מהם טרנזיסטורים וכיצד הם עובדים?

הטרנזיסטור הצנוע הוא חלק חשוב ביותר במחשבים ואופן פעולתם. למעשה, לכל מחשב ובכל מחשב יש מיליארדי טרנזיסטורים - מעבד אינטל Core הדור הרביעי כולל 1.7 מיליארד טרנזיסטורים - רק על המעבד. אבל איך הטרנזיסטורים הללו עובדים? למרבה המזל, אתה יכול לבנות מחשב בעצמך ועדיין לא להבין איך טרנזיסטורים עובדים.

כמובן שזו הסיבה שהרכבנו את המדריך הזה.

דרך קלה לחשוב על טרנזיסטורים היא שהם מעבד מה הם נוירונים למוח שלנו - מתגים קטנים זעירים המאפשרים לבני אדם לחשוב ולהיזכר באירועים. הטרנזיסטור עשוי מסיליקון, שהוא יסוד כימי שנמצא בחול, והוא הומצא לפני למעלה מחמישים שנה.

הבסיס

פול דאוני | פליקר: http://bit.ly/2iYqIHw

היסודות של אופן פעולתו של טרנזיסטור הם למעשה די פשוטים. ברוב המוחלט של המקרים, טרנזיסטור עושה אחד משני דברים - הוא פועל להגברת אות, או שהוא פועל כמתג.

כאשר טרנזיסטור עובד כמו מגבר, הוא בעצם תופס זרם חשמלי זעיר ומשפר את הזרם להיות גדול בהרבה. זו פונקציה די חשובה, במיוחד בעולם האודיו - ללא מגברי אות, לא הייתם יכולים לשמוע את האות שהופעל על ידי מיקרופונים, למשל.

עם זאת, כאמור, טרנזיסטורים פועלים גם כמתגים - כלומר הם תופסים זרם חשמלי זעיר, וזרם זה גורם ליציאת זרם נוסף וגדול יותר. זהו סוג הטרנזיסטור הנפוץ ביותר במחשבים - מכיוון שטרנזיסטורים יכולים להתקיים באחד משני מצבים, ניתן להפעיל או לכבות אותם בנפרד, וככאלה יכולים לתפקד כ- 1 או 0. עם מיליארדי טרנזיסטורים על מעבד, אלה של 1 ו- 0 מסתכמים בכמויות גדולות יותר של נתונים. זו הסיבה שמחשבים חדשים יותר יכולים לעבד יותר נתונים בכל פעם - מכיוון שטרנזיסטורים נעשים קטנים יותר ויותר, כך שיותר מהם יכולים להתאים לשבב.

סיליקון וכריכים

טרנזיסטורים, כאמור, עשויים מסיליקון, שאינו מוליך חשמל באופן טבעי. עם זאת, אם אנו מתמרנים סיליקון עם אלמנטים כימיים כמו ארסן או זרחן, לסיליקון יש כמה אלקטרוניקה נוספת, כלומר הוא יכול בקלות רבה יותר לשאת זרם חשמלי. בגלל העובדה שלאלקטרונים יש מטען שלילי, סיליקון בטיפול זה נקרא סוג n.

אם אתה מטפל בסיליקון עם אלמנטים אחרים, כמו בורון, אלקטרונים בקרבת מקום יזרמו לתוכו ולא הרחק ממנו - זה נקרא p-type.

שני סוגי סיליקון אלה משולבים בשכבות, ומאפשרים למעשה סוגים שונים של רכיבים חשמליים לעבוד. לדוגמה, אם סוג n ו- p הם שכבה, אלקטרונים יזרמו בצד אחד והחוצה בצד השני. זה נקרא דיודה.

כמובן שתוכלו לבחור להשתמש בשלוש שכבות במקום בשתיים בלבד - בעיקר להכין כריכי סיליקון. בהתאם לאופן בו הסיליקון שכבתי, אנו יכולים ליצור משהו שיגביר זרם או ליצור מתג. האם המילים האלה נשמעות מוכרות - כן, הכריכים הסיליקון האלה הם טרנזיסטורים.

סגירה

ניתן להשתמש בטרנזיסטורים במגוון רחב של יישומים, והם מהווים אבן בניין לקידום הטכנולוגיה. הם גם הולכים להיות קטנים יותר ויותר - כך המעבדים יתעצמו יותר ויותר.