Kas yra procesoriaus tranzistorius?

Tranzistorius yra puslaidininkis įtaisas, kuris perjungia ir stiprina elektroninius signalus. Jame yra mažiausiai trys gnybtai, jungiantys jį prie elektroninės grandinės. Tranzistorius buvo išrastas šeštojo dešimtmečio pradžioje ir greitai pakeitė vakuuminius vamzdžius elektroniniuose prietaisuose. Šie įrenginiai dabar yra esminė beveik visų elektroninių prietaisų dalis, pavyzdžiui, kompiuterio centrinis procesorius (CPU). CPU tranzistorius paprastai yra integruotos grandinės dalis, nors jį taip pat galima įsigyti atskirai.

CPU tranzistoriaus gnybtai turi specifinius pavadinimus, priklausomai nuo tranzistoriaus tipo. Paprasto bipolinio tranzistoriaus gnybtai vadinami kolektorius, emitteriu ir baze. Srovė arba įtampa, kuri taikoma bazei, turi įtakos srovės srautui iš kolektoriaus į emiterį.

Tranzistoriaus pagrindo įtampa gali būti naudojama srovės srautui iš kolektoriaus į emiterį įjungti ir išjungti. Šio tipo tranzistorius yra jungiklis ir yra įprastas procesoriaus tranzistorių tipas, vadinamas loginiais vartais. Jungiklis paprastai neleidžia per jį tekėti srovei, nebent įtampa prie pagrindo viršija minimalią slenkstį. Įtampą prie pagrindo valdo kiti grandinės komponentai.

CPU tranzistorius taip pat gali būti stiprintuvas. Šio tipo tranzistorius naudoja pagrindo įtampą, kad galėtų valdyti srovės, tekančios per stiprintuvą, kiekį. Tai reiškia, kad nedidelis įtampos pokytis bazėje gali sukelti didelį įtampos skirtumą tarp kolektoriaus ir emiterio.

Tranzistoriai turi didelių pranašumų, palyginti su vakuuminiais vamzdžiais kompiuteriuose. CPU tranzistorius yra daug mažesnis nei jo vakuuminio vamzdžio ekvivalentas, todėl galima miniatiūrizuoti kompiuterius. Tranzistorių gamyba gali būti labiau automatizuota nei vakuuminių vamzdžių, o tai reiškia, kad tranzistoriai yra pigesni nei vakuuminiai.

Pirmąjį tranzistoriaus patentą 1925 m. pateikė Julius Edgaras Lilienfeldas, nors iš tikrųjų jis tokio įrenginio nesukonstravo. 1942 m. dirbdamas su Doplerio radaro sistema Herbertas Matare’as atrado puslaidininkių efektus. Tada technologija progresavo ir 1947 m., dirbdami AT&T Bell Labs, Walteris Brattainas ir Johnas Bardeenas atrado, kad germanio kristalas gali sustiprinti elektros srovę. Gordonas Tealas 1954 m. sukūrė pirmąjį „Texas Instruments“ silicio tranzistorių, o procesoriaus tranzistorius, kuris yra metalo oksido puslaidininkinis (MOS) tranzistorius, pirmą kartą buvo pastatytas „Bell Labs“ 1960 m.