Для чего нужен транзистор. Транзисторы: основа современной электроники и их применение

Что такое транзистор и как он работает. Какие виды транзисторов существуют. Где применяются транзисторы в современной технике. Почему транзисторы произвели революцию в электронике.

Что такое транзистор и принцип его работы

Транзистор — это полупроводниковый прибор, который может усиливать и переключать электрические сигналы. Он состоит из трех слоев полупроводникового материала, обычно кремния или германия, с разным типом проводимости. Основные части транзистора:

• Эмиттер — область, которая испускает носители заряда
• База — тонкий управляющий слой
• Коллектор — область, которая собирает носители заряда

Принцип работы транзистора основан на управлении током между эмиттером и коллектором с помощью тока базы. Небольшое изменение тока базы приводит к значительному изменению тока коллектора, что позволяет усиливать сигналы.

Основные виды транзисторов

Существует два основных типа транзисторов:

Биполярные транзисторы

В биполярных транзисторах используются носители заряда обоих знаков — электроны и дырки. Они бывают двух видов:

• n-p-n транзисторы
• p-n-p транзисторы

Полевые транзисторы

В полевых транзисторах ток управляется электрическим полем. Основные виды:

• МОП-транзисторы (металл-оксид-полупроводник)
• JFET-транзисторы (с управляющим p-n переходом)

Полевые транзисторы потребляют меньше энергии и занимают меньше места на кристалле, поэтому чаще используются в современных интегральных схемах.

Применение транзисторов в современной электронике

Транзисторы нашли широкое применение в самых разных областях электроники:

Компьютерная техника

Транзисторы являются основой всех современных процессоров, модулей памяти и других компонентов компьютеров. Количество транзисторов в процессорах достигает миллиардов.

Мобильные устройства

Смартфоны, планшеты и другие портативные гаджеты содержат огромное количество транзисторов в своих микросхемах.

Бытовая техника

Телевизоры, холодильники, стиральные машины и другая бытовая техника также содержит транзисторы в системах управления.

Автомобильная электроника

Современные автомобили оснащены множеством электронных блоков управления на основе транзисторов.

Аудиотехника

Транзисторные усилители звука широко применяются в аудиосистемах различного назначения.

Как транзисторы изменили электронику

Изобретение транзистора в 1947 году произвело настоящую революцию в электронике по нескольким причинам:

• Миниатюризация устройств — транзисторы намного меньше электронных ламп
• Снижение энергопотребления — транзисторы потребляют гораздо меньше энергии
• Повышение надежности — у транзисторов нет нити накала, как у ламп
• Снижение стоимости производства электронных устройств
• Возможность создания сложных интегральных схем

Благодаря транзисторам стало возможным создание компактных персональных компьютеров, мобильных телефонов и многих других современных электронных устройств.

Преимущества и недостатки транзисторов

Основные преимущества транзисторов:

• Компактные размеры
• Низкое энергопотребление
• Высокая надежность
• Низкая стоимость при массовом производстве
• Возможность интеграции в микросхемы

Недостатки транзисторов:

• Чувствительность к электростатическим разрядам
• Зависимость характеристик от температуры
• Ограниченная мощность для единичных транзисторов

Перспективы развития транзисторных технологий

Несмотря на то, что транзисторы изобретены более 70 лет назад, они продолжают активно развиваться:

• Уменьшение размеров транзисторов до единиц нанометров
• Создание трехмерных структур транзисторов
• Использование новых полупроводниковых материалов
• Разработка квантовых транзисторов

Эти и другие инновации позволят создавать еще более быстрые, энергоэффективные и мощные электронные устройства в будущем.

Место транзисторов в современной электронике

Транзисторы продолжают оставаться основой большинства электронных устройств. Какую роль они играют сегодня?

• Являются ключевым компонентом интегральных микросхем
• Обеспечивают работу процессоров и модулей памяти
• Используются в усилителях и преобразователях сигналов
• Применяются в различных датчиках и сенсорах
• Выполняют функции переключения в цифровых схемах

Хотя появляются новые технологии, транзисторы в обозримом будущем останутся важнейшим элементом электронных устройств благодаря своей универсальности и отработанной технологии производства.

