Bagaimana Sebuah Transistor Bekerja

Pikiran Anda mengandung sekitar 100 miliar sel yang disebut neuron — saklar kecil yang memungkinkan Anda berpikir dan mengingat kembali berbagai hal. PC juga mengandung miliaran “sinapsis” yang diperkecil. Mereka disebut transistor dan diproduksi menggunakan silikon, komponen ramuan yang biasa ditemukan di pasir. Transistor telah memperbarui perangkat keras sejak pertama kali dibayangkan lebih dari 50 tahun yang lalu oleh John Bardeen, Walter Brattain, dan William Shockley. Apa pun itu, apa yang mereka — dan bagaimana cara kerjanya?

Apa yang sebenarnya dilakukan oleh transistor?

Transistor sangat mendasar — ​​dan sangat tidak terduga. Kita harus mulai dengan bagian dasarnya. Transistor menurut pintarelektro.com adalah segmen elektronik yang diperkecil yang dapat melakukan dua pekerjaan yang berbeda. Ia bisa bekerja sebagai penambah atau pengalih:

Pada titik ketika mengisi sebagai penambah, dibutuhkan aliran listrik kecil ke satu sisi (aliran informasi) dan menciptakan aliran listrik yang jauh lebih besar (aliran hasil) di sisi lain. Seolah-olah, itu semacam pendukung saat ini. Itu sangat membantu dalam hal-hal seperti asisten pendengaran portabel, salah satu hal utama yang digunakan orang untuk transistor. Amplifier portabel memiliki sedikit penerima di dalamnya yang mendapat suara dari lingkungan umum Anda dan mengubahnya menjadi aliran listrik yang berfluktuasi.

Ini didorong menjadi transistor yang membantu mereka dan memaksa penguat kecil, sehingga Anda mendengar bentuk suara yang jauh lebih kuat di sekitar Anda. William Shockley, salah satu perancang transistor, pernah mengungkapkan penguat transistor kepada pengganti dengan cara yang semakin menghibur: “Jika Anda mengambil banyak pakan dan mengikatnya ke ekor keledai dan setelah itu menyala korek api dan ikat bara api menyala-nyala, dan jika Anda, pada saat itu memikirkan vitalitas yang habis saat ini oleh keledai dengan vitalitas yang dikonsumsi tanpa ada orang lain dalam menyalakan pertandingan, Anda akan memahami gagasan tentang intensifikasi.”

Transistor juga dapat mengisi sebagai saklar. Aliran listrik sederhana yang bergerak melalui satu bagian transistor dapat membuat aliran yang jauh lebih besar melalui bagian yang lain. Pada akhir hari, arus kecil beralih pada yang lebih besar. Ini pada dasarnya adalah bagaimana semua chip PC bekerja. Misalnya, chip memori berisi jutaan atau bahkan milyaran transistor, yang semuanya dapat dihidupkan atau dimatikan secara eksklusif.

Karena setiap transistor dapat dalam dua keadaan tertentu, ia dapat menyimpan dua angka unik, nol dan satu. Dengan miliaran transistor, sebuah chip dapat menyimpan miliaran nol dan satu, dan jumlah yang hampir sama dari angka dan huruf konvensional (atau karakter, seperti yang kita sebut). Progresif tentang ini dalam satu menit.

Bagaimana cara membuat transistor?

Transistor diproduksi menggunakan silikon, komponen ramuan yang ditemukan di pasir, yang biasanya tidak mengarahkan daya (itu tidak memungkinkan elektron untuk bergerak melewatinya tanpa masalah sama sekali). Silikon adalah semikonduktor, yang menyiratkan itu bukan saluran (sesuatu seperti logam yang memungkinkan daya mengalir) atau penutup (sesuatu seperti plastik yang menghentikan aliran daya).

Jika kami memperlakukan silikon dengan kontaminasi (prosedur yang dikenal sebagai doping), kami dapat menyebabkan silikon melanjutkan secara alternatif. Jika kita menggunakan silikon dengan komponen zat arsenik, fosfor, atau antimon, silikon meningkatkan beberapa elektron “bebas” tambahan — yang dapat mengalirkan aliran listrik — sehingga elektron akan mengalir keluar darinya dengan lebih normal.

