื่น ๆ เรียกว่าไดโอด

แน่นอนคุณสามารถเลือกที่จะใช้สามชั้นแทนที่จะเป็นเพียงสอง - ทำแซนด์วิชซิลิคอน เราสามารถสร้างบางสิ่งที่จะขยายกระแสหรือสร้างสวิตช์ขึ้นอยู่กับว่าซิลิคอนนั้นเป็นชั้น ๆ ทำคำเหล่านั้นฟังดูคุ้นเคย - ซิลิคอนแซนวิชเหล่านั้นเป็นทรานซิสเตอร์

ปิด

ทรานซิสเตอร์สามารถใช้ในการใช้งานที่หลากหลายและเป็นโครงสร้างพื้นฐานของเทคโนโลยีที่ก้าวหน้า พวกมันจะเล็กลงเรื่อย ๆ ดังนั้นโปรเซสเซอร์จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น