Для чего нужны транзисторы и как они работают

18 ноября 2020

Транзисторами можно назвать основу цифровой электроники 21 века. Они представлены в виде полупроводникового элемента, который необходим для управления электрическим током. Сегодня транзисторы применяются при производстве разнообразной техники. Они содержат благородные металлы, которые находятся на выводах и корпусе. Драгметаллы в транзисторах — это золото, платина или серебро. На некоторых из них имеется скрытая позолота, которую можно найти под крышкой устройства. Из-за этого приборы сегодня активно перерабатываются. Но нужно учитывать, что драгоценные металлы в транзисторах встречаются не всегда. Все зависит от года выпуска и производителя приборов.

Для чего в составе техники нужны транзисторы с драгметаллами

Главная функция транзисторов — управление электрическим током большого значения, используя небольшие усилия. Сегодня без этого прибора не смогут обойтись многие усовершенствованные электрические схемы. Транзисторы активно применяются при производстве вычислительной аппаратуры, аудиотехники, видеоаппаратуры. Сегодня известны разные виды полупроводниковых приборов. Но все они выполняют одну функцию и имеют схожий принцип работы.

Принцип работы транзистора и зачем нужны драгметаллы в транзисторах

Один из самых часто встречающихся видов транзистора — биполярный. Он представлен в виде кристалла проводника, который разделяется на три зоны с разными показателями электропроводности. Все эти зоны имеют свои названия — коллектор, база, эмиттер. Принцип работы прибора схож с функционированием водопроводного крана. Однако жидкость здесь заменяет электрический ток.

Продать транзисторы

Выделяют два состояния транзистора — открытое и закрытое. Когда прибор закрыт, через него не проходит малый электрический ток. Когда на базу попадает ток, транзистор открывается. Далее большой ток начинает проходить через эмиттер и коллектор.

При подключении источника энергии между эмиттером и коллектором, электронный коллектора буду притягиваться к плюсу. Однако возникновения тока не произойдёт. Прохождению электричества в таком случае будет препятствовать база и поверхность эмиттера. Если же попробовать подсоединить источник сети между базой и эмиттером, электрон эмиттера будут внедряться в сферу баз. Это область станет обогащаться свободными электронами. Одна часть из них будет направляться в сторону плюса базы, другая — в сторону коллектора.

Так транзистор станет открытым, при этом через него будет проходить электрический ток. При повышении напряжения в области базы, будет увеличиваться и ток зоны коллектора и эмиттера. Даже при самых незначительных изменениях управляющего напряжения сила тока коллектора-эмиттера будет увеличена. По такому принципу и работает транзистор в электроприборах.

Особенности полевых транзисторов

Полевые транзисторы имеют особый принцип работы — ток в этом случае проходит только по одной полярности. По типу устройства эти приборы можно разделить на несколько видов: устройства с управляющим p-n переходом, приборы, имеющие изолированный затвор, транзисторы с устройством металл-диэлектрик-проводник.

Продать транзисторы

Главная особенность полевых устройств — низкий процент потребления энергии. Для них характерна продолжительная работа от небольших аккумуляторов. В таком режиме они могут функционировать больше года. Из-за этого полевые транзисторы активно используют для производства современной электроники. Например, мобильных устройств, пультов дистанционного управления и иного цифрового оборудования. Для этих приборов полевой транзистор считается наиболее выгодным.

Устройство состоит из трех главных элементов — исток, сток и затвор. Исток и сток выполняют функцию генерирования и приёма носителей электрического заряда. Сам затвор помогает управлять током, который проходит через весь полевой транзистор. Сегодня в аппаратуре используются транзисторы полевого типа с p-n-переходом и приборы с изолированный затвором.

