Haber

İşlemcilerin Temel Yapı Taşı ‘Transistör’ Nedir, Nasıl Çalışır?

İşlemcilerin Temel Yapı Taşı 'Transistör' Nedir, Nasıl Çalışır?

Teknoloji dünyasında çığır açan transistör, dijital devrimin inşa taşı olarak kabul ediliyor. Eğer transistör denilen bir buluş olmasaydı, bugün sürekli kullandığımız telefon, bilgisayar ve arabalar hemen olduğundan çok daha öbür bir donanıma sahip olurdu. Bundan 20 sene önceki bilgisayarlardan kat kat güçlü olan telefonların cebimize girmesini sağlayan şey de transistörlerin ta kendisi.

Son derece basit gözüken fakat karmaşık bir yapıya sahip olan transistörün ne olduğunu ve nasıl çalıştığını hiç merak ettiniz mi? Elektronik endüstrisinde tatbik alanı oldukça yaygın olan transistörlere defalarca birlikte daha yakından bakalım istedik. Neşelendirici okumalar dileriz. 

Transistör nedir?

transistör

Transistör, elektronik devrelerde dolaşan küçük devre akımlarını yükseltip alçatabilen ve gerilimleri teftiş edebilen sözde iletken bir devre elemanıdır. Kablolardaki, devre yollarındaki elektronları denetim edebilen transistörler, bu sayede elektriği de denetçi cihazlar olarak tanınır. aynı zamanda, devrede anahtarlama görevini de yerine getirebilirler.

Transistör, sadece akımı iletmekle kalmaz, bununla birlikte devre kartından geçen gücü yükseltip azaltmanıza ihtimal sağlar. Transistörlerin devre kartında çoğunlukla 3 bacağı bulunur. Bu bacaklardan birisine uygulanan cereyan ile öteki bacaklar arasındaki olan elektrik akımı, alıngan bir şekilde yoklama edilebilir durumdadır.

İşlemcilerdeki transistörlerin sayısı niçin fazladır?

işlemci transistör

İşlemcilerde bu transistörlerden mikroskopik boyutlarda milyonlarcası bulunur (Örn: Apple Silicon M1 işlemcisinde 16 milyon transistör vardır). Bir işlemcide ne değin artı transistör varsa pek yüksek hız ve performans üretilir, bu transistörler birbirlerine ne kadar yakın olursa böylece eksik enerji tüketilir.

Transistörlerin dilekçe alanı

bjt transistör

Elektronik endüstrisinde transistörün kullanılmadığı bir bölge yaklaşık olarak değil diyebiliriz. Transistör, Bell şirketi göre önce sesi iletmek ve kontrol etmek üzere telefonlarda kullanılmaya başlandı ve ardındaki radyo, televizyon ve bilgisayar gibi jurnal hayatımızın bir parçası oldu. 

Bir devreye sahip herhangi bir şeyde transistör olması kaçınılmaz bir durum. Arduino’dan elektronik gitarımızı bağladığımız amfiye dek her türlü elektronik devrede akımı ve gerilimi kontrol etmek için transistör bulunması şarttır. 

Transistör nasıl buluş edildi?

transistörün icadı

Transistör, 20. yüzyılın en büyük buluşlarından birisi olarak kabul edilmekle birlikte elektronik dünyasında çığır açan bir yenilik olarak görülüyor. İlk buluş, gerçekten transistörün kendisi değildi ama onun ana hatlarını oluşturuyordu. İlk berat başvurusu, bakır sülfürden oluşan üç elektrota sahip bir buluş yapan fizikçi Julius Lilienfield göre yapıldı. 

Patentin verilmesinden 20 yıl sonra, dünyanın en büyük telefon şirketlerinden birisi olan Bell kuruluşları, bu icadı geliştirmeye başladı. Bell, John Bardeen ve Walter Brattain’den oluşan bir takım kurdu ve ikili, radyo ve telefon sinyallerinin yoklama edilmesinde termiyonik adı verilen vakum lambalarının yerini alabilecek bir devre için çalışmalara başladı. 

Az Önce bir sene geçmeden ekip sözde geçirgen olan germanyum elementinin ileride transistör adını alacak olan yükseltme devresi için kullanılabileceğini keşfetti ve hem artı enerji bitiren ayrıca de heybetli yer kaplayan vakum lambalarının yerini daha minik boyutlardaki transistörler aldı. 

Vakumlu lambaların pabucu dama atıldı:

termiyonik vakumlu lamba

Vakumlu lambalar daha önce televizyonlardan telefon sistemlerine kadar çoğu farklı alanda kullanılıyordu. Elektronik devreleri bitirmek için kullanılan vakum lambaları, her ne kadar görevini yerine getirse de mühendisler için öyle de kullanışlı bir egzersiz prensibine sahip değildi. 

Mühendisler, transistörlerin hem daha yerinde maliyetli olduğunu hem de daha kararlı çalıştıklarını ayrım edince, devrelerde vakumlu lamba kullanımına son verdi ve radyodan başlayarak değişik alanlarda transistör kullanmaya başladı. 

