Tip:
Highlight text to annotate it
X
Bu telefonda yaklaşık 100 milyon transistör var, Bu bilgisayarda ise bir milyar
Transistöreler aslında her elektronik cihazda kullanılırlar: TV, radyo,
ve tamagotçi
Peki nasıl çalışırlar?
Aslında temel prensip çok basittir. Tıpkı bu anahtar gibi elektrik akışını
kontrol ederler
Anahtar açık buna "0" durumu da diyebiliriz yada kapalı, yani "1" durumu
Bilgiler bu şekilde, elektrik akımının oluşturduğu bitlerle yani 1 ve 0 larla anlık olarak işlenir
ve saklanır. Fakat bu anahtarın aksine transistörün hareketli bir
parçası yoktur.Ve insan kontrolüne ihtiyaç duymaz. Üstelik, transistör
bu anahtarı açıp kapamamdan çok daha hızlı çalışır. Son olarak
ve en önemlisi transistör inanılmaz derecede küçüktür.Tüm bunlar yarı iletkneler sayesinde mümkün.
Ya da daha doğrusu yarıiletkenler bilimi demeliyim.
Saf silikon bir yarıiletkendir, Yarıiletken yani elektriği yalıtkandan daha iyi iletir
fakat metaller kadar iyi değil. Çünkü silikon atomu 4 valans elektrona sahiptir
Bu 4 yakın komşusuyla bağ kurmak için olanak sağlar
Hidey ho there! G'day
Wasaaaaap!?
Böylece dörtyüzlü bir kristal yapsısını alır.
Bu bağlar içinde sıkışan elektronlar, bağlardan kurtulmak ve kaçmak için
az bir enerjiye ihtiyaç duyarlar. Yani az sayıda hareketli yüke sahip olmak
o atomu yarıiletken yapar.
Tüm bunlar yarıiletkenlerin gizli silahı olmadan mümkün olamaz -- doping.
Muhtemelen dopingi biliyorsunuz; performansı arttırmak için yapılan yabancı katkı.
Muhtemelen dopingi biliyorsunuz; performansı arttırmak için yapılan yabancı katkı.
Evet aslında işler aynen bu şekilde yürüyor, fakat atomik düzeyde.
İk tür doping var ve bunlar N tipi ve P tipi. N tipi yarıiletken üretmek için,
saf silikonu alır ve az miktarda 5 valans elektronlu bir madde ekleriz,
Fosfor gibi..
Bu kullanışlı çünkü fosfor silikonla aynı boyutta olduğu için kafese sığabilir
Fakat ekstra bir elektron getirir. Yani bu yarıiletkenin artık daha fazla hareketli yüke
sahip olduğu ve akımı daha iyi ileteceği anlamına gelir.
P tipi dopingde, kafese 3 valans elektronlu bir element eklenir.
Bor gibi... Ve yarıiletkende bir "delik" oluşur. Delik ;içinde elektron olması gereken
ama elektron olmayan bir boşluktur. Bu yinede silikonun iletkenliğini
arttırır çünkü elektronlar deliklerin arasında hareket edebilirler.
Şimdi etrafta dolaşan delikler hakkında konuşmak istiyorum
Çünkü onlardan çok az var. Elektron eksikliğinden dolayı molekül
pozitif yük gibi hareket eder. Bu nedenle P tipi yarıiletken bu şekilde adlandırılır
"P" pozitif anlamına gelir - Hareket eden ve akımı ileten bu delikler
birer yüktür
N tipi yarıiletkenlerin negatif yüklü P tipi yarıiletlenlerin ise pozitif
pozitif yüklü olmaları yanlış bir yaklaşımdır. Bu doğru değil, ikiside nötr
çünkü aynı sayıda elektron ve protona sahipler.
N ve P aslında sadece hareketli yükün işaretini belirtir.
Yani N tipinde negatif elektronlar hareket edebilirken,
P tipinde pozitif delikler hareket eder. Fakat ikiside nötrdür.
Transistör de hem N tipi ve P tipi yarıiletken birlikte kullanılırlar.
Yaygın olarak N tipi yanlarda P tipi ortadadır. Anahtarda olduğu gibi transistörde de
source(kaynak)ve drain(akaç) denilen iki tarafta iki bağlandı vardır.
Fakat mekanik bir buton yerine gate(kapı) denilen yarı iletkenden oksid katmanla
yalıtılmış üçüncü bir bağlantı vardır.
Bir transistr yapıldığında, N ve P tipi bölgeler yapılarını korumazlar
Elektronlar N tipi yarıiletkenden yayılarak, P tipi bölgedeki delikleri doldururlar.
to fill the holes.
Bu fakirleştirilimiş bölgeyi yaratır. Peki fakirleştirilen ne? -Hareket edebilen
yükler. Artık N tipi bölgede serbest elektron yoktur.
Neden? Çünkü elektronlar P tipi bölgedeki delikleri doldurdular.
Bu ilave elektronlar sayesinde P tipi bölge artık negatiftir. Bu önemli çünkü
artık P tipi bölge elektronları N tipi bölgeye doğru itecektir.
Yani fakirleştirilmiş bölge aslına transistörden akım akmasını engelleyen bir bariyerdir.
Yani transistör kapalıdır (off), yani açık bir anahtar gibi "0" durumundadır.
Transistörü açık konuma getirmek için gate'e küçük bir pozitif gerilim uygulanır.
Bu gerilim elektronları çeker ve fakirleştirilmiş bölgeyi küçültür ve
elektronlar bu iletken kanaldan geçmeye başlarlar.
Artık transistör açıktır içinden akım akar yani "1" durumundadır.
Bu kayda değer çünkü sadece bir kristalin özelliklerinden yararlanarak hareketli bir parçası
olmayan,çokdaha hızlı çalışan,küçük bir gerilimle aktif olabilen, bir anahtar oluşturabilmemizi
mümkün kılıyor.Üstelik anahtardan çok daha küçük boyutlarda...
Transistörler bugün sadece 22 nanometre genişliğinde yani yaklaış 50 atom boyutunda.
Ve Moore yasasına uygun bir şekilde gittikçe küçülüyorlar. Moore yasası, her iki
yılda bir çipin içine sığabilecek transistör sayısının iki katına çıktığını öngörür.
Fakat bunun bir limiti var , uçlar birbirine yalaştıkça, kuantum etkileri
önemli hale geliyor ve elektronlar diğer uca tünel oluşturabiliyor.Yani bu durumda elektonların
akmasını engelleyecek büyüklükte bir bariyer oluşması mümkün olmayabilir.
Bu geleceğin transistörleri için büyük bir problem. Muhtemelen bu sorunla 10 yıl içinde yüzleşeceğiz
Yani o zamana kadar transistörleri bildiğimiz şekilde iyileştirmeye çalışacağız.
#elektrikport.com | Mustafa Alper BALIM
#elektrikport.com | Mustafa Alper BALIM
www.alperbalim.com