◄ Назад к новостям

Похожие статьи

Транзисторы – источник драгметаллов

Транзисторы-радиоэлектроника и другие сферы применения

Поиск радиодеталей с содержанием драгметалла

Оставьте заявку на обратный звонок, и мы Вам перезвоним.

Зачем нужны транзисторы

Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов.

Что означает название «транзистор»

Транзистор не сразу получил такое привычное название. Первоначально, по аналогии с ламповой техникой его называли полупроводниковым триодом. Современное название состоит из двух слов. Первое слово – «трансфер», (тут сразу вспоминается «трансформатор») означает передатчик, преобразователь, переносчик. А вторая половина слова напоминает слово «резистор», — деталь электрических схем, основное свойство которой электрическое сопротивление.

Именно это сопротивление встречается в законе Ома и многих других формулах электротехники. Поэтому слово «транзистор» можно растолковать, как преобразователь сопротивления.  Примерно так же, как в гидравлике изменение потока жидкости регулируется задвижкой. У транзистора такая «задвижка» изменяет количество электрических зарядов, создающих электрический ток. Это изменение есть не что иное, как изменение внутреннего сопротивления полупроводникового прибора.

Усиление электрических сигналов

Наиболее распространенной операцией, которую выполняют транзисторы, является усиление электрических сигналов. Но это не совсем верное выражение, ведь слабый сигнал с микрофона таковым и остается.

Усиление также требуется в радиоприеме и телевидении: слабый сигнал с антенны мощностью в миллиардные доли ватта необходимо усилить до такой степени, чтобы получить звук или изображение на экране. А это уже мощности в несколько десятков, а в некоторых случаях и сотен ватт. Поэтому процесс усиления сводится к тому, чтобы с помощью дополнительных источников энергии, полученной от блока питания, получить мощную копию слабого входного сигнала. Другими словами маломощное входное воздействие управляет мощными потоками энергии.

Усиление в других областях техники и природе

Такие примеры можно найти не только в электрических схемах. Например, при нажатии педали газа увеличивается скорость автомобиля. При этом на педаль газа нажимать приходится не очень сильно – по сравнению с мощностью двигателя мощность нажатия на педаль ничтожна. Для уменьшения скорости педаль придется несколько отпустить, ослабить входное воздействие. В этой ситуации мощным источником энергии является бензин.

Такое же воздействие можно наблюдать и в гидравлике: на открытие электромагнитного клапана, например в станке, энергии, идет совсем немного. А давление масла на поршень механизма способно создать усилие в несколько тонн. Это усилие можно регулировать, если в маслопроводе предусмотреть регулируемую задвижку, как в обычном кухонном кране. Чуть прикрыл — давление упало, усилие снизилось. Если открыл побольше, то и нажим усилился.

На поворот задвижки тоже не требуется прилагать особых усилий. В данном случае внешним источником энергии является насосная станция станка. И подобных воздействий в природе и технике можно заметить великое множество. Но все-таки нас больше интересует транзистор, поэтому далее придется рассмотреть…

Усилители электрических сигналов

В большинстве усилительных схем транзисторы или электронные лампы используются как переменный резистор, сопротивление которого изменяется под действием слабого входного сигнала. Этот «переменный резистор» является составной частью электрической цепи постоянного тока, которая получает питание, например, от гальванических элементов или аккумуляторов, поэтому в цепи начинает протекать постоянный ток. Начальное значение этого тока (входного сигнала еще нет) устанавливается при настройке схемы.

Под действием входного сигнала внутреннее сопротивление активного элемента (транзистора или лампы) изменяется в такт входному сигналу. Поэтому постоянный ток превращается в переменный, создавая на нагрузке мощную копию входного сигнала. Насколько точной будет эта копия, зависит от многих условий, но об этом разговор будет позже.

Действие входного сигнала очень напоминает упомянутые выше педаль газа или задвижку в гидросистеме. Чтобы разобраться в том, что же является такой задвижкой в транзисторе, придется рассказать, хотя бы очень упрощенно, но верно и понятно о некоторых процессах в полупроводниках.

