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트랜지스터의 작동 원리|고쿨 제이 크리쉬나(Gokul J. Krishnan)

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    현대 컴퓨터는 우리 삶에
    혁명을 일으켰습니다.
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    고작 수십 년 전에는 상상도
    못할 일들을 수행해주죠.
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    이것은 긴 일련의 혁신과
    맞물려 가능해진 것입니다.
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    단, 거의 모든 것이 필요로 하는
    기본 혁신이 하나 있죠.
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    트랜지스터입니다.
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    트랜지스터는 무엇일까요?
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    이 장치가 어떻게 컴퓨터가 할 수 있는
    모든 엄청난 일들을 가능케 할까요?
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    사실 모든 컴퓨터는 단지
    그 이름이 의미하는 바와 같죠.
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    수학적인 연산을
    수행할 수 있는 기계입니다.
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    가장 초장기의 컴퓨터는 수동계산 장치인
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    주판과 같은 것이었죠.
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    그 이후의 컴퓨터는
    기계부품을 사용했습니다.
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    숫자를 보여주고,
    그 숫자를 조작할 수 있는
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    시스템이 컴퓨터인 셈이죠.
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    전자 컴퓨터도 같은 방식입니다.
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    단, 물리적 배열이 아닌
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    전기 전압으로 숫자를 표현합니다.
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    대부분의 컴퓨터는 불 연산이라는
    수학 형태를 사용합니다.
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    불 연산에서 가능한 답은
    두 개 뿐입니다.
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    논리조건인 참과 거짓이죠.
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    1과 0의 이진수로 표시합니다.
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    이 값들은 고전압과
    저전압으로 표현합니다.
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    논리 게이트 회로를 통해
    시행되는 방정식은
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    입력값이 특정 논리문을
    만족하는지에 따라
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    1 또는 0의 출력값을 생성합니다.
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    이 회로들은 3개의
    기본적인 논리 연산을 수행합니다.
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    논리곱, 논리합, 그리고 부정입니다.
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    논리곱은 두 개의 고전압
    입력값을 받은 경우에만
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    "AND" 게이트가 고전압
    출력값을 제공합니다.
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    다른 게이트의 원리도 유사합니다.
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    회로를 결합하여 덧셈과 뺄셈같은
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    복잡한 연산을 수행할 수 있습니다.
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    그리고 컴퓨터 프로그램은 이러한 연산을
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    전자적으로 수행하기 위한
    명령문으로 구성되어 있습니다.
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    이러한 시스템은 신뢰할 수 있고 정확한
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    전류 조절 방법이 필요합니다.
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    에니악과 같은 초창기 전자 컴퓨터는
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    진공관이라는 장치를 사용했습니다.
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    초기 형태는 2극 진공관이며
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    이는 진공처리된 유리 용기안에
    두 개의 전극으로 구성되어있습니다.
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    전압으로 음극을 달구면
    전자를 방출합니다.
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    양극의 양전위가 약간 더 높으면
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    전자들은 양극으로 끌려가게되어
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    회로가 완성됩니다.
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    이 단일 방향 전류는
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    음극의 전압 변화로
    조정할 수 있습니다.
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    보다 많거나 적은 양의
    전자를 방출하게 만드는 거죠.
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    다음 단계는 3극 진공관입니다.
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    그리드라고 부르는
    세 번째 전극을 사용합니다.
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    음극와 양극 사이의 와이어 스크린인데
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    전자는 그리드를 통과할 수 있습니다.
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    그리드의 전압을 조정하여
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    음극에서 방출된 전자를
    밀어내거나 끌어당깁니다.
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    신속한 전류 변환이 가능한 것이죠.
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    3극 진공관은 신호 증폭 기능 덕에
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    라디오와 장거리
    통신에도 매우 중요합니다.
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    이러한 장점에도 불구하고,
    진공관은 불안정하고 부피가 컸습니다.
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    3극 진공관 18,000개는
    거의 테니스장 크기에다가
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    30톤이나 나갑니다.
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    진공관은 이틀에 하나씩 망가졌고
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    한 시간 동안 15 가구의
    하루치 전기를 소모했습니다.
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    트랜지스터가 해결책이었습니다.
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    전극 대신 반도체를 사용한 거죠.
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    실리콘에 다른 요소를 처리하면
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    전자를 방출하는 N 형과
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    전자를 흡수하는
    P형을 만들 수 있습니다.
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    세 번 반복하여 배열하고
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    각각 터미널을 부착합니다.
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    이미터, 베이스,
    그리고 컬렉터 입니다.
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    이 것이 전형적인
    NPN 트랜지스터입니다.
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    P-N 인터페이스의 특정 현상으로 인해
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    P-N 접합이라 불리는 특별한 부분이
    이미터와 베이스 사이에서 형성됩니다.
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    전압이 특정 기준치 이상일 때만
    전기를 전도합니다.
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    그 외에는, 꺼진 상태입니다.
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    이러한 방식으로,
    입력 전압의 작은 변동이
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    출력 고전류와 저전류 사이의
    빠른 전환에 사용됩니다.
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    트렌지스터는 효율적이고 소형인 것이죠.
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    열이 필요없기 때문에,
    더 오래가고 전력을 덜 사용합니다.
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    손톱 크기의 마이크로 칩 하나가
    이제는 에니악의 기능을 능가합니다.
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    칩은 수십억 개의
    트랜지스터가 들어있습니다.
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    매 초마다 수조의 계산을 하는
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    오늘날의 컴퓨터가
    기적처럼 보일 수도 있지만
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    그 안의 각각의 연산은
    스위치를 딸깍 끄는만큼
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    여전히 단순합니다.
Title:
트랜지스터의 작동 원리|고쿨 제이 크리쉬나(Gokul J. Krishnan)
Description:

전체 강의 보기: http://ed.ted.com/lessons/how-transistors-work-gokul-j-krishnan

현대 컴퓨터는 우리의 삶에 변혁을 가져왔습니다. 이는 긴 일련의 혁신에 맞물려서 가능했던 것인데, 여기에 가장 중요한 혁신이 하나 있습니다. 트랜지스터입니다. 고쿨 제이 크리시난이 트렌지스터가 무엇이고, 이 작은 장치 하나가 어떻게 컴퓨터가 할 수 있는 모든 일들을 가능케 하는지 설명합니다.

강의: 고쿨 제이 크리쉬나
애니메이션: 오젠블릭 스튜디오
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:54

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