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晶体管是怎样工作的－Gokul J. Krishnan

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    现代计算机正在改变着我们的生活，
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    处理着几十年前人们无法想象的事情
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    一连串的创新实现了那些人们在十几年前无法完成的事情
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    但几乎所有的技术都取决于一个划时代性的发明
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    晶体管
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    所以，什么是晶体管
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    这是一个什么样的东西可以让计算机完成那么多神奇的事情
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    顾名思义，计算机就是一个进行
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    数学运算的机械
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    最初的计算机是人手动运行计算的
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    比如算盘
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    后来计算机里增加了机械部件
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    计算机的特点便是用特定方式表示数字
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    并运用系统处理数字
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    电子计算机使用同机械计算机相同的运算方式
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    但电子计算机不使用物理排列数字
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    而被电压代替
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    大部分的计算机使用布尔数学体系
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    它只有两种可能的值
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    那就是正确和错误的逻辑条件
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    并用二进制数值1和0表示
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    它们被高和低电压表述着
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    程式通过逻辑门电路来执行
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    并输出1或0
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    基于输入值是否符合某一个逻辑陈述
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    这些电路处理三种基本的逻辑运算
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    接合，分离与取反
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    接合类似于“且”运算，并产生高电压输出
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    当它接受到两个高电压输入时
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    其他两种逻辑运算工作原理相似
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    电路可以通过结合来处理复杂的运算
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    比如加法和减法
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    电脑通过电子方式运行
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    程序包括指令
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    这种系统需要一个可靠且精准的算法
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    来控制电流
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    早期电子计算机，比如电子数值积分计算机
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    使用了一种叫真空管的设备
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    真空管是二极管的前身
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    在一个真空玻璃管内放置两个电极
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    通过给阴极电压并使温度上升来释放电子
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    如果阳极处在一个高一点的正电位
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    电子就会被吸引过去
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    联通电路
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    这种单方向电流是可控的
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    通过对阴极使用不同的电压
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    可以使阴极释放不同数量的电子
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    下一个是三极管
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    使用了第三个电极叫做栅极
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    这是一种在阴极与阳极之间的网格状的线路
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    并可以使电子通过
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    不同的电压可以使它排斥
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    或者吸引阴极发出的电子
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    从而，得以实现快速电流开关
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    三极管可以放大信号的性能使它成为收音机的关键部位
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    还有长距通信
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    虽然真空管有这些优点，它不稳定且体型笨重
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    电子数值积分计算机使用了18000个真空管
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    这使它的体积近似于一个网球场并重达30吨
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    几乎每天都有真空管出现故障
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    而且使用它1小时的电量等同于15个家庭的日用电量
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    问题的解决办法是晶体管
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    它使用了半导体来替代电极
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    比如用其它元素处理过的硅
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    来制造一个电子发射N型
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    和一个电子接收P型
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    这些被排列在三个交替层
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    并在每一层有一个终端
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    发射极，基极和接收极
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    在典型的NPN晶体管
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    由于有些出现在在P－N接口的现象
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    一个在发射极和基极之间的特别的区域叫做P－N结
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    当电压超过某一阀值时
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    它才会导电
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    不然，它会处于关闭状态
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    以这种方式，输入电压里的小变化
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    可以激发高低输出电流之间的转换
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    晶体管的优点在于它的高效和小体积
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    因为晶体管不需要加热，它们更加的耐用与低耗
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    电子数值积分计算机的性能已被今天指甲盖大小
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    携带者几十亿个晶体管的指甲盖大小的微芯片所超越
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    有着每秒万亿次计算的
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    当代计算机看上去是在展现着一个奇迹
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    但是在它背后
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    每一个运算仍然只是一个简单的开关动作
Title:
晶体管是怎样工作的－Gokul J. Krishnan
Description:

观看完整课程请访问: http://ed.ted.com/lessons/how-transistors-work-gokul-j-krishnan

现代计算机正在改变人们生活的方方面面，通过一系列的创新，处理着在几十年前看似不可能的事情。但几乎所有的技术都取决于一个划时代性的发明－晶体管。Gokul J. Krishnan 讲述了什么是晶体管还有这个小设备是怎样使计算机得以完成所有那些神奇的事情。

课程制作： Gokul J. Krishna, 动画制作： Augenblick Studios.
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:54

Chinese, Simplified subtitles

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