Электропроводность и строение атома

Электрический ток создается за счет движения электронов в проводнике. Для того, чтобы разобраться, как это происходит, придется рассмотреть строение атома. Рассмотрение, конечно, будет максимально упрощенное, даже примитивное, но позволяющее вникнуть в суть процесса, не более, чем нужно для описания работы полупроводников.

В 1913 году датский физик Нильс Бор предложил планетарную модель атома, которая показана на рисунке 1.

Рисунок 1. Планетарная модель атома

Согласно его теории атом состоит из ядра, которое, в свою очередь, состоит из протонов и нейтронов. Протоны являются носителями положительного электрического заряда, а нейтроны электрически нейтральны.

Вокруг ядра по орбитам вращаются электроны, электрический заряд которых отрицательный. Количество протонов и электронов в атоме одинаково, и электрический заряд ядра уравновешивается общим зарядом электронов. В таком случае говорят, что атом находится в состоянии равновесия или электрически нейтрален, то есть не несет положительного или отрицательного заряда.

Если атом потеряет электрон, то его электрический заряд становится положительным, а сам атом в этом случае становится положительным ионом. Если атом присоединяет к себе чужой электрон, то его называют отрицательным ионом.

На рисунке 2 показан фрагмент периодической таблицы Менделеева. Обратим внимание на прямоугольник, в котором находится кремний (Si).

Рисунок 2. Фрагмент периодической таблицы Менделеева

В правом нижнем углу находится столбик цифр. Они показывают, как распределены электроны по орбитам атома, — нижняя цифра самая ближняя к ядру орбита. Если внимательно приглядеться к рисунку 1, то с уверенностью можно сказать, что перед нами атом кремния с распределением электронов 2, 8, 4. Рисунок 1 объемный, на нем почти видно, что орбиты электронов сферические, но для дальнейших рассуждений можно считать, что они находятся в одной плоскости, и все электроны бегают по одной дорожке, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Латинскими буквами на рисунке отмечены оболочки. В зависимости от количества электронов в атоме их количество может быть разным, но не более семи: K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 50, P = 72, Q = 98. На каждой орбите может находиться определенное количество электронов. Например, на последней Q целых 98, меньше можно, больше нельзя. Собственно на это распределение в плане нашего рассказа можно внимания не обращать: нас интересуют только электроны, расположенные на внешней орбите.

Конечно, на самом деле все электроны вращаются вовсе не в одной плоскости: даже 2 электрона, которые находятся на орбите с именем K, вращаются по сферическим орбитам, расположенным очень близко. А что уж говорить об орбитах с более высокими уровнями! Там такое происходит… Но для простоты рассуждений будем считать, что все происходит в одной плоскости, как показано на рисунке 3.

В этом случае даже кристаллическую решетку можно представить в плоском виде, что облегчит понимание материала, хотя на самом деле все намного сложней. Плоская решетка показана на рисунке 4.

Рисунок 4.

Электроны внешнего слоя называют валентными. Именно они и показаны на рисунке (остальные электроны для нашего рассказа значения не имеют). Именно они участвуют в соединении атомов в молекулы, и при создании разных веществ определяют их свойства.

Именно они могут отрываться от атома и свободно блуждать, а при наличии некоторых условий создавать электрический ток. Кроме того, именно во внешних оболочках происходят те процессы, в результате которых получаются транзисторы – полупроводниковые усилительные приборы.

Ранее ЭлектроВести писали, что дожди могут стать новым источником возобновляемой и предельно дешевой энергии: ученые из Гонконга придумали новый тип электрогенератора с высоким КПД и удельной мощностью в тысячу раз большей, чем у существовавших до сих пор других подобных устройств. Их изобретение позволяет получать из падения одной капли воды с высоты 15 см напряжение свыше 140 вольт, а энергии этого падения хватит для питания 100 небольших светодиодных ламп.

По материалам: electrik.info.

Что такое транзистор и для чего он используется?

Автор Джон Ава-абуон

Опубликовано 05 июля 2022 г.

