Return to Video

איך טרנזיסטורים עובדים - גוקול קרישנן

  • 0:07 - 0:10
    מחשבים מודרניים עושים מהפכה בחיינו,
  • 0:10 - 0:14
    מבצעים משימות שלפני כמה עשורים
    נראו בלתי אפשריות.
  • 0:14 - 0:17
    זה אפשרי בשל סדרה ארוכה של חידושים,
  • 0:17 - 0:23
    אבל יש המצאה בסיסית אחת
    שכמעט כל השאר תלויות בה:
  • 0:23 - 0:24
    הטרנזיסטור.
  • 0:24 - 0:25
    אז מה זה,
  • 0:25 - 0:30
    ואיך כזה מכשיר מאפשר את כל
    הדברים המדהימים שמחשבים יכולים לעשות?
  • 0:30 - 0:34
    ובכן, בבסיסם, כל המחשבים הם מה שהשם מציע,
  • 0:34 - 0:37
    מכונות שמבצעות פעולות מתמטיות.
  • 0:37 - 0:41
    המחשבים הראשונים היו מכונות ספירה ידניות,
  • 0:41 - 0:42
    כמו החשבוניה,
  • 0:42 - 0:44
    בעוד המאוחרים יותר השתמשו בחלקים מכאניים.
  • 0:44 - 0:49
    מה שעשה אותם מחשבים
    היה שיש להם דרך לייצג מספרים
  • 0:49 - 0:51
    ומערכת לפעול עליהם.
  • 0:51 - 0:53
    מחשבים אלקטרוניים עובדים באותה דרך,
  • 0:53 - 0:55
    אבל במקום ארגון פיזי,
  • 0:55 - 0:59
    המספרים מיוצגים על ידי מתחים חשמליים.
  • 0:59 - 1:03
    רוב המחשבים משתמשים בסוג מתמטי
    שנקרא לוגיקה בוליאנית
  • 1:03 - 1:05
    שבה יש רק שני ערכים אפשריים,
  • 1:05 - 1:08
    המצבים הלוגיים אמת או שקר,
  • 1:08 - 1:11
    שמצויינים על ידי הספרות הבינאריות
    אחת ואפס.
  • 1:11 - 1:14
    הן מיוצגות על ידי מתח גבוה ונמוך.
  • 1:14 - 1:18
    משוואות מיושמות דרך מעגלי שער לוגי
  • 1:18 - 1:21
    שמייצרים פלט של אחד ואפס
  • 1:21 - 1:25
    בהתבסס על אם הקלט
    מרצה הצהרה לוגית מסויימת.
  • 1:25 - 1:29
    המעגלים האלה מבצעים
    שלוש פעולות לוגיות בסיסיות,
  • 1:29 - 1:32
    חיבור, או, ושלילה.
  • 1:32 - 1:37
    הדרך בה חיבור עובד היא "שער ו"
    שמספק פלט במתח גבוה
  • 1:37 - 1:41
    רק אם הוא מקבל שני מתחים גבוהים,
  • 1:41 - 1:43
    והשערים האחרים עובדים לפי עקרונות דומים.
  • 1:43 - 1:47
    מעגלים יכולים להיות משולבים
    כדי לבצע משוואות מורכבות,
  • 1:47 - 1:49
    כמו חיבור וחיסור.
  • 1:49 - 1:51
    ותוכנות מחשב מכילות הוראות
  • 1:51 - 1:55
    לביצוע אלקטרוני של הפעולות האלו.
  • 1:55 - 1:58
    סוגים כאלה של מערכות צריכות
    שיטה אמינה ומדוייקת
  • 1:58 - 2:00
    לשליטה על זרמים אלקטרוניים.
  • 2:00 - 2:03
    מחשבים אלקטרוניים מוקדמים, כמו ה ENIAC,
  • 2:03 - 2:06
    השתמשו במכשיר שנקרא שפופרת ואקום.
  • 2:06 - 2:08
    הצורה המוקדמת שלה, הדיודה,
  • 2:08 - 2:12
    הכילה שתי אלקטרודות במיכל זכוכית מפונה.
  • 2:12 - 2:17
    הפעלת מתח על הקטודה גורמת לה
    להתחמם ולשחרר אלקטרונים.
  • 2:17 - 2:20
    אם האנודה בפונטציאל חיובי גבוה במעט,
  • 2:20 - 2:23
    האלקטרונים נמשכים אליה,
  • 2:23 - 2:24
    ומשלימים את המעגל.
  • 2:24 - 2:27
    הזרם החד כיווני הזה יכול להישלט
  • 2:27 - 2:30
    על ידי שינוי המתח בקתודה,
  • 2:30 - 2:33
    מה שגורם לה לשחרר יותר או פחות אלקטרונים.
  • 2:33 - 2:35
    השלב הבא היה טריודה,
