트랜지스터는 어떻게 만들어 집니까?

사진:실리콘 웨이퍼. NASA Glenn Research Center(NASA-GRC)의 호의 사진.

트랜지스터에서 만들어진 실리콘,화학적 요소의 발견에 모래,일반적으로 보장하지 않 conductelectricity(허용하지 않는 전자 흐름을 통해 쉽게).실리콘 반도체,즉 ‘sneither 정말 aconductor(같은 금속할 수 있는 전기의 흐름)또 aninsulator(같은 것 플라스틱 중지하는 흐르는 전기). 경우우리는 불순물(도핑으로 알려진 프로세스)으로 실리콘을 처리,우리는 다른 방법으로 행동 할 수 있습니다. 면 우리는 실리콘 마약과 화학 요소 비소,인,또는 안티모니,실리콘 이익을 몇 가지 추가”무료”전자—사람을 운반할 수 있는 전류—그래서 전자 흐름을 것입 add devices 그것은 자연스럽게. 전자는 음전하를 띠기 때문에 silicontreated 이런 식으로 n 형(negativetype)이라고합니다. 우리는 또한 붕소,갈륨 및 알루미늄과 같은 다른 불순물로 실리콘을 도핑 할 수 있습니다. 실리콘 처리 이 방법은 적은 수의 사람들이”무료”전자서에서 전자,근처에 소재하는 경향이 있으로 흐니다. 우리는 이런 종류의 실리콘 p 형(긍정적 인 유형)이라고 부릅니다.

,신속하게 전달에서,그것의 중요한 참고도 n 유형 또는 p-형 실리콘 실제로는 청구에서 자체:모두는 전기적으로 중성이다. 그것은 사실 n 유형 실리콘은”무료”는 전자 증가 전도도는 동안,p-형 실리콘 적은 사람들의 무료 전자를 향상하는 데 도움이되는 전도성이 반대 방법입니다. 각각의 경우에는 추가 전도도에서 오는 추가립(비하)원자의 불순물 실리콘는 중립을 시작으로—그리고 우리는 할 수 없을 만들기 전기 요금이다. 좀 더 자세한 설명은 내가 아이디어라고 소개해야 할 것입니다.밴드 이론,이 기사의 범위를 조금 벗어납니다. 모든 우리는 기억해야는”여분의 전자”의 의미는 여분의 무료 전자—사람을 자유롭게 이동할 수 있습니다에 대한 도움을 수행하는 전류.

실리콘 샌드위치

우리는 이제 서로 다른 두 형식의 실리콘입니다. 우리가 그것들을 함께 넣는다면층,p 형 및 n 형 재료의 샌드위치를 만들면모든 종류에서 작동하는 다양한 종류의 전자 부품.

우리가 n 형 실리콘 조각을 p 형 실리콘 조각에 결합하고 양쪽에 전기 접점을 두었다고 가정 해보십시오. 흥미 진진하고 유용한물질들 사이의 교차점에서 일어나기 시작합니다. 우리가 전류를 돌리면 전자가 접합부를 통해 흐르게 할 수 있습니다.n 형 측에서 p 형 측으로 그리고 회로를 통해 밖으로. Thishappens 는 p 형 측의 전자 부족이 n 형 측에서 전자를 끌어 당기고 그 반대도 마찬가지이기 때문입니다. 그러나 전류를 역전 시키면 전자가 전혀 흐르지 않습니다. 우리가 여기서 만든 것을 다이오드(또는 정류기)라고합니다.그것은 전류가 한 방향으로 만 흐르게하는 전자 구성 요소입니다. 교류(양방향)전류를 돌리고 싶다면 유용합니다.직접(단방향)전류. 다이오드도 만들 수 있으므로 전기가 흐를 때 빛을 발합니다. 포켓 계산기의 발광 다이오드(Led)와 hi-fi 스테레오 장비의 electronicdisplays 를 보았을 것입니다.

접합 트랜지스터의 작동 원리

사진:일반적인 실리콘 PNP 트랜지스터(오디오 주파수 증폭기로 설계된 A1048).

