human
Comment fonctionne un transistor et pourquoi est-il si important ? Selon un récent fil de discussion sur reddit, la plupart des gens ne savent pas ce qu'est un transistor, et apparemment le transistor est la pierre angulaire de la technologie moderne. Aider ! Explique comme si j'avais cinq ans.
gpt
D' autres ont fait Pourquoi à mort ( c'est - à - dire assez bien ) mais je vais essayer le Comment . ( TL;DR :: Un transistor permet à un fil « d'agir comme un bouton » pour contrôler la quantité d'énergie passant par un autre fil. ) Alors vous savez comment on dit que les atomes sont « principalement de l'espace vide » ? Eh bien il y a ces particules qui sont vraiment petites (protons, électrons, neutrons) mais qui occupent beaucoup d'espace autour d'elles. Toute la physique et la science mécanique et ainsi de suite concernent ces "affirmations" et la manière dont elles interagissent. Qu'est-ce que j'entends par revendication ? Vous pouvez vous approcher très près d'un petit feu, et même agiter votre main à travers la flamme d'une bougie, mais si vous construisez un grand feu de joie, il y a tellement de chaleur que vous ne pouvez pas vous en approcher. En effet, si votre feu est trop grand vous finissez par vous tenir debout dans le froid car la marge entre assez proche pour être chaud et trop proche pour être confortable devient inexploitable. Les particules revendiquent donc un espace plus grand qu'elles-mêmes. L'une de leurs principales revendications efficaces est la "charge". On parle de charges positives et négatives. Il s'avère que ces mots "positif" et "négatif" sont assez arbitraires. (Beaucoup affirment que lorsque Ben Franklin a attribué les mots, il les a inversés, mais c'est un autre sujet pour un autre jour.) Ainsi, un atome est un certain nombre de protons (charges positives) collés ensemble par des neutrons s'il y en a plus d'un parce que, euh , c'est comme ça que ça marche . (c'est-à-dire que nous ne savons vraiment pas pourquoi, au niveau ELI5, les neutrons sont nécessaires.) Et pour chaque proton, l'atome veut un électron correspondant. C'est parce que plus et moins s'attirent et veulent faire un gros zéro. D'un autre côté, la physique exige qu'il y ait des cercles (ou vraiment des "nuages") d'électrons autour de chaque morceau de substance positive si vous voulez que ce morceau soit stable et heureux. Le premier cercle doit être composé de deux électrons , puis tous les autres cercles doivent être composés de huit . Pourquoi huit ? Pourquoi l'exception pour deux ? Plus de choses qui sont vraies sans bonne raison ELI5. Ce conflit, le va-et-vient entre un plus un moins et deux ou huit, c'est ainsi que fonctionne toute la chimie. Quand vous voyez une molécule décrite, comme l'eau, H2O, elle peut être dessinée comme H-O-H. Les petits moins sont des paires d'électrons, un de chacune des lettres voisines. H , hydrogène , est un proton , donc il a un électron , qui n'est pas deux , donc il emprunte un électron à l' Oxygène donc son cercle / nuage est deux . L'oxygène est composé de huit positifs, il a donc huit électrons. Son nuage interne en utilise deux donc son nuage externe en a six, ce qui n'est pas huit. Il emprunte donc un électron à chacun des deux hydrogènes. Mais attendez ! L'hydrogène en emprunte un chacun pour en faire deux, et l'oxygène en emprunte deux, alors qu'est-ce que c'est que la blague, non ? Les électrons sont très rapides, alors ils sautent juste d'avant en arrière, faisant double emploi. Donc cette ligne est une connexion très dure, très réelle. C'est comme tricher, mais c'est permis. C'est comme être coincé à faire à la fois le grill et le chili lors d'un barbecue. Et c'est de la chimie de base. Maintenant, le silicium (et d'autres choses comme ça) sont des "semi-conducteurs". Ce ne sont pas de bons conducteurs, et ce ne sont pas de mauvais conducteurs, ils sont juste comme ça. Et donc " semi " . Meh. ( Notez que " meh " ici est relatif . Le silicium est _ bien _ meilleur conducteur que l' air ou le plastique , mais des choses comme l' or et le cuivre sont bien , bien meilleures . ) Et si nous regardions un cristal de silicium parfait , nous verrions un ensemble de lignes