Делиться Твитнуть Делиться Делиться Делиться Электронная почта

Эти крошечные электронные компоненты жизненно важны для устройств, которые мы знаем и любим сегодня.

Транзисторы — одно из самых важных изобретений 20-го века. Вы можете найти их почти в каждом электронном устройстве, от радиоприемников до телевизоров и компьютеров. Но что такое транзистор и как он работает?

Что такое транзистор?

Транзистор представляет собой электронное устройство с тремя выводами, которое усиливает или переключает электронные сигналы. Его основными компонентами являются два полупроводниковых материала, обычно кремний, с противоположными свойствами, известные как p-тип и n-тип.

Когда два материала соединяются вместе, они образуют барьер истощенного слоя. Этот слой действует как переключатель, позволяя электрическому току протекать или не протекать, в зависимости от напряжения, приложенного к третьему выводу, известному как затвор.

Транзисторы присутствуют почти во всех электронных устройствах и являются важными компонентами интегральных схем или микросхем. Изобретенные в 1947 году Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли из Bell Laboratories, транзисторы произвели революцию в электронике, сделав возможными более компактные, дешевые и более надежные устройства.

Транзисторы состоят из трех основных частей:

• База
• Коллектор
• Эмиттер

Базовая клемма управляет потоком тока между двумя другими клеммами. Коллектор собирает ток, идущий от базы, а эмиттер излучает ток от коллектора.

Транзисторы

могут работать как усилители или переключатели. Транзистор увеличивает ток, протекающий через него, когда используется в качестве усилителя. Транзисторы могут включать или выключать ток при использовании в качестве переключателя.

Как работает транзистор?

Работа транзистора очень проста. Когда ток не протекает через базу, транзистор находится в выключенном состоянии. Это означает, что через клеммы коллектора и эмиттера не может протекать ток.

При подаче тока на клемму базы транзистор переходит во включенное состояние. Это позволяет току течь через клеммы коллектора и эмиттера. Величина тока, который может протекать через транзистор, зависит от величины, подаваемой на базовую клемму.

Что делают транзисторы? Применение транзисторов

Транзисторы

используются в различных электронных устройствах и имеют широкий спектр применения.

Чипы компьютерной памяти

Одним из наиболее распространенных применений транзисторов являются чипы компьютерной памяти. Эти чипы хранят информацию в виде электрических зарядов, а транзисторы действуют как крошечные переключатели, которые могут включать и выключать заряды. Это делает их идеальными для хранения данных, поскольку они могут хранить множество информации в компактном пространстве. Кроме того, они быстрые, что важно для компьютеров, которым необходимо быстро получать доступ к большим объемам данных.

Переключатели

Транзисторы

часто используются в качестве переключателей, поскольку они быстро включаются и выключаются. Это делает их идеальными для цифровых цепей, где они могут с большой точностью управлять потоком электричества.

Усилители

Еще одно применение транзисторов — усилители. Усилители берут слабый электрический сигнал и усиливают его, делая его сильнее. Первое коммерческое применение транзисторов было в слуховых аппаратах и ​​карманных радиоприемниках. Сегодня транзисторы используются во множестве приложений для усиления звука, например, в стереосистемах и усилителях музыкальных инструментов.

Цифровые логические схемы

Транзисторы

также используются в цифровых логических схемах. Цифровые логические схемы являются строительными блоками цифровой электроники, такой как компьютеры и сотовые телефоны. Эти схемы используют транзисторы для выполнения булевых логических операций, которые являются основой для всех цифровых вычислений.

Транзисторы — строительные блоки современной электроники

Мы прошли долгий путь с тех пор, как в 1947 году был изобретен первый транзистор. Сегодня транзисторы можно найти во всем, от сотовых телефонов до автомобилей, и они играют важную роль в нашей жизни.

Хотя вы, возможно, и не задумываетесь о них, транзисторы находятся за кулисами, следя за тем, чтобы ваш телефон звонил, ваша машина заводилась, а ваше любимое шоу шло по телевизору. Надеюсь, это помогло вам лучше понять один из самых фундаментальных компонентов всей электроники.

