Реклама:

сторами мощность незначительна, построенные на их основе компьютеры имели гораздо меньшие размеры и отличались более высокими быстродействием и эффективностью.

Рис. 1.1. Три основных компонента вакуумной трубки триода

Переход от вакуумных ламп к транзисторам положил начало тенденции к миниатюризации, которая продолжается и сегодня. Современные ноутбуки и даже карманные компьютеры, питающиеся от аккумуляторных батарей, имеют большую производительность вычислений, чем многие ранние системы, занимавшие целую комнату и потреблявшие неимоверное количество электроэнергии.

Несмотря на все многообразие типов, транзисторы состоят главным образом из кремния и германия, а также добавок определенного состава. Проводимость материала зависит от состава введенных примесей и может быть отрицательной, т.е. И-типа (при добавлении фосфора, в результате чего образуются свободные электроны), или положительной, Р-типа (при добавлении бора, в результате чего образуются "дырки", т.е. атомы с недостающими электронами). Материал обоих типов является проводником, позволяющим электрическому току выбирать любое направление. Однако при соединении материалов разных типов возникает барьер, в результате чего электрический ток определенной полярности течет только в одном направлении. Именно поэтому такой материал называется полупроводником.

Для создания транзистора материалы Р- и И-типа следует разместить "спиной друг к другу", т.е. поместить пластину одного типа между двумя пластинами другого типа. Если материал средней пластины обладает проводимостью Р-типа, то транзистор будет обозначен как ИРИ, а если И-типа — то как РИР.

В транзисторе ИРИ одна из пластин, на которую обычно подается отрицательный потенциал, называется эмиттером; средняя пластина называется базой, и последняя пластина, выполненная из того же материала, что и первая, называется коллектором. В транзисторах ИРИ эмиттер и коллектор выполнены из материала И-типа, а база — из материала Р-типа (рис. 1.2). База помещена над кремнием Р-типа, разделяющим эмиттер и коллектор, и отделена от него слоем двуокиси кремния. При обычных условиях между кремнием И- и Р-типа нет проводимости, что предотвращает поток электронов между эмиттером и коллектором. Когда на базу подается положительное напряжение, этот электрод создает поле, затягивающее электроны эмиттера и коллектора в кремний Р-типа, как бы превращая эту область в кремний И-типа. Это создает путь для перемещения электронов, т.е. электрический ток. Транзистор переводится во включенное состояние.

Транзистор РИР работает прямо противоположным образом. Для эмиттера и коллектора используется кремний Р-типа, а для базы — И-типа. Когда на базу подается отрицательное напряжение, создается поле, завлекающее электроны с эмиттера и коллектора в кремний И-типа, в результате чего возникает электрический ток и транзистор переходит во включенное состояние.

Рис. 1.2. Транзистор NPN в разрезе

Когда транзисторы PNP и NPN комбинируются в композицию триггера (т.е. переключателя), замыкаясь друг на друга, ток подается только при переключении транзистора из одного состояния в другое. Далее два транзистора поддерживают друг друга в этом состоянии в замкнутом контуре, используя минимальный ток. По этой причине практически все современные процессоры используют технологию CMOS (комплементарных МОП-транзисторов).


⇐ Предыдущая страница| |Следующая страница ⇒