Karena elektron memiliki muatan negatif, silikon yang diperlakukan di sepanjang garis ini disebut tipe-n (jenis negatif). Kita juga dapat menggunakan silikon dengan polusi yang berbeda, misalnya boron, galium, dan aluminium. Silikon yang diperlakukan di sepanjang garis ini memiliki lebih sedikit dari elektron “bebas” tersebut, sehingga elektron yang berada di dekat material akan mengalir ke dalamnya. Kami menyebutnya jenis p silikon (jenis positif).

Dengan cepat, secara sepintas, penting untuk dicatat bahwa tidak satu pun dari tipe ns atau silikon tipe-p yang benar-benar memiliki muatan dalam dirinya sendiri: keduanya secara elektrik tidak memihak. Fakta-fakta menegaskan bahwa silikon tipe-n memiliki elektron “bebas” ekstra yang memperluas konduktivitasnya, sedangkan silikon tipe-p memiliki lebih sedikit elektron bebas, yang membantu memperluas konduktivitasnya dengan cara yang sebaliknya.

Untuk setiap situasi, konduktivitas tambahan berasal dari memasukkan partikel kontaminasi non-partisan (tidak bermuatan) ke silikon yang tidak bias pada awalnya — dan kita tidak dapat membuat muatan listrik entah dari mana! Klarifikasi yang semakin terperinci akan mengharuskan saya untuk menyajikan pemikiran yang disebut hipotesis band, yang merupakan smidgen masa lalu dari artikel ini. Yang harus kita ingat adalah bahwa “elektron tambahan” menandakan elektron bebas tambahan — elektron yang dapat bergerak secara terbuka dan membantu menyampaikan aliran listrik.

Sandwich silikon

Kami saat ini memiliki dua jenis silikon yang berbeda. Jika kita mengaturnya berlapis-lapis, membuat sandwich dari bahan tipe-p dan tipe-n, kita bisa membuat Berbagai jenis komponen elektronik yang bekerja dalam berbagai cara.

Asumsikan kita menggabungkan sedikit silikon tipe-n ke silikon tipe-p dan meletakkan kontak listrik di kedua sisi. Hal-hal yang memberi energi dan membantu mulai terjadi di persimpangan antara kedua bahan. Jika kita menyalakan arus, kita dapat membuat elektron bergerak melalui persimpangan dari sisi tipe-n ke sisi tipe-p dan keluar melalui sirkuit.

Ini terjadi mengingat fakta bahwa tidak adanya elektron pada sisi tipe-p dari persimpangan menarik elektron dari sisi tipe-n dan sebaliknya. Meskipun demikian, jika kita memutar arus, elektron tidak akan mengalir oleh imajinasi. Apa yang kami buat di sini dikenal sebagai dioda (atau penyearah). Ini adalah segmen elektronik yang memberikan jalur saat ini melalui akses hanya satu bantalan.

Ini berharga jika Anda perlu mengubah aliran listrik berputar (dua arah) menjadi aliran langsung (satu arah). Dioda juga dapat dibuat sehingga mereka memancarkan cahaya ketika daya melaluinya. Anda mungkin pernah melihat dioda pemancar cahaya ini (LED) pada komputer mini saku dan pertunjukan elektronik pada peralatan stereo stereo.

Bagaimana fungsi persimpangan transistor

Sekarang anggap kita menggunakan tiga lapisan silikon dalam sandwich kita daripada dua. Kita dapat membuat sandwich p-n-p (dengan potongan silikon tipe-n sebagai isian antara dua potongan tipe-p) atau sandwich n-p-n (dengan tipe-p di tengah-tengah dua potong tipe-n). Jika kita menggabungkan kontak listrik ke setiap dari tiga lapisan sandwich, kita dapat membuat bagian yang akan meningkatkan aliran atau menghidupkan atau mematikannya — pada akhirnya, sebuah transistor. Bagaimana kalau kita memahami bagaimana fungsinya karena transistor n-p-n.

Jadi kami mendengar apa yang kami katakan, kami harus menawarkan nama ke tiga kontak listrik. Kami akan menyebut dua kontak yang bergabung dengan dua bit silikon tipe-n yang diproduksi dan pengumpul, dan kontak yang bergabung dengan silikon tipe-p yang akan kami sebut pangkalan.

