ymmärtää mikä se on ja tämän komponentin merkitys

Transistori on pieni elektroninen komponentti, joka vastaa suuresta osasta nykyään olevaa tekniikkaa.

Aivosi sis√§lt√§√§ l√§hes 100 miljardia solua, nimelt√§√§n neuroneja – pieni√§ kytkimi√§, joiden avulla voit ajatella ja muistaa asioita. Tietokoneet sis√§lt√§v√§t my√∂s miljardeja pieni√§ “aivosoluja”. Niit√§ kutsutaan transistoreiksi ja ne on tehty piist√§, kemiallisesta elementist√§, jota tavallisesti esiintyy hiekassa. Transistorit ovat mullistaneet elektroniikan, koska ne ovat keksineet yli puoli vuosisataa sitten John Bardeen, Walter Brattain ja William Shockley. Mutta mik√§ on transistori ja miten ne toimivat?

Transistori luotiin melkein puoli vuosisataa sitten ja mullisti elektroniikanTransistori luotiin yli puoli vuosisataa sitten ja mullisti elektroniikan

Mitä transistori tekee?

Transistori on samalla melko yksinkertainen ja erittäin monimutkainen. Aloitetaan yksinkertaisesta osasta: se on pienoiskoossa toimiva elektroninen komponentti, joka voi tehdä kaksi erilaista työtä, toimia vahvistimena tai kytkimenä.

Vahvistimena toimiessaan se vastaanottaa pienen sähkövirran toisesta päästä (tulovirta) ja tuottaa paljon suuremman sähkövirran (lähtövirran) toisessa. Toisin sanoen, se on eräänlainen signaalin tehostaja.

Transistori voi toimia kytkimenä tai vahvistimenaTransistori voi toimia kytkimenä tai vahvistimena

Tämä on erittäin hyödyllinen laitteissa, kuten kuulokkeissa, joissa käytettiin ensimmäisiä transistoreita. Kuulolaitteessa on pieni mikrofoni, joka tarttuu ympäröivän maailman ääniin ja muuntaa ne kelluviksi sähkövirroiksi.

Niitä saa transistori, joka ohjaa niitä ja saa pienen kaiuttimen, joten kuulet ympärilläsi olevista äänistä paljon kovemman version.

Yksi transistorin keksijöistä William Shockley selitti kerran transistorin vahvistimia opiskelijoille humoristisemmalla tavalla:

“Jos otat paalin hein√§√§ ja sitot sen muulin h√§nn√§√§n ja ly√∂t sitten palavan hein√§n paalin tulitikun, ja jos vertaat muulin heti kuluttamaa energiaa energiaan, jonka kulutat sinulle ly√∂m√§ll√§ alkaa, ymm√§rr√§t vahvistuksen k√§sitteen. “

William Shockley, yksi transistorin keksijöistä

Transistorit voivat toimia myös kytkiminä. Pieni sähkövirta, joka virtaa transistorin yhden osan läpi, voi saada paljon suuremman virran virtauksen toisen osan läpi. Toisin sanoen pieni virta yhdistää suurimman.

Näin kaikki tietokonepiirit toimivat. Esimerkiksi muistisiru sisältää satoja miljoonia tai jopa miljardeja transistoreita, joista jokainen voidaan kytkeä erikseen tai irrottaa.

Muistisirulla mahtuu miljardeja transistoreitaMuistisirulla mahtuu miljardeja transistoreita

Koska jokainen transistori voi olla kahdessa eri tilassa, se voi tallentaa kaksi eri numeroa, nolla ja yksi. Miljardeissa transistoreissa siru voi tallentaa miljardeja nollia ja niitä, ja melkein yhtä monta yleistä numeroa ja kirjainta (tai merkkejä kuin me niitä kutsumme).

Paras asia vanhoissa koneissa oli, että voit purkaa ne erilleen saadaksesi selville miten ne toimivat. Se ei ollut koskaan kovin vaikeaa, hiukan työntämällä tänne ja muuttamalla sinne, miettiä mikä bitti teki mitä ja miten yksi asia johti toiseen. Mutta elektroniikka on täysin erilaista.

Elektroniikka tutkii elektronien käyttöä sähkön ohjaamiseksi. Elektroni on pieni hiukkanen atomissa. Se on niin pieni, että painaa vähän alle 0
, 00000000000000000000000000000001 kg! Edistyneimmät transistorit toimivat ohjaamalla yksittäisten elektronien liikkeitä Рjoten voit kuvitella kuinka pienet ne ovat.

Nykyaikaisella, kynsikokoisella tietokonepiirillä löydät todennäköisesti 500 Р2 miljardia erillistä transistoria. Transistoria ei ole mahdollista erottaa selvittääkseen miten se toimii, joten meidän on ymmärrettävä se teoriassa ja mielikuvituksella. Ensinnäkin meidän on tiedettävä mistä transistori on tehty.

