ترانزیستور ها چطوركارمی كنند

ریزپردازنده ها به صورت یك جزء لاینفك در بسیاری از محصولاتی كه ما هرروزه از آن ها استفاده می كنیم در آمده اند , مانند تلویزیون , اسباب بازی ها , رادیو , و البته كامپیوترها ولی این ترانزیستورها هستند كه اجزای اصلی ریزپردازنده ها را تشكیل می دهند

ریزپردازنده‏ها به صورت یك جزء لاینفك در بسیاری از محصولاتی كه ما هرروزه از آن‏ها استفاده می‏كنیم در آمده‏اند‏، مانند تلویزیون‏، اسباب‏بازی‏ها‏، رادیو‏، و البته كامپیوترها‏. ولی این ترانزیستورها هستند كه اجزای اصلی ریزپردازنده‏ها را تشكیل می‏دهند‏.

در پایین‏‏ترین سطح خود‏، ممكن است ترانزیستورها به نظر ساده برسند‏. اما تولید آن‏ها عملاً به سال‏های سال تحقیقات كُشنده نیاز داشته است. تا پیش از ترانزیستورها‏، كامپیوترها به لامپ‏های خلاء و كلید‏های مكانیكی متكی بودند.‏ در سال ۱۹۵۸ تعدادی مهندس (‏كه یكی از آن‏ها به نام رابرت‏نویس‏، بعداً پایه‏گذار شركت اینتل شد‏) دست‏به‏دست هم دادند تا ۲‏ ترانزیستور را روی یك قطعه بلور سیلیكون بكارند و اولین مدار مجتمع را بسازند؛ چیزی كه به ساخت ریزپردازنده منجر شد‏.

ترانزیستورها در‏واقع كلیدهای قطع و وصلِ برق در ابعاد مینیاتوری هستند‏. اگر ریزپردازنده‏ را یك «ساختمان» در نظر بگیرید‏، ترانزیستورها، حكم آجری را دارند كه برای بنای این ساختمان باید روی‏هم‏ گذاشته شوند.

درست همانند یك كلید ساده‏ی چراغ‏، ترانزیستورها در دوحالت كار می‏كنند: حالت وصل، و حالت قطع. این حالت قطع یا وصل‏، یا خاموش و روشنِ ترانزیستورهاست كه امكان پردازش اطلاعات را فراهم می‏سازد‏.

● یك كلید ساده‏ی برقی چطور كارمی‏كند ؟

تنها چیزی كه كامپیوترها از آن سردر می‏آورند‏، سیگنال‏های الكتریكی است كه قطع و وصل می‏شوند‏. برای دركِ بهتر ترانزیستورها‏، لازم است بفهمید كه یك مدار قطع و وصل الكترونیكی چه‏طور كار می‏كند‏. مدارات قطع و وصل الكترونیكی از اجزای مختلفی تشكیل می‏شود. یكی‏، مسیر جریان است كه جریانِ الكتریكی عموماً از طریق یك سیم در آن گردش می‏كند.

دیگری‏، خودِ كلید یا سویچ است‏؛ وسیله‏ای كه گردش جریان الكتریكی را شروع و متوقف می‏كند، آن‏هم یا با بازگذاشتن مسیر جریان یا مسدود كردن آن. ترانزیستورها هیچ قطعه‏ی متحركی ندارند و تنها با علایم الكتریكی قطع و وصل می‏شوند. قطع و وصل شدنِ ترانزیستورها‏، كار ریزپردازنده‏ها را میسّر می‏سازد‏.

● ترانزیستور چطور از عهده‏ی اطلاعات برمی‏آید ؟

شمارنده‏ی باینری چیزی است كه فقط دارای دو حالت است‏، درست مانند ترانزیستور. حالت «وصل» ترانزیستور را با ۱ نشان می‏دهند و حالت قطع آن را با ۰‏. ردیف‏های مشخصی از الگوی ۱ها و ۰هایی كه به‏وسیله‏ی ترانزیستورهای متعدد تولید می‏شوند‏، می‏توانند نشان‏دهنده‏ی حروف‏، اعداد‏، رنگ‏ها‏، و خطوط باشند. به این می‏گویند دستگاه باینری.

