Скромный транзистор является чрезвычайно важной частью компьютеров и того, как они работают. Фактически, каждый компьютер имеет буквально миллиарды транзисторов — процессор Intel Core четвертого поколения имеет колоссальные 1,7 миллиарда транзисторов — только на одном процессоре. Но как работают эти транзисторы? Как ни странно, вы могли бы построить компьютер самостоятельно и все еще не понимать, как работают транзисторы.
Конечно, именно поэтому мы составили это руководство.
Простой способ думать о транзисторах — это то, что они представляют для процессора то же, что нейроны для нашего мозга — маленькие крошечные переключатели, которые позволяют людям думать и запоминать события. Транзистор сделан из кремния, который является химическим элементом, найденным в песке, и он был изобретен более 50 лет назад.
Основы
Пол Дауни | Flickr: http://bit.ly/2iYqIHw
Основы работы транзистора на самом деле довольно просты. В подавляющем большинстве случаев транзистор выполняет одно из двух действий: он либо усиливает сигнал, либо действует как переключатель.
Когда транзистор работает как усилитель, он в основном потребляет крошечный электрический ток и увеличивает его, чтобы он был намного больше. Это очень важная функция, особенно в мире аудио — без усилителей сигнала вы не сможете, например, услышать сигнал, принимаемый микрофонами.
Как уже упоминалось, однако, транзисторы также работают как переключатели, то есть они потребляют крошечный электрический ток, и этот ток вызывает другой, больший ток, для вывода. Этот тип транзисторов чаще всего встречается в компьютерах — поскольку транзисторы могут существовать в одном из двух состояний, их можно включать или выключать по отдельности, и, таким образом, они могут функционировать как 1 или 0. С миллиардами транзисторов на процессор, эти 1 и 0 складываются в большие объемы данных. Вот почему новые компьютеры могут обрабатывать больше данных за раз — потому что транзисторы становятся все меньше и меньше, поэтому большее количество из них может уместиться в одном чипе.
Кремний и бутерброды
Как уже упоминалось, транзисторы сделаны из кремния, который не проводит электричество естественным путем. Однако, если мы манипулируем кремнием с помощью химических элементов, таких как мышьяк или фосфор, кремний имеет несколько дополнительных электронных компонентов, что означает, что он может намного легче переносить электрический ток. Из-за того, что электроны имеют отрицательный заряд, кремний с такой обработкой называется n-типом.
Если вы обрабатываете кремний с помощью других элементов, таких как бор, электроны поблизости будут течь в него, а не от него — это называется р-типом.
Эти два типа кремния объединены в слои, по существу позволяющие работать различным типам электрических компонентов. Например, если n-тип и p-тип являются слоистыми, электроны будут течь в одну сторону, а наружу — в другую. Это называется диодом.
Конечно, вы можете использовать три слоя, а не только два — по сути, делая силиконовые бутерброды. В зависимости от того, как этот кремний является слоистым, мы можем либо создать что-то, что усилит ток, либо создать переключатель. Эти слова звучат знакомо — да, эти кремниевые бутерброды — это транзисторы.
закрытие
Транзисторы могут использоваться в широком спектре приложений и являются строительным материалом для развития технологий. Они тоже будут становиться все меньше и меньше — поэтому процессоры будут становиться все более и более мощными.