Kuinka transistori tehdään

Transistorit on valmistettu piist√§, hiekasta l√∂ytyv√§st√§ kemiallisesta elementist√§, joka ei yleens√§ johda s√§hk√∂√§ (ei anna elektronien virtata helposti). Pii on puolijohde, mik√§ tarkoittaa, ett√§ se ei oikeastaan ‚Äč‚Äčole johdin (jotain metallia, joka sallii s√§hk√∂n virtauksen) eik√§ eriste (jotain muovin kaltaista, joka est√§√§ s√§hk√∂n virtausta).

Jos se on ep√§puhtauksien piit√§ (prosessi, joka tunnetaan nimell√§ doping), voimme saada sen k√§ytt√§ytym√§√§n eri tavalla. Jos k√§yt√§mme piit√§ kemiallisten elementtien, arseenin, fosforin tai antimonin kanssa, pii saa joitakin “vapaita” elektroneja – sellaisia, jotka voivat ladata s√§hk√∂virran -, jotta elektronit virtaavat luonnollisemmin.

Transistorit on valmistettu piistäTransistorit on valmistettu piistä

Koska elektronit ovat negatiivisesti varautuneita, t√§ll√§ tavalla k√§sitelty√§ piit√§ kutsutaan Tyyppi n (negatiivinen tyyppi). Voimme k√§ytt√§√§ silikonia my√∂s muiden ep√§puhtauksien, kuten boorin, galliumin ja alumiinin kanssa. T√§ll√§ tavalla k√§sitellyss√§ piiss√§ on v√§hemm√§n n√§it√§ “vapaita” elektroneja, joten l√§hell√§ olevissa materiaaleissa olevilla elektroneilla on taipumus virtata siihen. Kutsumme t√§llaista tyyppi s pii (positiivinen tyyppi).

On kuitenkin my√∂s t√§rke√§√§ huomata, ett√§ kumpikaan piist√§ Tyyppi n tai tyyppi s Sill√§ on todella siihen varaus: molemmat ovat s√§hk√∂isesti neutraaleja. On totta, ett√§ n-tyyppisess√§ piiss√§ on ylim√§√§r√§isi√§ “vapaita” elektroneja, jotka lis√§√§v√§t sen johtavuutta, kun taas p-tyyppisess√§ piiss√§ on v√§hemm√§n vapaita elektroneja, mik√§ auttaa lis√§√§m√§√§n sen johtavuutta p√§invastaisella tavalla.

Kummassakin tapauksessa ylimääräinen johtavuus saadaan lisäämällä neutraaleja (lataamattomia) epäpuhtauksien atomeja piille, joka oli aluksi neutraalia Рemmekä voi luoda sähkövarauksia ilmasta! Yksityiskohtaisempi selitys vaatii minulta esittelemään idean nimeltä bänditeoria, joka on hiukan tämän artikkelin ulkopuolella. Meidän tarvitsee vain muistaa, että ylimääräiset elektronit tarkoittavat ylimääräisiä elektroneja, niitä, jotka voivat kiertää vapaasti ja auttaa kuljettamaan sähkövirtaa.

Silikoni voileivät

Piitä on kahta eri tyyppiä. Kerrostamalla ne yhdessä, tekemällä p- ja n-tyyppisiä voileipiä, voimme tehdä erityyppisiä elektronisia komponentteja, jotka toimivat kaikin tavoin.

Oletetaan, että liitämme n-tyyppisen piin pala p-tyyppisen piin kappaleeseen ja asetetaan sähkökoskettimet molemmille puolille. Jännittäviä ja hyödyllisiä asioita alkaa tapahtua kahden materiaalin risteyksessä.

Jos yhdistämme virran, voimme saada elektronit virtaamaan n-tyyppisen puoleisen liitoksen kautta p-tyypin puolelle ja ulos piirin läpi. Tämä tapahtuu, koska elektronien puute risteyksen p-tyyppisellä puolella houkuttelee elektroneja n-tyyppisellä puolella ja päinvastoin.

Transistoreja on kahta tyyppiä, toinen p ja nTransistoreja on kahta tyyppiä, toinen p ja n

Mutta jos käännämme virran, elektronit eivät virtaa. Mitä teimme täällä, kutsutaan diodiksi (tai tasasuuntaajaksi). Se on elektroninen komponentti, joka antaa virran virtata vain yhteen suuntaan. Tämä on hyödyllistä, jos haluat muuttaa vaihtovirran (kaksisuuntaisen) sähkövirran suoraksi (yksisuuntaiseksi).

Diodit voidaan myös valmistaa lähettämään valoa, kun sähkö kulkee niiden läpi. Nämä valoa emittoivat diodit (LEDit) ovat jo läsnä TV-ruuduissa, näytöissä, smartphones
ja tabletit ja näytöt (ja jopa lamppuissa), tarjoamalla korkealaatuisemman kuvan ja tuottaen paljon pienemmän energiankulutuksen kuin tämän tyyppisissä laitteissa aiemmin käytetyissä tekniikoissa.

