How transistors work - Gokul J. Krishnan

Traducteur: Andrew Livera Relecteur: Morgane Quilfen

Modern computers are revolutionizing our lives,

Les ordinateurs modernes révolutionnent nos vies,

performing tasks unimaginable only decades ago.

effectuant des tâches impensables il y a quelques décennies.

This was made possible by a long series of innovations,

Cela a été rendu possible par une longue série d'innovations

but there's one foundational invention that almost everything else relies upon:

mais presque tout le reste repose sur une invention fondamentale :

the transistor.

le transistor.

So what is that,

Qu'est-ce que c'est,

and how does such a device enable all the amazing things computers can do?

et comment un tel dispositif permet-il

toutes les choses remarquables que les ordinateurs peuvent faire ?

Well, at their core, all computers are just what the name implies,

Eh bien, au fond, tous les ordinateurs sont exactement ce que leur nom indique :

machines that perform mathematical operations.

des machines qui effectuent des opérations mathématiques.

The earliest computers were manual counting devices,

Les premiers ordinateurs étaient des dispositifs manuels de calcul,

like the abacus,

comme le boulier,

while later ones used mechanical parts.

tandis que les suivants utilisaient des pièces mécaniques.

What made them computers was having a way to represent numbers

Ce qui en faisait des ordinateurs

était d'avoir un moyen de représenter des nombres

and a system for manipulating them.

et un système pour les manipuler.

Les ordinateurs électroniques fonctionnent de la même façon,

Electronic computers work the same way,

but instead of physical arrangements,

mais au lieu de mécanismes physiques,

the numbers are represented by electric voltages.

les nombres sont représentés par des tensions électriques.

Most such computers use a type of math called Boolean logic

La plupart de ces ordinateurs utilisent la logique booléenne

that has only two possible values,

qui a seulement deux valeurs possibles :

the logical conditions true and false,

les conditions logiques vraies et fausses,

denoted by binary digits one and zero.

désignées par les chiffres binaires un ou zéro.

They are represented by high and low voltages.

Ils sont représentés par les hautes et basses tensions.

Equations are implemented via logic gate circuits

Les équations sont mises en œuvre grâce à des circuits de portes logiques

that produce an output of one or zero

qui produisent une sortie égale à un ou à zéro

based on whether the inputs satisfy a certain logical statement.

selon l'état logique satisfait par les entrées.

These circuits perform three fundamental logical operations,

Ces circuits effectuent trois opérations logiques fondamentales :

conjunction, disjunction, and negation.

la conjonction, la disjonction, et la négation.

The way conjunction works is an "and gate" provides a high-voltage output

La façon dont fonctionne une conjonction est

une « porte ET » fournit une sortie à haute tension

only if it receives two high-voltage inputs,

seulement si elle reçoit deux entrées à haute tension

and the other gates work by similar principles.

et les autres portes fonctionnent sur des principes similaires.

Circuits can be combined to perform complex operations,

Les circuits peuvent être combinés pour réaliser des opérations complexes,

like addition and subtraction.

comme l'addition et la soustraction.

And computer programs consist of instructions

Et les programmes informatiques se composent d'instructions

for electronically performing these operations.

pour effectuer électroniquement ces opérations.

This kind of system needs a reliable and accurate method

Ce type de système a besoin d'une méthode fiable et précise

for controlling electric current.

pour commander le courant électrique.

Early electronic computers, like the ENIAC,

Les premiers ordinateurs électroniques, comme l'ENIAC,

used a device called the vacuum tube.

utilisaient un dispositif appelé le tube à vide.

Its early form, the diode,

Sa première forme, la diode

consisted of two electrodes in an evacuated glass container.

consistait en deux électrodes sous vide dans un récipient en verre.

Applying a voltage to the cathode makes it heat up and release electrons.

Appliquer une tension à la cathode la fait chauffer et libèrer des électrons.

