Tranzystor

Najważniejszy wynalazek elektroniki. Malutki prąd steruje w nim dużym prądem. Dzięki temu tranzystor potrafi wzmacniać dźwięk, a miliardy tranzystorów w procesorze liczą, grają w gry i wyświetlają tę stronę.

Co to jest tranzystor?

Tranzystor to kran sterowany małym strumieniem. Mały prąd wpływający do bazy otwiera zawór, przez który płynie duży prąd z kolektora do emitera. Przesuń suwak i zobacz, jak mały strumień steruje dużym.

do bazy
przez kolektor

Tranzystor jako przełącznik

Malutki przycisk albo słaby sygnał z mikrokontrolera nie da rady zasilić żarówki czy silnika. Ale wystarczy, żeby włączyć tranzystor, a on przepuści duży prąd. Naciśnij przycisk.

0 mAprzez przycisk
0 mAprzez żarówkę

🤖
Tak robią robotyArduino daje na wyjściu tylko kilkanaście miliamperów. Żeby uruchomić silnik robota, steruje nim przez tranzystor.

Tranzystor jako wzmacniacz

Tranzystor nie musi być tylko włączony albo wyłączony. Gdy prąd bazy trochę rośnie, prąd kolektora rośnie dużo bardziej, i to w tym samym rytmie. Słaby sygnał z mikrofonu staje się mocny i porusza głośnikiem.

niebieska linia: sygnał z mikrofonu, fioletowa: sygnał do głośnika.

Bramki logiczne: tranzystory podejmują decyzje

Komputer rozumie tylko dwie rzeczy: 1 (jest napięcie) i 0 (nie ma napięcia). Z kilku tranzystorów-przełączników budujemy bramki, które odpowiadają na proste pytania. Wybierz bramkę i przełączaj wejścia A i B.

na wyjściu

Jak tranzystory liczą?

Z bramek budujemy sumator, czyli układ, który dodaje liczby zapisane zerami i jedynkami (w systemie dwójkowym). Kliknij bity, żeby ustawić dwie liczby, a sumator je doda. Żółta jedynka między klockami to przeniesienie: wędruje w lewo, tak jak przy dodawaniu pisemnym.

A
B

Każdy pomarańczowy klocek to sumator jednego bitu. Zbudowany jest z ok. 28 tranzystorów, więc cały ten układ ma ich ponad 100. Procesor w telefonie ma ich miliardy i wykonuje miliardy takich działań na sekundę.

🔢
System dwójkowyKażda kolejna pozycja jest warta dwa razy więcej: 1, 2, 4, 8. Liczba 1011 to 8 + 0 + 2 + 1 = 11.

Dlaczego tranzystor zmienił świat?

Pierwsze komputery zamiast tranzystorów miały lampy elektronowe: duże, gorące i często się psuły. Tranzystor robi to samo, ale jest malutki, szybki i prawie się nie zużywa. Przesuń suwak przez historię i zobacz, ile tranzystorów mieści się w jednym układzie.

🔬
MalutkiNajnowsze tranzystory mają rozmiary liczone w nanometrach. Na szerokości jednego włosa zmieściłoby się ich ponad tysiąc obok siebie.
⚡
BłyskawicznyTranzystor w procesorze przełącza się miliardy razy na sekundę. Nie ma żadnych ruchomych części, więc nic się w nim nie ściera.
🔋
Oszczędny i taniZużywa bardzo mało prądu, a robi się je miliardami naraz na jednym kawałku krzemu. Dlatego komputer zmieścił się w kieszeni, w telefonie.
📈
Prawo Moore'aW 1965 roku Gordon Moore zauważył, że liczba tranzystorów w układach regularnie się podwaja. Później ustalono, że dzieje się to mniej więcej co dwa lata, i przez ponad 50 lat to się sprawdzało.

Sprawdź się

Pięć pytań o tranzystorach. Kliknij odpowiedź, którą uważasz za dobrą.