Kuinka transistorit toimivat tietokoneissa

Käytännössä sinun ei tarvitse tietää mitään elektronista ja elektroniikasta yleensä, ellet projisoi tietokonepiirejä elantosi varten. Ainoa mitä sinun tarvitsee tietää, on, että transistori toimii kuin vahvistin tai kytkin, ja käyttää pienen virran avulla vahvistinta. Mutta on vielä yksi asia, joka kannattaa tietää: Kuinka kaikki tämä auttaa tietokoneita tallentamaan tietoja ja tekemään päätöksiä?

Voimme laittaa joitain transistorikytkimi√§ tekem√§√§n jotain, jota kutsutaan loogiseksi portiksi, joka vertaa useita tulovirtauksia ja antaa tuloksena erilaisen ulostulon. Loogisten porttien avulla tietokoneet voivat tehd√§ hyvin yksinkertaisia ‚Äč‚Äčp√§√§t√∂ksi√§ matemaattisella tekniikalla, jota kutsutaan boolean algebra.

Aivosi tekee p√§√§t√∂ksi√§ samalla tavalla. Esimerkiksi k√§ytt√§m√§ll√§ “sy√∂tteit√§” (asioita, jotka tied√§t) s√§√§st√§ ja sitoumuksista, voit tehd√§ p√§√§t√∂ksen seuraavasti: “Jos sataa ja Minulla on sateenvarjo, menen markkinoille. “T√§m√§ on esimerkki Boolen algebrasta, joka k√§ytt√§√§ kutsuttua JA “Operaattori” (sana operaattori on vain v√§h√§n matemaattista ammattikielt√§, jotta asiat vaikuttavat monimutkaisemmilta kuin todellisuudessa ovat).

"transistorit" class = "wp-image-235705" srcset = "https://i0.wp.com/www.showmetech.com.br/wp-content/uploads//2019/05/Capa-transistors.jpg? koko = 720% 2C522 ja ssl =1
 720w, https://i0.wp.com/www.showmetech.com.br/wp-content/uploads//2019/05/Capa-transistors.jpg?resize=768%2C557&ssl=1
 768w, https://i0.wp.com/www.showmetech.com.br/wp-content/uploads//2019/05/Capa-transistors.jpg?w=1024&ssl=1
 1024w, https://i0.wp.com/www.showmetech.com.br/wp-content/uploads//2019/05/Capa-transistors.jpg?resize=74%2C55&ssl=1
 74w "koko =" (enimmäisleveys: 720px) 100vw, 720px "title =" Transistori: ymmärrä mikä se on ja kuinka tärkeätä tämä komponentti on 17

Voit tehd√§ samanlaisia ‚Äč‚Äčp√§√§t√∂ksi√§ muiden operaattoreiden kanssa. “Jos myyt Oregon sataa lunta, joten aion laittaa takin “on esimerkki operaattorin k√§yt√∂st√§ Oregon. Tai ent√§ “jos sataa ja minulla on sateenvarjo Oregon Minulla on takki, joten ei ole mit√§√§n ongelmaa menn√§ ulos.

K√§ytt√§m√§ll√§ AND, OR ja muita operaattoreita nimelt√§√§n NOR, XOR, NOT ja NAND, joukkueet voivat lis√§t√§ tai vertailla binaarinumeroita. T√§m√§ idea on tietokoneohjelmien kulmakivi: looginen ohjaussarja, joka saa tietokoneet suorittamaan kaikenlaisia ‚Äč‚Äčteht√§vi√§.

Tyypillisesti ristitransistori on “pois p√§√§lt√§”, kun kantavirtaa ei ole, ja kytkeytyy “p√§√§lle”, kun kantavirta virtaa. T√§m√§ tarkoittaa, ett√§ transistorin kytkemiseen tai irrottamiseen tarvitaan s√§hk√∂virta.

Mutta tällaiset transistorit voidaan kytkeä loogisiin portteihin niin, että niiden lähtöliitännät palautuvat tuloihinsa. Transistori käynnistyy, vaikka perusketju irrotettaisiin. Aina kun uusi perusvirta virtaa, transistori kytkeytyy päälle tai pois päältä.

Transistoreja on kahta tyyppiä, toinen p ja nTransistorit ovat erittäin tärkeitä tietokoneille

Se pysyy yhdessä näistä vakaista tiloista (päällä tai pois), kunnes toinen virta ilmestyy ja kääntyy toiseen suuntaan. Tämän tyyppinen ryhmä tunnetaan flip-flop-muodossa ja se muuttaa transistorin yksinkertaiseksi muistilaitteeksi, joka tallentaa nollan (kun se on kytketty pois päältä) tai yhden (kun se on kytketty). Flip-flops ovat tietokoneen muistipiirien taustalla oleva tekniikka.

Kuka voisi kuvitella, että niin pieni pala olisi vastuussa suuresta osasta nykyistä tekniikkaamme? Jos ei olisi transistorien yksinkertaisista mutta voimakkaista ominaisuuksista, et todennäköisesti lukeisi kyseistä tekstiä tänään.