20.2 C
Athens
Κυριακή, 14 Απριλίου, 2024
ΑρχικήΟικονομίαΤεχνολογίαΗ σημασία του Τρανζίστορ στην εξέλιξη της τεχνολογίας

Η σημασία του Τρανζίστορ στην εξέλιξη της τεχνολογίας


Του Δαμιανού Λιακάκη,

Το τρανζίστορ (στα ελληνικά: κρυσταλλοτρίοδος) είναι μια από τις σπουδαιότερες εφευρέσεις του 20ου αιώνα, επειδή χωρίς αυτό δεν θα ήταν εφικτό να κατασκευαστούν πάρα πολλές συσκευές που αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινότητάς μας. Το 1947 οι John Bardeen, Walter Brattain και William Shockley καταφέραν και έφτιαξαν το πρώτο λειτουργικό τρανζίστορ στα Bell Labs. Για τις έρευνές τους πάνω στους ημιαγωγούς και την εφεύρεση των τρανζίστορ, οι τρεις τους μοιράστηκαν το βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1956.

Μόνο από το όνομα καταλαβαίνουμε τι κάνει ένα transistor, αφού αποτελείται από δυο συνδετικά το transfer και το resistor, δηλαδή μεταβαλλόμενή αντίσταση. Με αλλά λόγια, ένα τρανζίστορ καταφέρνει να μεταβάλλει την αντίστασή του και αυτό δίνει τη δυνατότητα για δυο βασικές λειτουργίες: τον διακόπτη και τον ενισχυτή. Χωρίζονται σε δυο κατηγορίες, τα διπολικά τρανζίστορ επαφής (BJT) και τα τρανζίστορ εκπομπής πεδίου (FET), που σε αυτά ανήκουν τα MOSFET, τα οποία δημιουργήθηκαν το 1959 από τον Mohamed Atalla και τον Dawon Kahng και χρησιμοποιούνται πολύ παραπάνω από τα υπόλοιπά ειδή.

Οι John Bardeen (αριστερά), William Shockley (κέντρο) και Walter Brattain (δεξιά). Πηγή εικόνας: wikipedia.org / Δικαιώματα χρήσης: AT&T / Φωτογράφος: Jack St. / Νέα Υόρκη

Πώς λειτουργούν τα τρανζίστορ;

Για να κατανοήσουμε τη λειτουργία του, απαραίτητο είναι να γνωρίζουμε τι είναι ο ημιαγωγός, αφού από αυτό αποτελείται το τρανζίστορ. Σίγουρα έχουμε ακούσει ότι κάποια υλικά επιτρέπουν στο ρεύμα να τα διαπεράσει, όπως είναι για παράδειγμα τα μέταλλα, και κάποια όχι, όπως είναι το ξύλο. Ωστόσο, υπάρχουν και οι ημιαγωγοί που αποτελούν κάτι το ενδιάμεσο. Χρειάζεται να γίνει μια διαδικασία που ονομάζεται ντόπινγκ για να μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ένα ημιαγωγό στα τρανζίστορ, έτσι ώστε να είναι πιο λειτουργικό. Το τρανζίστορ μπορούμε να το σκεφτούμε σαν μια βρύση, αφού εμείς μπορούμε να την ανοιγοκλείσουμε, αλλά και να ελέγξουμε τη ροή. Στην περίπτωση του τρανζίστορ, δηλαδή, ελέγχουμε το ρεύμα. Για τη λειτουργία του ως ενισχυτή καταφέρνουμε μέσω ενός μικρού ρεύματος να παράγουμε ένα μεγαλύτερο, δηλαδή να ενισχύσουμε το σήμα. Δεν γίνεται, όμως, να ενισχύουμε το σήμα όσο θέλουμε, καθώς υπάρχει ένα όριο που ονομάζεται κορεσμός. Το τρανζίστορ μάς επιτρέπει, ακόμα, να έχουμε ένα πάρα πολύ γρήγορο διακόπτη και αυτό χρειάζεται στους επεξεργαστές.

Πού υπάρχουν;

Τα τρανζίστορ έχουν καταφέρει να αλλάξουν τη ζωή των ανθρώπων σε τεράστιο βαθμό, αφού χωρίς αυτά δεν θα υπήρχαν συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά και αν υπήρχαν, θα ήταν τεράστιες και πρακτικά αδύνατον να χρησιμοποιηθούν. Το μέγεθος, αλλά και η ταχύτητά τους προσφέρουν τεράστιες δυνατότητες και έχουν συμβάλει αναμφίβολα στην Ψηφιακή Επανάσταση.

Τα τρανζίστορ που έχουμε σήμερα στους επεξεργαστές που διατίθενται στο εμπόριο έχουν μέγεθος 20 νανόμετρα (20×10∧(-9), για να καταλάβουμε το μέγεθος η ανθρώπινή τρίχα είναι 75×10∧(-6). Ο Gordon Moore, συνιδρυτής της εταιρείας Intel, το 1965 διατύπωσε μια θεωρία, ότι ανά 2 χρόνια θα διπλασιάζεται ο αριθμός των τρανζίστορ σε έναν επεξεργαστή. Η θεωρία αυτή ονομάστηκε «Νόμος του Μουρ» και ίσχυε μέχρι το 2014. To 1971 είχαμε 3.000 τρανζίστορς σε έναν επεξεργαστή, το 2000 είχαμε 40 εκατ. και το 2023 καταφέραμε να έχουμε 146 δις.

Τα τρανζίστορς μπορεί να υπάρχουν μόνα τους σαν ηλεκτρικά στοιχεία ή να αποτελούν κομμάτι ενός ολοκληρωμένου κυκλώματός μαζί με αλλά στοιχεία. Όπως αναφέραμε και νωρίτερα, υπάρχουν δυο κατηγορίες: τα BJT που χρησιμοποιούνται, κυρίως, ως ενισχυτές σήματος και τα FET, με την υποκατηγορία τους: τα MOSFET, που τα βρίσκουμε στους επεξεργαστές των Η/Υ, των κινητών, αλλά και σε πολλές άλλες συσκευές. Για αυτόν τον λόγο είναι το πιο πολυχρησιμοποιημένο είδος. Είναι κατανοητό ότι το τρανζίστορ αποτελεί μια από τις μεγαλύτερες εφευρέσεις, αφού κατάφερε και άλλαξε τον κόσμο σχεδόν σε όλους τους τομείς.


ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
  • What Is a Transistor?, builtin.com, διαθέσιμο εδώ
  • Transistor count, en.wikipedia.org, διαθέσιμο εδώ

 

TA ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΑΡΘΡΑ

Δαμιανός Λιακάκης
Δαμιανός Λιακάκης
Γεννημένος στην Αθηνά, σπουδάζει στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Τη συγκεκριμένη περίοδο ασχολείται με την ολοκλήρωση της διπλωματικής του εργασίας, που αποτελεί την κατασκευή ενός Μετατροπέα Πολλαπλών Εισόδων. Ενδιαφέροντά του είναι οι εκδρομές, οι ταινίες και η γυμναστική.