이제 우리는 우리의 샌드위치 insteadof 두에 실리콘의 세 가지 레이어를 사용한다고 가정합니다. 우리는 할 수 있습 p-n-p 샌드위치(의 조각으로 n-typesilicon 으로 채우는 두 개의 조각 p-type)또는 n-p-nsandwich(p-입력 사이에 두 개의 슬라브 n-타입)으로 구성되어 있습니다. 는 경우 문 전기 연락처로 모든 세 가지 레이어의 샌드위치,우리가 canmake 구성 요소는 것 중 하나 증폭 현재 또는 전환 oroff—즉,트랜지스터입니다. 의 앤-p-n 트랜지스터의 경우에 어떻게 작동하는지 보자.

그래서 우리는 우리가 말하는 것을 알고,3 개의 전기 접점에 이름을 부여합시다. 우리는 n 형 실리콘의 두 접점에 결합 된 두 접점을 이미 터와 콜렉터라고 부르며 p 형 실리콘에 접점을두면베이스라고 부를 것입니다. 때 nocurrent isflowing 에서 트랜지스터,우리가 알고 있는 p-형 실리콘 단 ofelectrons(여기에 표시해 조금 플러스 표지판을 나타내는 positivecharges)그리고 두 가지의 유형 실리콘 추가 전자(보이는 작은 마이너스 표지판을 나타내는 부정적인 요금 별도).

의 또 다른 방법을 찾고 이 말은 동 n 유형 asurplus 의 전자,p-type 은 구멍을 electronsshould 니다. 일반적으로베이스의 구멍은 장벽처럼 작동하여 이미 터에서 컬렉터로 전류가 흐르는 것을 방지합니다.트랜지스터가”꺼짐”상태에있는 동안.

트랜지스터는 전자와 정공이 n 형과 p 형 실리콘 사이의 두 접합부를 움직이기 시작할 때 작동합니다.트랜지스터를 일부 전력까지 연결하도록하십시오. 우리가 작은 것을 붙인다 고 가정 해 봅시다.베이스에 긍정적 인 전압을 가하고 이미 터를 음전하로 만들고 콜렉터를 양전하로 만듭니다. 전자는에미터에서베이스로—그리고 나서베이스에서 컬렉터로 끌어 당깁니다. 과 트랜지스터 스위치를”on”상태:

은 현재 우리는 돌에 기초에 큰 currentflow 사이터 수집기. 작은 입력 전류를 큰 출력 전류로 돌리면 트랜지스터는 증폭기처럼 작동합니다. 그러나그것은 또한 동시에 스위치처럼 작동합니다. 전류가 없을 때베이스는 콜렉터와 테에 미터 사이에 전류가 거의 또는 전혀 흐르지 않습니다. 기본 전류를 켜면 큰 전류가 흐릅니다. 따라서베이스 전류는 전체 트랜지스터를 켜고 끕니다. 기술적으로,이러한 종류의 트랜지스터라고 양극 becausetwo 다른 종류(또는”극”)의 전기료(부정적인 전자 andpositive 홀)은 제작에 참여 현재의 흐름입니다.트랜지스터를 한 쌍의 다이오드처럼 생각하면 이해할 수 있습니다. 와 thebase 긍정적이고 부정적인 이미터,base-emitter 교차점은 다음과 같 앞으로 biaseddiode 으로,전자를 이동하에서 한 방향에서 교차점(왼쪽에서 오른쪽에서 다이어그램)및 구멍 반대 방향으로가는(오른쪽에서 왼쪽으로). 베이스 콜렉터조합은 역 바이어스 다이오드와 같습니다. 콜렉터의 양의 전압은전자를 통해 외부 회로로 끌어 당깁니다(일부 전자는베이스의 구멍과 재결합하지만).

어떻게 현장계 효과 트랜지스터(FET)의 작품

모든 트랜지스터의 작동을 제어하여 전자의 이동,butnot 그들 모두 그것을 동일한 방법입니다. 다음과 같이 접합 트랜지스터,a FET(전계 효과 트랜지스터)는 세 가지 다른 터미널—그러나 입니다 그들은보 이름을 원(와 유사한 이미터),배수(와 유사 thecollector),게이트(와 유사한 기초). FET 에서 n 형 및 p 형 실리콘의 층은 약간 다른 방식으로 배열되고 금속 및 산화물 층으로 코팅된다. 는 우리에게 주라고 하는 장치 aMOSFET(금속 산화물 반도체 FieldEffect 트랜지스터).