Pada titik ketika tidak ada arus mengalir dalam transistor, kita tahu silikon tipe-p adalah pemalu elektron (muncul di sini oleh sedikit di samping tanda-tanda, berbicara dengan muatan positif) dan dua bit silikon tipe-n memiliki tambahan elektron (diberikan oleh indikasi sedikit kurang, berbicara dengan muatan negatif).

Perspektif lain adalah menyatakan bahwa sementara tipe-n memiliki limpahan elektron, tipe-p memiliki bukaan di mana elektron seharusnya berada. Biasanya, bukaan pada demonstrasi dasar seperti penghalang, menjaga aliran arus kritis dari produsen ke pengumpul saat transistor dalam keadaan “mati”.

Transistor bekerja ketika elektron dan celah mulai bergerak melewati dua persimpangan antara silikon tipe-n dan tipe-p.

Kita harus menghubungkan transistor hingga daya. Anggaplah kita bergabung dengan tegangan positif sedikit ke pangkalan, membuat produsen dibebankan secara berlawanan, dan membuat otoritas dibebankan dengan tegas. Elektron ditarik dari produsen ke pangkalan — dan sesudahnya dari pangkalan ke otoritas. Transistor juga berubah ke status “on” -nya:

Hadiah kecil yang kita nyalakan di pangkalan membuat arus besar arus antara produsen dan pihak berwenang. Dengan mengubah sedikit info arus menjadi arus hasil yang sangat besar, demonstrasi transistor seperti intensifier. Bagaimanapun, itu juga bertindak seperti saklar secara bersamaan.

Ketika tidak ada hadiah ke pangkalan, di samping nol aliran arus antara otoritas dan produsen. Nyalakan basis hadiah dan arus arus utama. Jadi arus basis mengaktifkan dan mematikan seluruh transistor. Sebenarnya, transistor jenis ini disebut bipolar mengingat fakta bahwa dua jenis (atau “polaritas”) muatan listrik (elektron negatif dan kesenjangan positif) terlibat dengan membuat aliran aliran.

Kita juga dapat memahami transistor dengan mempertimbangkannya seperti beberapa dioda. Dengan basis positif dan negatif produsen, persimpangan basis-produsen menyerupai dioda satu sisi ke depan, dengan elektron bergerak satu arah melewati persimpangan (dari kiri ke langsung dalam grafik) dan celah terjadi sebaliknya (dari opsi ke kiri). Persimpangan otoritas dasar menyerupai dioda satu sisi sakelar. Tegangan positif dari otoritas mendapatkan sebagian besar elektron melalui dan ke sirkuit luar (namun beberapa elektron melakukan rekombinasi dengan celah di dasar).

Cara kerja transistor dampak medan (FET)

Semua transistor bekerja dengan mengendalikan perkembangan elektron, namun tidak semua dari mereka melakukannya dengan cara yang sama. Seperti transistor persimpangan, FET (transistor dampak medan) memiliki tiga terminal unik — namun mereka memiliki sumber nama (praktis setara dengan produsen), saluran (sebanding dengan otoritas), dan pintu (mirip dengan pangkalan). Dalam FET, lapisan silikon tipe-n dan tipe-p adalah dalang  dalam cara yang sedikit luar biasa dan ditutupi dengan lapisan logam dan oksida. Itu memberi kita gadget yang disebut MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor).

Terlepas dari kenyataan bahwa ada elektron tambahan di sumber dan saluran tipe-n, mereka tidak dapat keluar dari satu ke yang berikutnya karena bukaan di pintu tipe-p di tengahnya. Bagaimanapun, jika kita menghubungkan tegangan positif ke pintu, medan listrik dibuat di sana yang memungkinkan elektron mengalir dalam saluran tipis dari sumber ke saluran. “Dampak medan” ini memungkinkan arus untuk mengalirkan dan mengaktifkan transistor pada:

Bagaimana cara kerja transistor dalam menambahkan mesin dan PC?

Secara praktis, Anda tidak perlu mengetahui hal-hal ini tentang elektron dan bukaan kecuali jika Anda akan membuat chip PC secara profesional! Semua yang kamu tahu

Rekomendasi

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *