Bóng bán dẫn và công nghệ hiện đại

Nếu như cơ thể của sinh vật trên trái đất được xây dựng từ hàng triệu tế bào, thì “cơ thể” của những thiết bị điện tử tiến hóa từ transistor – anh em của các bóng bán dẫn. Transistor là một phần quan trọng không thể thiếu trong công nghệ hiện đại, là yếu tố quyết định cho sự phát triển của điện thoại, máy tính và cả xe cộ. Hãy cùng tìm hiểu về cách hoạt động của transistor và tạo ra thế giới công nghệ ngày nay.

Bóng bán dẫn – transistor là gì?

Trước tiên, hãy để mình giải thích transistor một cách đơn giản và dễ hiểu. Transistor có thể được coi như một cái công tắc tự động. Thay vì phải tự bật tắt như công tắc thông thường, transistor sẽ tự động điều khiển qua điện. Cấu trúc và hình dạng của transistor giống hạt đậu xanh, với kích thước nhỏ nhưng chức năng quan trọng. Có ba chân chính trên transistor, gồm base (B), collector (C) và emitter (E), và mỗi chân có nhiệm vụ riêng. Transistor được chia thành hai loại chính, PNP và NPN, có cách hoạt động khác nhau, nhưng chức năng chính vẫn là công tắc.

Cách hoạt động của transistor

Cách hoạt động của transistor rất đơn giản. Chúng ta nối cực dương của nguồn điện vào chân collector, cực âm vào chân emitter và chân base kết nối với nguồn điều khiển. Khi có điện truyền vào chân base, transistor sẽ hoạt động. Phần đặc biệt cần lưu ý là vị trí chân emitter và collector trên hai loại NPN và PNP sẽ khác nhau.

Loại transistor PNP luôn cho phép dòng điện đi qua, nhưng khi có dòng điện vào chân base, nó sẽ ngắt không cho điện đi qua nữa. Trong khi đó, loại transistor NPN sẽ không cho dòng điện đi qua mặc định, chỉ khi có dòng điện vào chân base, transistor mới cho phép điện đi qua. Nếu bạn đọc thấy hơi khó hiểu, hãy xem hình minh họa để dễ hình dung hơn.

Dòng điện của chân base của transistor có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau, chẳng hạn như từ một con chip, một cảm biến hoặc ngay cả từ chân collector của một transistor khác. Điều này có nghĩa rằng transistor có thể được điều khiển bởi nhiều thiết bị khác nhau và tùy thuộc vào sáng tạo và trình độ của người thiết kế mạch mà transistor có thể được sử dụng để thực hiện nhiều công việc khác nhau.

Nguyên tắc hoạt động của transistor chỉ đơn giản như vậy, và các transistor siêu nhỏ trong con chip xử lý máy tính cũng hoạt động dựa trên nguyên tắc này. Với khả năng điều khiển dòng điện, transistor tạo ra các tín hiệu nhị phân 0 và 1 mà máy tính sử dụng. Các transistor bên trong con chip không tồn tại đơn lẻ mà thay vào đó được nối với nhau với số lượng cực lớn. Ví dụ, con chip CPU Epyc dựa trên kiến trúc Zen 2 của AMD có tới 39,54 tỷ transistor, trong khi các con chip GPU dựa trên kiến trúc Ampere của Nvidia có đến 54 tỷ transistor. Số lượng transistor trên một con chip có thể là khá lớn và thường không thể nhìn thấy với mắt thường.

Vậy là mình đã giới thiệu cho anh em cách hoạt động của transistor và tầm quan trọng của nó trong công nghệ. Transistor là một phát minh vĩ đại và không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Hy vọng bài viết này đã giúp anh em hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của transistor và tầm quan trọng của nó trong việc phát triển công nghệ ngày nay.

Nguồn: Wikipedia

Transistor