Что такое транзистор? | Живая наука

Живая наука поддерживается своей аудиторией. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот почему вы можете доверять нам.

Переключатель «логическое исключающее ИЛИ» (Изображение предоставлено Робертом Кулманом)

Транзисторы — это крошечные переключатели, которые могут активироваться электрическими сигналами. Они являются основными строительными блоками микрочипов и примерно определяют разницу между электрическими и электронными устройствами. Они проникают во многие аспекты нашей повседневной жизни, от пакетов из-под молока до ноутбуков, демонстрируя, насколько они полезны.

Как работает транзистор?

Традиционный механический переключатель включает или отключает подачу электроэнергии путем физического соединения (или отключения) двух концов провода. В транзисторе сигнал говорит устройству либо проводить, либо изолировать, тем самым разрешая или запрещая поток электричества. Это свойство действовать как изолятор в одних обстоятельствах и как проводник в других является уникальным для особого класса материалов, известных как «полупроводники».

Прежде чем мы углубимся в секрет того, как работает это поведение и как его использовать, давайте немного поймем, почему эта триггерная способность так важна.

Первыми переключателями, активируемыми сигналом, были реле. Реле использует электромагнит для переключения магнитного переключателя. Здесь мы видим два типа реле: в одном сигнал включает переключатель; другой, где сигнал выключает переключатель:

Реле (Изображение предоставлено Робертом Кулманом)

Чтобы понять, как переключатели, запускаемые сигналом, позволяют выполнять вычисления, сначала представьте себе батарею с двумя переключателями и светом. Есть два способа подключить их. В последовательном соединении оба переключателя должны быть включены, чтобы свет загорелся. Это называется поведением «логическое И»:

Переключатель «логическое И» (Изображение предоставлено Робертом Кулманом)

Параллельно один или оба переключателя должны быть включены, чтобы свет включился. Это называется поведением «логическое ИЛИ»:

Переключатель «логическое ИЛИ» (Изображение предоставлено Робертом Кулманом)

Что, если мы хотим, чтобы свет включал на , если , либо переключатель включен, но выключен , если оба переключателя или вкл? Такое поведение называется «логическое XOR» для «исключающего ИЛИ». В отличие от И и ИЛИ, это невозможно добиться поведения XOR с помощью переключателей включения/выключения … то есть, если у нас нет каких-либо средств запуска переключателя с помощью сигнала от другого переключателя. Вот релейная схема, которая выполняет поведение XOR:

Переключатель «логического XOR» (Изображение предоставлено Робертом Кулманом)

Понимание того, что поведение XOR — это то, что позволяет нам «нести 10» при выполнении сложения, становится ясно, почему сигнал запускает переключатели так важны для вычислений. Подобные схемы могут быть построены для всех видов вычислений, включая сложение, вычитание, умножение, деление, преобразование между двоичным (с основанием 2) и десятичным (с основанием 10) и так далее. Единственным ограничением нашей вычислительной мощности является количество переключателей, запускаемых сигналом, которые мы можем использовать. Все калькуляторы и компьютеры достигают своей мистической силы с помощью этого метода.

За счет обратной петли сигналов определенные виды памяти также становятся возможными благодаря переключателям, запускаемым сигналом. Хотя этот метод хранения информации уступил место магнитным и оптическим носителям, он по-прежнему важен для некоторых современных компьютерных операций, таких как кэширование.

Релейные компьютеры

Хотя реле использовались с момента открытия электромагнита в 1824 году, особенно после изобретения телеграфа в 1837 году, они не использовались для вычислений до 20-го века. Известные релейные компьютеры включали Z1-Z3 (1938-1941) и Harvard Marks I и II (1944 и 1947). Проблема с реле заключается в том, что их электромагниты потребляют много энергии, и вся эта потраченная впустую энергия превращается в тепло. Для этого релейные компьютеры нуждаются в интенсивном охлаждении. Кроме того, реле имеют движущиеся части, поэтому они подвержены поломке.