If the anode is at a slightly higher positive potential,

Si l'anode se trouve à un potentiel positif légèrement plus élevé,

the electrons are attracted to it,

les électrons sont attirés par elle,

completing the circuit.

cela complète le circuit.

This unidirectional current flow could be controlled

Ce flux de courant unidirectionnel pourrait être contrôlé

by varying the voltage to the cathode,

en faisant varier la tension à la cathode,

which makes it release more or less electrons.

ce qui la fait libérer plus ou moins des électrons.

The next stage was the triode,

L'étape suivante était la triode,

which uses a third electrode called the grid.

qui utilise une troisième électrode appelée la grille.

This is a wire screen between the cathode and anode

Ceci est un grillage entre la cathode et l'anode

through which electrons could pass.

par lequel les électrons peuvent passer.

Varying its voltage makes it either repel

Faire varier sa tension permet de repousser

or attract the electrons emitted by the cathode,

ou d'attirer les électrons émis par la cathode,

thus, enabling fast current-switching.

ce qui permet donc une commutation de courant rapide.

The ability to amplify signals also made the triode crucial for radio

La capacité d'amplifier les signaux

rend également la triode cruciale pour la radio

and long distance communication.

et la communication longue distance.

But despite these advancements, vacuum tubes were unreliable and bulky.

Mais malgré ces progrès, les tubes à vide ne sont pas fiables et encombrants.

With 18,000 triodes, ENIAC was nearly the size of a tennis court

Avec 18 000 triodes, ENIAC faisait environ la taille d'un court de tennis

and weighed 30 tons.

et pesait 30 tonnes.

Tubes failed every other day,

Les tubes défaillaient régulièrement

and in one hour, it consumed the amount of electricity used by 15 homes in a day.

et, en une heure, il consommait

la quantité d'électricité utilisée par 15 maisons en une journée.

The solution was the transistor.

La solution était le transistor.

Instead of electrodes, it uses a semiconductor,

Au lieu d'électrodes, il utilise un semi-conducteur,

like silicon treated with different elements

comme le silicium traité avec différents éléments

to create an electron-emitting N-type,

pour créer un émission d'électrons de type N

and an electron absorbing P-type.

et une d'absorption d'électrons de type P.

These are arranged in three alternating layers

Celles-ci sont disposées en trois couches alternées

with a terminal at each.

avec un borne pour chacune.

The emitter, the base, and the collector.

L'émetteur, la base et le collecteur.

In this typical NPN transistor,

Dans le transistor typique NPN,

due to certain phenomena at the P-N interface,

en raison de certains phénomènes à l'interface P-N,

a special region called a P-N junction forms between the emitter and base.

une région spéciale appelée jonction P-N se forme entre l'émetteur et la base.

It only conducts electricity

Il conduit seulement l'électricité

when a voltage exceeding a certain threshold is applied.

lorsqu'une tension dépassant un certain seuil est appliquée.

Otherwise, it remains switched off.

Autrement, il reste éteint.

In this way, small variations in the input voltage

Ainsi, des petites variations de la tension d'entrée

can be used to quickly switch between high and low-output currents.

peuvent être utilisées pour passer rapidement

d'un courant fort à un courant faible.

The advantage of the transistor lies in its efficiency and compactness.

L'avantage du transistor réside dans son efficacité et sa compacité.

Parce qu'ils ne nécessitent pas de chauffage,

Because they don't require heating, they're more durable and use less power.

ils sont plus durables et consomment moins d'énergie.

ENIAC's functionality can now be surpassed by a single fingernail-sized microchip

La fonctionnalité de l'ENIAC peut maintenant être

dépassée par une seule puce de la taille d'un ongle

containing billions of transistors.

contenant des milliards de transistors.

At trillions of calculations per second,

Avec des billions de calculs à la seconde,

today's computers may seem like they're performing miracles,

les ordinateurs actuels peuvent sembler faire des miracles,

but underneath it all,

mais en vérité,

each individual operation is still as simple as the flick of a switch.

chaque opération est toujours aussi simple que la pression d'un bouton.