있지만 여분의 전자에서는 n-입력 소스와 드레인,그들은 흐름이 없어서 다른 하나 때문에 구멍에서 p-type 게이트 사이에 그들을. 그러나 우리가 포지티브를 게이트에 붙이면 거기에 전기장이 생성되어 전자가 소스에서 드레인으로 얇은 채널로 흐를 수 있습니다. 이”전계 효과”는 전류를 흐르게하고 트랜지스터를 켜게합니다:

완전성을 위해,우리가 할 수 note MOSFET 은 unipolartransistor 기 때문에 단 하나의 종류(“극성”)의 전기 요금에 참여하고 있습니다.

트랜지스터는 계산기와 컴퓨터에서 어떻게 작동합니까?

실제로,당신은이 물건 중 하나를 알 필요가 없습니다전자 및 구멍 당신이 가고 있지 않으면 생계를 위해 컴퓨터 칩을 설계하십시오! 당신이 알아야 할 모든 것 atransistor 같은 작품 증폭기 또는 스위치를 사용하여,작은 currentto 전환에 큰 하나입니다. 그러나 알아야 할 또 하나의 가치가 있습니다.이 모든 것이 컴퓨터가 저장하고 결정을 내리는 데 어떻게 도움이됩니까?

우리는 우리를 넣을 수 있습니다 몇 가지 트랜지스터 스위치를 만들기 위해 함께 somethingcalled 로직 게이트,비교 severalinput 류 및 제공 다양한 출력으로 결과입니다. 논리 게이트는 컴퓨터가 만들도록합니다.부울 대수학이라는 수학적 기법을 사용하여 매우 간단한 결정을 내립니다. 당신의 두뇌는 같은 방식으로 결정을 내립니다. 예를 들어”를 사용하여 입력”(는 것을 알고)날씨에 대해 당신이 무엇을 복도에서,당신은 결정을 내릴 수 있는 다음과 같이: “비가 내리고 우산이 있다면,나는 theshops 에 갈 것입니다.” 예를 들어 Boolean algebra 무엇을 사용하라고 하고”운영자”(단어 연산자는 그냥 조금의 수학적 용어당 것보다 더 복잡하다 그들은 정말). 만들 수 있습니다.다른 운영자와 비슷한 결정. “바람이 불거나 눈이 내리 쬐면 코트를 입을 것입니다.”또는 운영자를 사용하는 예입니다. 또는”비가 내리고 우산을 가지고 있거나 외투를 가지고 있다면 외출해도 괜찮습니다”는 어떻습니까? 및,또는 및 기타 연산자를 사용하여 nor,XOR,NOT 및 NAND 를 사용하면 컴퓨터가 이진수를 더하거나 비교할 수 있습니다.그 아이디어는 컴퓨터 프로그램의 기초 돌입니다:컴퓨터가 일을하도록하는 일련의 지침.

일반적으로 정션 트랜지스터는베이스 전류가 없을 때”꺼짐”이고베이스 전류가 흐를 때”켜짐”으로 전환됩니다. 즉,트랜지스터를 켜거나 끄기 위해 전류를 발생시킵니다. 그러나 이와 같은 트랜시스터는 논리 게이트로 연결될 수 있으므로 출력 연결이 입력에 다시 공급됩니다. 트랜지스터는베이스 전류가 제거 되더라도 계속 켜져 있습니다. 새로운베이스 전류가 흐를 때마다 트랜지스터가”뒤집히거나”꺼집니다. 남아에서 한 귀의 안정된 상태(또는 해제)할 때까지 다른 currentcomes 따라고 뒤집 다른 방법이다. 이 종류의 arrangementis 으로 알려진 플립-플롭 및 atransistor 로 simplememory 저장 장치로(해제의 경우)또는(그것 때 ‘son). 플립 플롭은 컴퓨터 메모리 칩 뒤에있는 기본 기술입니다.