très ordonné. Et étant tout pur comme ça, il conduit à peine l'électricité (par rapport au cuivre, par exemple). C'est parce que chaque électron fait exactement son travail. Nous prenons donc ce silicium pur et le « dopons ». Nous le forçons à accepter certains atomes non-siliciés. Ces atomes ont juste un proton de trop ou un de trop peu, ce qui signifie qu'il y a un électron de trop ou un de trop peu. Ainsi, le bloc résultant a trop ou trop peu d'électrons. Trop et le blocage est négatif , Trop peu et le blocage est positif . Trop nombreux et il " a des électrons ( il peut partager ) " . Trop peu et il " a des trous ( qui peuvent accepter des électrons ) " . Quoi qu'il en soit, il y a maintenant plus de marge de manœuvre pour que les électrons glissent littéralement et le silicium est un bien meilleur conducteur que si chaque électron avait sa meilleure place. Alors que se passe-t-il lorsque nous écrasons deux de ces morceaux, un positif et un négatif, ensemble ? Eh bien, la partie positive « emprunte » les électrons de la partie négative et c'est heureux, mais c'est maintenant de nouveau une merde à laisser passer les électrons… dans une direction. C'est la magie ! Si je continue à mettre des électrons du côté négatif, cela peut continuer à les prêter au côté positif, et je peux les aspirer de la partie la plus éloignée du côté positif. Mais si je mets des électrons dans la partie positive, je rends encore plus impossible le déplacement des électrons. C'est bizarre, mais c'est une "diode". Maintenant, lorsque cette masse en deux parties est assise là, c'est intrinsèquement une correspondance de plus et de moins. Et quand je fais passer des électrons dans une partie et que je les aspire de l'autre partie, la quantité totale de plus et de moins de tout le bloc change. Donc je peux prendre cette diode et ajouter un _ troisième _ bloc de trucs qui est encore _ plus _ positif ou négatif que les deux premiers . Tant que je le mets de l'autre côté du "même genre de trucs". J'entends par là que je peux faire "Positif-négatif-positif" ou "Négatif-positif-négatif". Il doit y avoir trois couches et une doit être « plus solide » que les deux autres, d'où la lettre majuscule. Donc, après avoir fait ce sandwich à trois couches, quand j'aspire des électrons du centre (dans le cas Npn) ou que j'ajoute des électrons au centre (dans le cas Pnp), il y a cette diode entre la lettre majuscule et le centre qui fait le chose de diode normale. Mais maintenant, le deuxième bit magique. Au fur et à mesure que le centre reçoit plus d'électrons ajoutés/retirés, les deux extrémités avec le même dopage deviennent capables de "se voir". Comprenez qu'un bloc de silicium « Pp » ou « Nn » ne fera que transmettre les électrons après avoir gaspillé une partie de l'énergie sous forme de chaleur. Ainsi, lorsque vous alimentez l'interruption au milieu, les électrons commencent à pouvoir traverser tout le chemin. Plus vous stimulez le milieu, plus l'électricité peut passer de bout en bout. Si vous stimulez « suffisamment » le milieu, c'est comme si la pièce du milieu venait juste d'être enlevée. Alors qu'est-ce que cela signifie concrètement ? Aux faibles courants, un transistor est un amplificateur. Mettez un peu de puissance au centre et une puissance _ proportionnellement _ plus grande peut circuler de bout en bout . A des courants plus élevés, appelés "courant de saturation", le transistor devient un interrupteur marche-arrêt. Ainsi, les transistors de votre radio amplifient les minuscules signaux reçus par voie hertzienne en gros signaux nécessaires pour déplacer vos haut-parleurs et produire du son. Et les transistors de votre ordinateur, fonctionnant à saturation, peuvent faire de la "logique" parce qu'en utilisant des commutateurs en groupes, vous faites ce truc ET/OU/NON. Enfin, plus un transistor est petit, moins il faut mettre d'énergie sur cette partie centrale, et moins de chaleur est générée lorsque l'électricité circule de N-à-n ou de P-à-p. Ainsi, de gros transistors klaxonnants peuvent faire fonctionner des objets du monde réel (votre chaîne stéréo) et de nombreux petits transistors peuvent devenir un téléphone ou un ordinateur.