  • 2:35 - 2:38
    שמשתמשת באלקטרודה שלישית שנקראת הגריד.
  • 2:38 - 2:41
    זה מסך חוטי בין הקטודה לאנודה
  • 2:41 - 2:44
    דרכו האקלטרונים יכולים לעבור.
  • 2:44 - 2:46
    שינוי המתח שלה גורם לה או לדחות
  • 2:46 - 2:50
    או למשוך את האלקטרונים
    שמופצים על ידי הקטודה,
  • 2:50 - 2:52
    לכן, זה מאפשר מיתוג מתח מהיר.
  • 2:52 - 2:58
    היכולת להגביר את האות הפכה
    את הטריודה לחיונית גם לרדיו
  • 2:58 - 3:00
    ותקשורת לטווח ארוך.
  • 3:00 - 3:05
    אבל למרות ההתקדמויות האלו,
    שפופרות ואקום היו מגושמות ולא אמינות.
  • 3:05 - 3:09
    עם 18,000 טריודות, ENIAC היה
    כמעט בגודל של מגרש טניס
  • 3:09 - 3:11
    ושקל 30 טון.
  • 3:11 - 3:13
    שפופרות כשלו כל יום כמעט,
  • 3:13 - 3:19
    ובשעה אחת, הוא צרך כמות חשמל
    ש 15 בתים צורכים ביום.
  • 3:19 - 3:21
    הפיתרון היה הטרנזיסטור.
  • 3:21 - 3:24
    במקום אלקטרודות הוא השתמש במוליכים למחצה,
  • 3:24 - 3:27
    כמו סיליקון שמטופל ביסודות שונים
  • 3:27 - 3:30
    כדי ליצור סוג N משגר אלקטרונים,
  • 3:30 - 3:33
    ואלקטרודת P סופגת אלקטרונים.
  • 3:33 - 3:35
    אלה מסודרות בשלוש שכבות מתחלפות
  • 3:35 - 3:37
    עם טרמינל בכל אחת.
  • 3:37 - 3:40
    המשדר, הבסיס, והאוסף.
  • 3:40 - 3:42
    בסוג מסויים זה של טרנזיסטור NPN,
  • 3:42 - 3:45
    בשל תופעה מסויימת בממשק ה P-N,
  • 3:45 - 3:50
    האזור המיוחד שנקרא צומת P-N
    נוצר בין המשדר לבסיס.
  • 3:50 - 3:52
    הוא מוליך חשמל רק
  • 3:52 - 3:57
    כשהמתח שמפעילים עובר סף מסויים.
  • 3:57 - 3:59
    אחרת, הוא נשאר כבוי.
  • 3:59 - 4:02
    בדרך זו, שינויים קלים במתח הקלט
  • 4:02 - 4:07
    יכולים להיות בשימוש כדי להחליף במהירות
    בין מתח קלט גבוה לנמוך.
  • 4:07 - 4:12
    הייתרון של הטרנזיסטור
    נמצא ביעילות ובקומפקטיות.
  • 4:12 - 4:17
    בגלל שהם לא דורשים חימום,
    הם יותר עמידים ומשתמשים בפחות חשמל.
  • 4:17 - 4:22
    היום מיקרו צ'יפ בודד בגודל ציפורן
    שמכיל מליוני טרנזיסטורים.
  • 4:22 - 4:25
    יכול לעבור את הפונקצינליות של ENIAC
  • 4:25 - 4:27
    בטריליוני חישובים לשניה,
  • 4:27 - 4:31
    המחשבים של היום נראים
    כאילו הם מבצעים ניסים,
  • 4:31 - 4:32
    אבל בבסיסם,
  • 4:32 - 4:37
    כל פעולה בודדת עדיין
    פשוטה כמו לחיצה על מתג.
Title:
איך טרנזיסטורים עובדים - גוקול קרישנן
Description:

צפו בשיעור המלא: http://ed.ted.com/lessons/how-transistors-work-gokul-j-krishnan

מחשבים מודרניים עושים מהפכה בחיינו, מבצעים משימות שלא ניתן היה לתאר רק לפני כמה עשורים. זה נעשה אפשרי על ידי סדרה ארוכה של המצאות, אבל יש המצאה בסיסית אחת שכמעט כל השאר מסתמך עליה: הטרנזיסטור. גוקול קרישנן מתאר מה הוא טרנזיסטור ואיך המכשיר הזעיר הזה מאפשר את כל הדברים המעניינים שמחשבים עושים.

שיעור מאת גוקול קרישנן, אנימציה של סטודיו אוגנבליק.
more » « less
Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:54

Hebrew subtitles

Revisions

Our website uses cookies for analysis purposes.