(‏دستگاه باینری‏، یك روش شمارش است كه فقط از دو رقم ۰ و ۱ تشكیل شده است و تمام اعداد فقط با این دو رقم نمایش داده می‏شوند‏.)

● اسم خود را برحسب باینری هجی كنید

هر حرف الفبا یك معادل باینری دارد‏. در سمت چپ اسم JOHN و معادل باینری آن را می‏بینید. اطلاعات پیچیده‏تری را نیز می‏توان با حالت قطع و وصل یا حالتِ باینری ترانزیستور‏ها تولید نمود؛ مانند گرافیك‏، صوت‏، و ویدیو‏.

● نیمه‏هادی‏ها و جریان الكتریسته

با اضافه كردن چند نوع ناخالصی معین به سیلیكون یك ترانزیستور، ساختار بلورین آن تغییر‏می‏كند، و خاصیت هدایت الكتریسته‏ی آن بهتر می‏شود‏. اگر به سیلیكون، فلّز بور اضافه كنید، سیلیكونِ مثبت یا نوعِ P (P مخفّف Positive‏) تولید می‏شود كه فاقدِ الكترون است‏. اگر به سیلیكون، فلّز فسفر اضافه نمایند‏، سیلیكونِ منفی یا نوع N (‏N مخفّف Negative‏) به دست می‏آید كه شامل تعداد بسیار زیادی الكترون آزاد است.

● حالت‏های قطع و وصل یك ترانزیستور

الف) رانزیستورها از سه پایانه تشكیل می‏شوند‏: منبع‏، گیت‏‏، مخرج‏.

ب) در ترانزیستور نوع منفی‏، هم منبع و هم مخرج بار منفی دارند و روی توده‏ای از سیلیكون نوع مثبت را گرفته‏اند‏.

ج ) هنگامی كه ولتاژ مثبت به گیت وارد می‏شود‏، الكترون‏های موجود در سیلیكون نوع مثبت‏، جذبِ‌ منطقه‏ی زیرینِ گیت می‏شوند‏، و یك كانال الكترونیكی بین منبع و مخرج را شكل می‏دهند‏.

د) هنگامی كه ولتاژ مثبت به مخرج وارد می‏شود‏، الكترون‏ها از منبع جدا شده و به سمت مخرج می‏روند. در این حالت‏، ترانزیستور‏، وصل است.

ه) اگر ولتاژ از روی گیت برداشته شود‏، الكترون‏ها جذبِ منطقه‏ی واقع بین منبع و مخرج نمی‏گردند‏. مسیر جریان از بین می‏رود‏، و ترانزیستور به حالت قطع در‏می‏آید.

● ریزپردازنده‏ها چطور بر زندگی ما تاثیر می‏گذارند

كاركردِ باینری ترانزیستورها به پردازنده‏‏ها این قابلیت را می‏دهد كه مأموریت‏های بسیاری را انجام دهند، از یك نامه‏نگاری ساده تا ویرایش فایل‏های ویدیویی. ریزپردازنده‏ها به نقطه‏ای رسیده‏اند كه ترانزیستورها می‏توانند صدها میلیون دستورالعمل در ثانیه را روی یك تراشه‏ی واحد به اجرا در آورند‏. اتومبیل‏ها‏، تجهیزات پزشكی‏، تلویزیون‏ها‏،كامپیوترها‏، و حتا سفاین فضایی از ریزپردازنده‏ها استفاده می‏كنند. همه‏ی آن‏ها متكی به گردش اطلاعات باینری هستند كه به یُمنِ وجودِ ترانزیستور ممكن گشته است.