Transistör ve vakumlu lamba arasındaki farklar:

vakumlu lambalar

Mühendisler, vakumlu lambaları kullanmadan önce onları ısıtmak zorunda kalıyordu. Kimi lambalar ısıdan patlarken, kimi de içten sonuç vermekte başarısız oluyordu. Fakat transistörlerin akımı iletmesi için ısınmasına ihtiyaç yoktu ve devre tetiklendiği anda akımı iletebiliyordu. 

Transistörler, ayrıca ısınmaya gereksinim duymadıkları ayrıca de daha eksik voltajla çalışabildiği için vakumlu lambalara kıyasla çok daha eksik enerji tüketimine ve fazla daha uzun ömüre sahipti.

Vakumlu lambalar sırça olduğu için kırılma riski vardı, ama daha önce de belirttiğimiz gibi transistörler ya silikondan ya da germanyum elementinden oluşuyordu ve bu da kolay basit hasar görmelerini engelliyordu. 

Dünden bugüne transistörler:

ilk transistör

Daha önce de belirttiğimiz gibi vaktiyle BJT transistörler bulunuyordu ve bu transistörler germanyum adlı sanki geçirgen elementten oluşuyordu. 20 yıl boyunca kullanılan germanyum transistörlerin yerini, teknoloji ilerledikçe tekrar benzeri iletken olan silikonlardan oluşan MOSFET transistörler aldı. 

Silikon transistörler, hem germanyuma tarafından daha düşük maliyetliydi keza de daha güvenilir sonuçlar elde ediyordu. Silikon transistörlerin bir öteki hoş yanı ise, tatbik isteğine bağlı olarak öteki metal ve oksit türleri ile birleştirilebilmesiydi. 

Transistörün bilgisayar çağına etkisi:

Regency TR-1 radyo

Transistörler, elektronik çağında büyük bir devrim yarattıktan daha sonra, cep boyutlarındaki ilk transistörlü radyo, Texas Instruments ve IDEA adlı iki şirket tarafından 18 Ekim 1954 yılında satışa sunuldu. Regency TR-1 adını verdikleri bu radyo, vakumlu lambalardan üreten radyolara tarafından hem daha uygun fiyatlıydı hem de daha yüksek performans sağlıyordu. 

eniac bilgisayar

Transistörlerin radyoları küçültebildiğini görebilen mühendisler, aynı olayın bilgisayarlarda da gerçekleşebileceğini düşündü. İlk bilgisayarlardan birisi olan ENIAC, sahip olduğu 17.000 vakumlu lamba yüzünden neredeyse 30 ton ağırlığındaydı. Mühendisler, transistörlerin bilgisayarlarda da işe yarayabileceğini anlayınca bilgisayar endüstrisinde büyük bir köklü değişiklik yaşandı. 

Bilgisayar endüstrisinde kullanılmaya başlanan silikon transistör, bilgisayarın kısa sürede fazla artı sayıda hesaplama yapmasına olasılık sağladı. Bilgisayarlar, kompleks görevleri bitirmek için milyonlar, hatta milyarlarca transistöre ihtiyaç duyar ve mühendisler de vakit içerisinde  akıl almaz sayıdaki transistörü bir çip üstüne yerleştirebilir ayla geldiler.

Transistör nasıl çalışır?

bjt transistör

BJT, yani iki kutuplu eklem transistörler, Base, Collector ve Emiter adı bahşedilen üç bacaktan oluşur. Bu devrede akım, Base bacağından kazanç ve cereyan ya Collector’dan Emiter’e, veya bütün tersi olacak şekilde iletilir.

Transistörü izah etmek için kullanılan en yaygın örneklerden birisi, her evde bulunan muslukların yapısı ile açıklanabilir.  Musluğun vanasını Base, su çıkış noktasını Emiter ve suyun geldiği vanayı da Collector olarak düşünürsek; Base’i, yanı vanayı açtığımız zaman bir su akımı yaratmış oluruz. Suyun gidiş yönünü ise Collector ve Emiter arasında denetleme edebiliriz.

BJT transistörler NPN ve PNP transistör almak üzere ikiye ayrılır. Her iki transistör de fiilen az kalsın benzer görevi yapar, fakat devreye bağlanış şekli birbirinden farklılık gösterir. NPN transistörler artı baz akımına ihtiyaç duyarken, PNP transistörlerin çalışması için olumsuz baz akımına ihtiyaç duyulur. 

MOSFET transistör

BJT transistörün dışarıda bir de silikondan oluşan ve MOSFET adı verilen, Gate, Drain ve Source almak üzere tekrar üç bacaktan oluşan transistörler bulunur. MOSFET transistörlerinin BJT’lerden en büyük farkı, cereyan yerine gerilim ile tetiklenmesidir. MOSFET transistörler BJT’ye göre daha eksik ısındıkları için dijital elektronik devrelerde daha çok tercih ediliyor, fakat BJT transistör değin cereyan gücü elde edemiyor. MOSFET transistörler, bununla beraber silikondan oluştuğu için BJT transistörlere göre daha düşük maliyetlerle üretilebiliyor.

Comments
To Top