从一个晶体管到一台计算机(01-晶体管)

引言

当我们运行计算机跑程序的时候,或者玩电脑的时候,会不会觉得计算机是十分厉害,哇,它竟然可以执行如此复杂的程序,竟然可以完成如此多的功能。是不是会有一种感觉,计算机就像是一个魔法。但这可不是魔法,这可是计算机科学,这可是由一代又一代聪明的人们设计打造的。

        而我创造此系列的目的就是要来揭开计算机的“魔法”,让我们从零开始做出一台简单的计算机,从而更深入地了解计算机系统,难度不会很大,我会尽可能应用通俗的话语。同时,我水平有限,如有错误,欢迎评论区指正哦(づ●─●)づ。不定期更新~

 


晶体管

一、晶体管是什么

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晶体管(transistor)是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等,有时特指双极型器件),具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。晶体管作为一种可变电流开关,能够基于输入电压控制输出电流。与普通机械开关(如Relay、switch)不同,晶体管利用电信号来控制自身的开合,所以开关速度可以非常快,实验室中的切换速度可达100GHz以上。(来自百度百科) 

二、晶体管的内部构造以及其原理:

内部构造

基本构成单位:硅,硼,磷。

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硅与硅之间会形成稳定的共价键,从而使得电流无法通过。 

在解释晶体管之前有必要介绍一下二极管。

先来解释一波二极管

二极管相关视频

以上网址有视频╮( •́ω•̀ )╭

watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETkDlgrLkuJbvvIzlk7I,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16(图一) 

因为一些化学原因,P极会有空穴(可以让电子进入的一个位置),N极会有电子。电子和空穴都称为载流子,很明显,双方空穴和电子等载流子的浓度是有差异的。所以会引起扩散运动(官方称扩散电流)。图一就是扩散前的二极管图。

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由于扩散作用便会产生电场,电场又会阻碍电子的运动,最后达到电平衡。

二极管原理:施加正向电压,即电场线从P到N时,会抵消掉由扩散作用产生的电场,从而实现电子的自由移动,即完成了通路。而施加反向电压时,即电场线N到P 时,会加剧阻碍电子的运动,从而实现了断路。

晶体管的原理:

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(图一)

晶体管视频简介

如图一所示,晶体管就是由两个N极和一个P极所组成的器件,当接通P到N极的电路时能实现 

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(图二)

如图二所示,当P到N极接入电压时会使电子穿过P极从而实现电流的运动,从而实现了电流的控制。

晶体管的种类有很多,这只是其中的一种,NPN型晶体管,因为电子对电路响应更快,所以NPN型能运用于高频电流。

其他品种的晶体管还有很多,但在这里也就不多加赘述了,感兴趣的可以点击下方链接继续学习。

关于其他晶体管的相关视频

三、对晶体管的抽象

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当判断电路有电时,输入就可以输出。就像日常当中的水龙头一样,判断电路就是开关。 

四、晶体管的相关历史

开拓了整个电子器件领域,现在的手机,电脑等一系列电子产品均包含晶体管。晶体管的创造使得电路得以集成化发展,即密度更高,能在更小的空间中实现更复杂的线路。而晶体管的研制者,肖克利、巴丁和布拉顿三人,1956获得了诺贝尔物理学奖。

备注:以上图片为了方便解释,采用了视频截图,无版权冒犯之意

 

 

 

 

 

 

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傲世,哲

我还没有学会写个人说明!

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