컴퓨터 하드웨어 : 트랜지스터

트랜지스터

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컴퓨터의 가장 기본적인 요소이다. 전류의 흐름을 조절하여

증폭 작용(베이스에 작은 신호 전류를 보내면 컬렉터에서 큰 전류 신호로 증폭됨. 마이크 같은 경우에는 소리를 키우는 역할을 트랜지스터의 증폭 작용을 통해 구현함.)과

스위칭 작용(스위치 역할이란, 0, 1의 구분, 전기가 통하냐, 통하지 않느냐. 2진법의 구현)을 한다.컴퓨터는 수 많은 트랜지스터로 구성되어 있다. 

 

CPU는 트랜지스터가 모인 덩어리이다.

 

 

트랜지스터를 이해하기 위해 다이오드부터 알아보자

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다이오드(정확히는 p-n 접합 다이오드)는 p형 반도체와 n형 반도체를 붙여 양 끝에 전극을 붙인 것이다.

p는 postive(+), n은 negative(-).

 

트랜지스터는 p형 반도체와 n형 반도체를 p-n-p 또는 n-p-n의 순서로 붙여 놓은 전기 소자이다.

트랜지스터는 고로, 반도체이다. 컴퓨터가 반도체로 만들어졌다는 것은 트랜지스터가 반도체로 만들어졌기 때문이다.

반도체의 특성은 상황에 따라 도체가 될수도, 반도체가 될수도 있다는 것이다. 반도체에 특정 이상의 전압을 가하면 n에서 p로 전자가 넘어간다(전기가 흐르게 된다)

 

트랜지스터에 전기가 흐르느냐 안 흐르냐에 따라 흐르면 1, 막히면 0. 이진법의 원리 구현이 가능하다 (스위칭 기능)

 

(좌) p-n 접합 다이오드 (우) 트랜지스터

 

여튼, p형, n형 반도체를 조합하는 방식에 따라 npn 트랜지스터, pnp 트랜지스터로 분류된다.

 

 

 

트랜지스터의 스위칭 기능에 따라 0, 1을 구분할 수 있게 되었고 이를 1bit라 부른다.

그 이후는 우리가 아는 것과 같다. bit, byte, kb, mb, gb, tb

 

한편 트랜지스터의 구조는 E(이미터), B(베이스), C(컬렉터)로 구별되어 있다. 앞서 살펴본 트랜지스터의 증폭 작용은 베이스에 작은 전류 신호를 보내면 컬렉터에서 크게 증폭되어 나가는 것이다.

 

베이스에 일정한 전압을 가하면 전기가 흐른다. 

 

 

 

 

트랜지스터 => 논리소자 GATE

 

트랜지스터는 1bit의 정보량을 가질 수 있다. 트랜지스터 2개가 있다면 and, or, nor, xor 논리를 구현할 수 있다.

트래지스터 2개를 붙여 전기를 흐름에 따라 출력값을 논리대로 적절하게 조정할 수 있다면 논리를 구현할 수 있다.

 

예를 들어 AND 같은 경우 아래와 같이 A, B 둘 다 전기가 통해야 1을 출력함으로서 and 논리를 구현할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

트랜지스터가 모이면 직접회로(integrated circuit)가 된다.