Вакуумные лампы

Преемником реле стала вакуумная лампа. Вместо того, чтобы полагаться на магнитный переключатель, эти трубки полагались на «термоэлектронный эффект» и напоминали тусклые лампочки. Вакуумные лампы разрабатывались параллельно с лампочками на протяжении 19-го века.го века и впервые были использованы в усилительной схеме в 1906 году. Хотя в них не было движущихся частей, их нити накала работали только до перегорания, а их конструкция из запечатанного стекла была подвержена другим причинам выхода из строя.

Понять, как усиливает звук вакуумная лампа, так же просто, как понять, что динамик — это не более чем кусок ткани, который двигается вперед и назад в зависимости от того, включены или выключены провода за ним. Мы можем использовать маломощный сигнал для работы с очень большим динамиком, если подадим сигнал на переключатель, запускаемый сигналом. Поскольку электронные лампы работают намного быстрее, чем реле, они могут соответствовать частотам включения и выключения, используемым в человеческой речи и музыке.

Первым программируемым компьютером, использующим электронные лампы, был Colossus 1943 года, созданный для взлома кодов во время Второй мировой войны. В нем было более 17 000 трубок. Позже ENIAC 1946 года стал первым электронным компьютером, способным решать большой класс численных задач, также имеющим около 17 000 ламп. В среднем одна трубка выходила из строя каждые два дня, и на ее поиск и замену уходило 15 минут.

Наконец-то транзисторы!

Транзисторы (портманто « транс миттер» и «рез istor ») полагаются на причуду квантовой механики, известную как «электронная дыра». Дырка — это отсутствие электрона в месте, где он мог бы существовать в полупроводниковом материале. При подаче электрического сигнала на транзистор создаются электрические поля, которые заставляют дырки и электроны поменяться местами. Это позволяет областям транзистора, которые обычно изолируют, проводить (или наоборот). Все транзисторы полагаются на это свойство, но разные типы транзисторов используют его по-разному.

Первый «точечный» транзистор появился в 1947 году благодаря работе Джона Бардина, Уолтера Браттейна и Уильяма Шокли. Имейте в виду, что электрон был открыт только в 1878 году, а первая квантовая гипотеза Макса Планка была выдвинута только в 1900 году. Кроме того, высококачественные полупроводниковые материалы стали доступны только в 1940-х годах.

Точечные транзисторы вскоре были заменены транзисторами с «биполярным переходом» (BJT) и транзисторами с «полевым эффектом» (FET). И BJT, и FET полагаются на практику, известную как «допинг». Легирование кремния бором создает материал с большим количеством электронных дырок, известный как кремний «P-типа». Точно так же легирование кремния фосфором создает материал с большим количеством электронов, известный как кремний «N-типа». BJT состоит из трех чередующихся слоев кремния, поэтому имеет конфигурацию «PNP» или «NPN». Полевой транзистор изготавливается путем вытравливания двух лунок одного типа кремния в канал другого, поэтому он имеет либо «n-канальную», либо «р-канальную» конфигурацию. PNP-транзисторы и n-канальные транзисторы функционируют аналогично реле и лампам «сигнал включает включение»; Точно так же NPN-транзисторы и p-канальные транзисторы функционируют аналогично реле и лампам «сигнал выключает».

Транзисторы изучались намного лучше, чем электронные лампы; настолько, что ни одна технология еще не превзошла их; они все еще используются сегодня.

Интегральные схемы и закон Мура

Первый транзисторный компьютер был построен в 1953 году Манчестерским университетом с использованием 200 транзисторов с точечным контактом, во многом в стиле более ранних релейных и ламповых компьютеров. Этот стиль подключения отдельных транзисторов вскоре вышел из практики благодаря тому факту, что биполярные и полевые транзисторы можно изготавливать в интегральных схемах (ИС). Это означает, что один блок кристаллического кремния можно обрабатывать особым образом, чтобы вырастить несколько транзисторов с уже установленной проводкой.