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不起眼的晶体管是计算机及其工作方式中极为重要的部分。 实际上,每台计算机仅在处理器上就拥有数十亿个晶体管-第四代Intel Core处理器具有高达17亿个晶体管。 但是这些晶体管如何工作? 有趣的是,您可以自己构建计算机,但仍然不了解晶体管的工作原理。

当然,这就是我们编写本指南的原因。

思考晶体管的一种简单方法是,它们将处理器视为神经元对我们大脑的作用-小小的开关使人们能够思考和记住事件。 晶体管是由硅制成的,硅是沙子中发现的化学元素,它是50多年前发明的。

基础

保罗·唐尼| Flickr:http://bit.ly/2iYqIHw

实际上,晶体管工作原理非常简单。 在绝大多数情况下,晶体管可以完成以下两项操作之一:要么放大信号,要么用作开关。

当晶体管像放大器一样工作时,它基本上会吸收很小的电流,并将该电流增大很多。 这是一个非常重要的功能,尤其是在音频世界中-如果没有信号放大器,您将无法听到例如麦克风拾取的信号。

但是,如前所述,晶体管也可以用作开关-也就是说,它们只吸收很小的电流,并且该电流导致另一个更大的电流被输出。 这是计算机中最常见的晶体管,因为晶体管可以以两种状态之一存在,因此它们可以单独打开或关闭,因此可以用作1或0。在数十亿个晶体管上处理器,这些1和0的总和就是大量数据。 这就是为什么较新的计算机可以一次处理更多数据的原因-因为晶体管越来越小,所以更多的晶体管可以装在芯片上。

硅和三明治

如上所述,晶体管是由硅制成的,硅不能自然导电。 但是,如果我们使用砷或磷等化学元素来处理硅,则硅具有一些额外的电子元件,这意味着它可以更轻松地承载电流。 由于电子带有负电荷,因此经过这种处理的硅称为n型。

如果用硼等其他元素处理硅,附近的电子将流入其中而不是远离它-这称为p型。

这两种类型的硅按层组合在一起,本质上允许不同种类的电子组件工作。 例如,如果将n型和p型层叠,则电子将在一侧流动,而从另一侧流出。 这就是所谓的二极管。

当然,您可以选择使用三层而不是仅两层-本质上是制作硅三明治。 根据硅的分层方式,我们可以创建一些东西来放大电流或创建一个开关。 这些话听起来很耳熟吗?是的,那些硅三明治是晶体管。

闭幕

晶体管可用于广泛的应用中,并且是技术进步的基础。 它们也将越来越小-因此处理器将变得越来越强大。

什么是晶体管,它们如何工作?